□韓麗粉
水閘擋墻及邊墩均為典型的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),具有較好的耐久性,但由于混凝土是一個復(fù)雜的非均質(zhì)材料,抗拉強度較低,且又有自身體積變形、徐變等特性,在實際施工中常會出現(xiàn)不同程度的裂縫。一旦出現(xiàn)了混凝土裂縫,則應(yīng)采取有效的技術(shù)措施進行補救,以保證水利工程的安全和工程結(jié)構(gòu)的耐久性。
某水閘為一座渠道倒虹吸的進口檢修閘,閘室總長12m,共3孔,單孔凈寬6.5m,為3孔一聯(lián)的開敞式鋼筋混凝土整體結(jié)構(gòu)。底板厚2.0mm,與進口漸變段末端底高程相同,邊墩頂寬1m,底寬2.0m,中墩厚1.5m,墩頂上部設(shè)有啟閉機室。閘室設(shè)2扇檢修閘門,采用疊梁式平面滑動鋼閘門,啟閉設(shè)備為移動式電動葫蘆。
水閘閘墩混凝土裂縫多為橫向裂縫(垂直于水流方向),發(fā)生在閘墩順?biāo)鞣较虻闹虚g位置,自底板開始向上延伸,長度 1.5~4m,寬度 0.21~0.31mm。裂縫呈中間寬兩頭縮小,均為非貫穿性裂縫,深度為20~156mm,小于閘墩厚度。裂縫出現(xiàn)的時間基本都在模板拆除后的2~5d內(nèi),有3條裂縫在拆模的當(dāng)天就已經(jīng)發(fā)現(xiàn),為非貫穿性的淺表裂縫。
發(fā)現(xiàn)水閘閘墩裂縫后,通過對混凝土配合比、配料單、澆筑記錄、測溫記錄、地質(zhì)文件以及每倉拆模時間進行調(diào)查,對裂縫產(chǎn)生的原因進行了全面分析。
該水閘閘墩基礎(chǔ)原地質(zhì)為軟弱夾層,基礎(chǔ)承載力不滿足設(shè)計要求,故進行了換填處理。在換填完成后受施工工期影響未進行沉降預(yù)壓試壓,就進行了閘墩墊層的澆筑,故基礎(chǔ)不均勻沉降變形是產(chǎn)生裂縫的原因之一。
該水閘閘墩混凝土設(shè)計標(biāo)號為C30W6F150,水泥品種為普通硅酸鹽水泥p·o42.5,水泥水化熱較大,在一定程度上增高了混凝土內(nèi)部溫度,加上閘墩屬于大體積混凝土,施工中內(nèi)部水化熱散發(fā)不出來,造成混凝土內(nèi)外溫差很大,超出規(guī)范允許臨界值,產(chǎn)生裂縫。
閘墩結(jié)構(gòu)設(shè)計尺寸較大,混凝土表面散熱較快,混凝土內(nèi)外熱脹冷縮變形不一致,在混凝土表面形成一定拉應(yīng)力,當(dāng)拉應(yīng)力達到一定極限時,表面就會產(chǎn)生裂縫。具體表現(xiàn)為:閘墩上部幾乎無裂縫,裂縫大都集中在墩體的中下部位置。
由于底板和閘墩混凝土施工間隙時間較長,在澆筑閘墩時,底板混凝土已經(jīng)固結(jié)。閘墩沿其高度方向可以自由伸縮,不受約束;厚度方向由于閘墩厚度不大,約束很?。欢厮鞣较蚴艿装寮s束相對很大。后期閘墩混凝土除自身相互約束外,底板對閘墩的約束作用逐漸加強。由于底板對降溫引起的混凝土收縮有約束作用,混凝土內(nèi)部會產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力,當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土極限抗拉強度時,便會開裂。
閘墩混凝土模板拆除后采用表面附著保溫被的方式進行養(yǎng)護。拆模時氣溫低,保溫養(yǎng)護不到位,檢測混凝土內(nèi)部溫升最高達到51℃,混凝土表面溫度為15℃,混凝土內(nèi)外溫差達到36℃,使混凝土表層產(chǎn)生較大拉應(yīng)力,而早期混凝土抗拉強度很低,造成混凝土拉裂破壞。
為防止混凝土內(nèi)部鋼筋銹蝕和增強混凝土耐久性,須對裂縫進行處理。處理原則根據(jù)建管方下發(fā)的針對各類裂縫的處理辦法,將現(xiàn)場每條裂縫均進行了標(biāo)注。對深度不超過鋼筋保護層、寬度不大于0.2mm的淺表性Ⅰ類裂縫,采取表面涂抹封閉的方法進行處理;對深度超過保護層、寬度大于0.2mm、縫長大于100cm的深層Ⅱ類裂縫采用鑿槽嵌補法處理;對縫寬大于0.2mm、縫長大于100cm的裂縫采用以防滲為主的化學(xué)灌漿方式處理。
表面涂抹法:將裂縫清洗干凈、吹干,沿裂縫表面涂抹丙乳砂漿,直至將裂縫全部封閉。
沿裂縫鑿成寬5cm,深3cm的槽,用預(yù)縮砂漿或環(huán)氧砂漿或聚硫密封補平抹光。
化灌處理即采用化學(xué)灌漿JGNFG處理,使用的灌漿材料有JGN-FG灌縫結(jié)構(gòu)膠和JGN-TP修補補強結(jié)構(gòu)膠。處理工藝和流程如下:一是清理裂縫。先用鋼絲刷清除裂縫表面的灰塵、浮漿、松散層等污物,然后用毛刷蘸丙酮將裂縫兩側(cè)3cm范圍擦拭干凈并保持干燥,在距離裂縫兩側(cè)1.5cm處用膠帶紙沿裂縫方向粘貼兩條護邊,要求兩條護邊盡量平直。二是埋設(shè)灌漿嘴。采用騎縫埋設(shè)方法埋設(shè)灌漿嘴,埋設(shè)時可先在灌漿嘴基座上涂抹502速干膠擠壓20s,臨時固定,然后在周圍涂JGNTP膠,保證封閉嚴(yán)密。三是封縫。采用JGN-TP膠進行封縫。在灌漿嘴之間的縫隙邊沿處貼好膠帶紙后,均勻地將JGN-TP膠涂抹在縫面上,用膩子鏟壓平,厚度不要超過2mm。四是密封檢查。封縫膠固化后沿裂縫涂一層肥皂水,采用壓縮空氣檢查密閉效果,若發(fā)現(xiàn)漏氣部位,重新用膠密封。五是JGN-FG膠液配制。取潔凈容器(金屬盆,不得有油污、水、雜質(zhì))和稱重容器按配合比混合,配合比為 A∶B=5∶1(要求稱量準(zhǔn)確),攪拌約5min至混合均勻為止,然后倒入低壓注漿罐內(nèi)。六是灌漿。采用由充壓機(人工使用高壓氣管加壓)、低壓注漿罐、注漿管組成的灌漿系統(tǒng)灌漿。灌漿壓力為0.2~0.4MPa左右,灌漿順序可按灌漿嘴從低到高次序,逐個注漿。□