武障河閘水下結構應急處理

仰傳永 楊磊 馬士漢

摘 要：武障河閘是鹽東水利工程的主要控制工程之一，建于1977年，共14孔。水下檢查發現底板存在沖坑、漏水通道、不規則裂縫、伸縮縫填料流失等問題。經論證，沖坑處采用水下環氧砂漿修補，漏水通道、裂縫采用化學材料封閉灌漿處理，伸縮縫采用水下彈性環氧砂漿澆注處理，應急處理后，工程運行良好。

關鍵詞：沿海擋潮閘;水下結構;反拱底板;應急處理

中圖分類號：U44 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）12-0147-02

1 工程概況

武障河閘位于江蘇省連云港市灌南縣新安鎮境內，閘址位于武障河與鹽河交叉點東側約600m處，屬淮河流域沂沭泗支流灌河水系末及控制工程。該工程于1976年1月開工，1977年4月竣工，工程規模為中型水閘，2級水工建筑物，設計標準為20年一遇，設計流量為841m3/s，流域面積為1316.8km2，主要作用為防洪排澇、擋潮御鹵、蓄水灌溉、沖淤保港。

武障河閘閘身為鋼筋混凝土結構，共14孔，閘身總寬103.48m，閘長103m，除兩邊通航孔凈寬8m外，其余每孔凈寬6m，總凈寬88m。采用鋼筋混凝土反拱底板，分為四塊，兩邊孔底板高程-2.17m，其余孔底板高程-2.5m，采用平板鋼閘門，頂高程為3.0m。2007年被列入省海堤達標工程建設項目，工程于2007年9月開工，2008年10月完工，2011年5月通過投入使用驗收，2016年12月通過竣工驗收，其中2015年7月鑒定為三類閘。

2 成因分析

2.1裂縫情況

2011年12月第一次水下檢查發現2號孔底坎及3號孔門槽底部存在漏水通道[1]。

2013年9月第二次水下檢查發現4號孔裂有一道不規則縱向通縫，縫口寬約3mm～5mm[1]。

2017年3月第三次水下檢查發現3號孔閘門下游側底板中間處新增一條縱向縫，縫口寬約3mm～5mm，縫口兩側砼面局部有錯位，高差3mm左右[1]。

2017年11月第四次水下檢查發現7、12號孔新增多處裂縫[1]。

2018年8月第五次水下檢查發現3號、4號孔上游底板新增3條裂縫，12號孔下游新增2條裂縫[1]。

2.2原因分析

武障河閘自建成以來，已運行了40多年，建設時受當時的經費、材料及施工條件、施工水平等方面的限制，設計標準低，工程存在先天不足。該閘底板為反拱少筋結構，厚度減薄，上部公路橋按照汽-8級受力設計，隨著過橋車流量及車載重量的增加，特別是車輛超載嚴重，反拱底板受力難以滿足要求，結合該閘多年沉降觀測資料進行綜合分析，引起底板裂縫的主要原因是地基的不均勻沉降。

3 度汛措施

落實防汛責任：成立防汛搶險領導小組、安全工作領導小組、反事故領導小組。實行單位主要領導負責制，分工協作，加強值班，落實防汛搶險責任。

（1）建立健全制度：建立健全工作制度、崗位責任、操作規程，組織全體職工認真學習、熟練掌握、嚴格執行，提高工程運行管理水平。

（2）修訂完善預案：修訂完善防汛搶險應急預案、反事故預案并報主管部門備案。

（3）加強控制運行：嚴格按照批準的控制運用原則、規章制度、規范規程規定加強工程的調度管理、控制運行、應急處理等。

（4）加強安全監測：嚴格按照安全監測實施細則規定的內容與要求，加強工程檢查及監測。

（5）工程維修應急：利用項目資金對水下結構進行應急處理，對閘門、啟閉設施、機電設備、自動化監控系統、管理用房、附屬設施等進行維護，及時消除工程隱患，保證工程效益有效發揮。

（6）防汛物資儲備：根據部頒防汛搶險物資儲備定額要求測算，儲備相應防汛搶險物資。

（7）路橋限行措施：為減輕過往重載車輛對水閘結構影響，在交通橋兩側設置限高設施。

4 應急處理

武障河閘底板裂縫應急處理，通過對施打土圍堰排水干地施工、制作安裝鋼圍堰排水干地施工和水下化學材料修補灌漿等方案的論證比選，結合工程實際狀況，考慮成本、工期、安全因素，最終采用水下化學材料修補灌漿的方案。水下結構破損處采用HK-UW-1水下環氧砂漿修補，漏水通道及裂縫采用SXM密封材料封縫后壓灌LW漿液，伸縮縫采用澆筑HK969彈性環氧砂漿等方式處理。應急處理前先進行水上模擬試驗，通過專家評審并取得成功后，再在水下實施。整個實施過程均由潛水員在水下完成，并全程水下攝像，監理方、施工方實時監控[3]。

4.1破損處修補

4.1.1施工準備工作

主要是水下風鉆風鎬調試，高壓水泵安裝調試。

4.1.2破損混凝土面清理

潛水員在水下采用高壓水槍對破損混凝土面進行水下清理，確定出準確的混凝土損壞部位后，用風鎬將損壞部分及不足3cm的混凝土打掉，保證修補深度達到3cm以上，其它部分的混凝土面鑿毛處理。混凝土面清理得干凈與否直接影響水下環氧砂漿與老混凝土的粘結強度，所以必須要確保清理質量。

4.1.3錨筋制安

（1）鉆孔用風鉆進行施鉆，鉆孔孔徑為Ф12mm，孔深按設計要求8cm，鉆孔時由潛水員平穩把持，按要求鉆孔;（2）錨筋采用Ф10mm直徑的膨脹螺栓、外徑為Ф12mm，在螺栓的頂端焊接長度120mm、Ф10mm的螺紋鋼，由潛水員水下將膨脹螺栓打入后，擰緊螺栓;（3）膨脹螺栓按間距不大于30cm的距離位置;（4）水下鋼筋制安：大面積沖坑及水位變化區沖坑必須由潛水員在水下先扎縱筋，再扎橫筋，縱筋全部綁扎在膨脹螺栓所焊螺紋鋼的下方，再綁橫筋，形成鋼筋網片[2]。

4.1.4 水下環氧砂漿澆筑

本次采用HK-UW-1型水下環氧砂漿澆筑，具有水下不分散、自流平、自密實、強度高、老混凝土粘結力好、可采用手工等優點，缺點是水下施工速度慢、施工成本高。由于水下環氧砂漿有快速固化特性，拌合物粘度較大，粘結力較強，為減少不必要的浪費，拌制時全部采用人工拌制的方法進行作業，施工時可采用袋裝法或桶裝法將拌合物傳遞給潛水員，由潛水員在水下根據需要定點傾倒，讓其自流平、自密實，配合澆筑施工。采用這種澆筑方法可以不受施工時間的限制，可以根據實際可利用的施工時間進行快速施工[2]。

4.1.5水下環氧砂漿的質量

在進行水下環氧砂漿拌制時，應嚴格控制好各摻合物的摻量和質量，現場必須配備能精確計量的稱量器具，以提高拌合物凝結時間的準確性，提高環氧砂漿混凝土拌合物的利用率，減少不必要的浪費。施工拌制時，應嚴格按照施工水溫、氣溫控制要求，執行經試配確定的最終配合比。

4.2漏洞、裂縫灌漿

水下裂縫修補施工工藝流程：施工準備→水下檢查及裂縫標識→裂縫兩側開V型槽→砼表面清理→鉆灌漿孔→封縫、埋灌漿管→試壓→灌漿→割除灌漿管→水下攝像檢查、驗收。

4.2.1施工準備

主要包括施工人員及機械設備的調遣，施工用修補材料的計算、采購，現場調試等準備工作。

4.2.2水下檢查及裂縫標識

裂縫修補前，由潛水員再次水下檢查確認，檢查裂縫的深度、寬度、長度，標識、編號、繪、圖。裂縫的標識要清晰明顯，方便后期水下攝像資料的歸納整理。

4.2.3裂縫兩側開V型槽，砼表面清理

裂縫兩側10cm范圍內的混凝土表面用液壓旋轉動力刷和高壓水逐一進行水下打磨清洗，直至基本清理干凈。基層面清理的干凈與否直接決定了后期切槽的質量和水下密封亮劑的粘結強度。將裂縫兩側的混凝土切開1.5cm～2cm的V型槽，切割完成后再用高壓水槍進行清理，所以必須要確保清理質量。

4.2.4鉆灌漿孔

水下灌漿孔由潛水員采用水下液壓鉆進行施鉆，灌漿孔孔徑一般為Ф12mm，孔深80mm～120mm，鉆孔時由潛水員平穩把持，裂縫大于2mm進行騎縫垂直鉆孔。小于2mm的裂縫鉆孔，在裂縫兩側施鉆（距裂縫5cm）打45°交叉斜孔，孔距為50cm。根據實際情況，灌漿孔可分段進行，但必須施鉆止漿孔，止漿孔成孔后采用填孔機具將SXM水下快速密封材料封堵漿孔。

4.2.5埋管封縫

在灌漿槽內按間隔20cm的間距埋入灌漿管，灌漿孔Ф12mm，孔深8cm～12cm，插入深度為5cm～8cm，并用SXM水下快速密封材料封縫（SXM快速密封劑嵌入縫內2cm～3cm）。

4.2.6試壓

灌漿前，先檢查封面的密封情況（做壓氣、壓水試驗，查看裂縫表面封閉質量，各灌漿孔的串通情況，并進一步對縫內的雜物進行清洗，壓氣壓水試驗時，管口壓力保持在0.2MPa～0.3MPa左右），對在試驗過程中出現的縫面漏氣處重新封閉，并再次試壓，直至全部合格為止，以保證封縫不跑漿、漏漿，并做好記錄。

4.2.7灌漿

本次灌漿材料為LW漿液，制漿材料采用電子稱量，稱量誤差小于5%，漿液施工前攪拌均勻，漿液按照設計比例先配制好，再倒入灌漿泵容器內進行灌注。灌注化學漿液時，采用化學灌漿泵（手動或電動），灌漿次序為由下往上進行，當上面的灌漿管內出現棕色LW漿液后立即將該管扎緊。灌漿結束標準：在0.2MPa～0.3MPa的壓力下屏漿5min～10min，灌漿最高壓力不要超過結構允許值，豎直裂縫從最低處開灌，逐漸向上，平縫從一端向另一端進行，待鄰孔出漿時，關閉并結扎管路，繼續進漿，一直到整個縫面都灌滿漿液為止，也可在鄰孔出漿后，關閉原灌漿孔，移到鄰孔繼續進漿。總之，要在壓力下使漿液充分飽和整個縫面。灌漿結束后24h，剪除灌漿管[2]。

4.2.8水下攝像檢查

所有裂縫修補任務完成后，用水下攝像機對竣工后修補表面進行詳細的攝像檢查、驗收。

4.3伸縮縫處理方法及要求

4.3.1縫面清理、清洗

伸縮縫兩側混凝土可能由原先的填充料吸附在混凝土表面，為增加969環氧與水下混凝土的粘接性能，必須對其進行清理，再采用高壓水，高壓風輪流沖洗的方法對縫面進行清洗。

4.3.2縫體清理、清洗

縫面清理完成后，用高壓水槍沿縫口往一個方向深入沖洗，高壓風清洗時風管頭部安裝一根較長的細金屬管，伸進縫內進行沖洗或依靠液壓鏈鋸、氣動切割鋸將縫內沉淀物清理出縫體，以達到徹底清洗伸縮縫的目的。

4.3.3彈性環氧砂漿HK969澆注

裂縫清洗完成后應隨即澆注彈性環氧砂漿，如果清洗完成后由于某種原因澆注暫時停止，下次澆注時仍需再次清洗縫面及縫體。攪拌好的彈性環氧砂漿采用料桶送至澆注部位，將漏斗放在伸縮縫上，緩慢地通過漏斗向伸縮縫內澆注，直至與兩側的混凝土面齊平。伸縮縫在斜面部位時可采用在表面覆蓋一層油毛氈的方法確保澆注后的伸縮縫與混凝土面形狀保持一致，完成修補后進行水下錄像檢查、驗收[2]。

5 結語

武障河閘水下結構應急處理采用經論證的不同化學材料、不同方式的水下施工方案，結合工程實際，在成本、工期方面具有無可比擬的優勢，為水工建筑物水下結構應急處理提供新思路，值得借鑒[4]。

參考文獻

[1] 江蘇鑫龍海洋工程有限公司.武障河閘水下攝像檢查報告[R].2019.

[2] 連云港市水利規劃設計院有限公司.武障河閘水下結構應急處理專項方案[R].2019.

[3] 項明，陳益同，顧林樺.黃沙港閘反拱底板裂縫應急處理及修補加固技術[J].水利建設與管理，2004，24（1）：61-63.

[4] 吳發紅.擋潮閘水下反拱底板的加固技術研究[J].混凝土，2007（9）：88-90.