李　超

(新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，烏魯木齊 830000)

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新疆某引水閘裂縫成因及處理措施研究

李超

(新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，烏魯木齊 830000)

摘要：在水閘工程中，混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫是比較常見的，輕則影響建筑物外觀以及正常使用和耐久性的影響，重則引發(fā)安全質(zhì)量事故。文章以新疆某河攔河引水樞紐工程為例，分析了引水閘裂縫成因，并結(jié)合國內(nèi)工程已有經(jīng)驗(yàn)提出了裂縫處理方案。

關(guān)鍵詞：水閘；裂縫；成因；處理措施；化學(xué)灌漿

1工程概況

攔河引水樞紐位于新疆某河出山口下游2.5km處，閘址上游500m處發(fā)育F03斷層和下游600m發(fā)育F04斷層均為晚更新世活斷層，斷層走向與攔河閘軸線方向平行。河道寬淺“U”型，閘軸線部位河道寬90～100m，左右兩岸為Ⅱ級(jí)階地面平臺(tái)，地面高程565～568m，Ⅱ級(jí)階地高出河水位7～9m。上部為第四系全新統(tǒng)沖積砂卵礫石層，結(jié)構(gòu)較密實(shí)，厚度1.5～5m，河床覆蓋層0.5～1.5m厚，下伏為泥盆系中統(tǒng)阿爾泰組絹云母片巖、黑云母花崗片麻巖，產(chǎn)狀300°NE∠83°，強(qiáng)風(fēng)化層厚4.5～7m，弱風(fēng)化層厚10～15m。巖層走向與河流方向近垂直。引進(jìn)水閘設(shè)計(jì)引水流量55 m3/s，閘室長24m，閘凈寬6m，2孔，凈高6.7m，邊墩厚度1.2m，中墩厚度1.5m，底板厚度1.5m，采用C25、F300、W8的鋼筋混凝土整體結(jié)構(gòu)。

2水閘裂縫成因分析

2.1裂縫分布

引水閘室建設(shè)完成后共出出現(xiàn)5條裂縫，底板上一條貫穿縫，邊墩內(nèi)側(cè)各2條裂縫。邊墻和底板裂縫均為深層或貫穿性裂縫，位于閘室后半部分且在弧門支鉸前后分布。

2.2裂縫成因分析

在水閘建設(shè)以及運(yùn)行過程中，閘墩裂縫的成因十分復(fù)雜，既有結(jié)構(gòu)形狀、材料性質(zhì)等方面原因，溫度作用、集中荷載、應(yīng)力集中、地基不均勻沉降、施工縫、混凝土干縮和材料等均可能造成閘墩開裂。結(jié)合水閘結(jié)構(gòu)、施工氣候條件等因素，分析其產(chǎn)生裂縫的原因。該水閘閘墩裂縫的主要原因包括2個(gè)方面：

圖1引水閘縱剖面圖

圖2　閘室裂縫分布圖

2.2.1氣候條件惡劣

水閘地處高寒地區(qū)，極端最高氣溫39.4℃，極端最低氣溫-41.2℃，多年平均氣溫5℃，年溫差及日溫差均大，氣溫驟降和寒潮發(fā)生較為頻繁。在混凝土的澆筑及養(yǎng)護(hù)過程中，惡劣的氣候條件很容易引起實(shí)際溫差超過允許溫差，進(jìn)而使產(chǎn)生的溫度應(yīng)力超過允許應(yīng)力，致使混凝土開裂。夏季盡管現(xiàn)場采取了較好的降溫措施，澆筑的混凝土入倉溫度仍過高，產(chǎn)生了較高的溫度應(yīng)力，致使混凝土開裂。

2.2.2地基約束過大

攔河引水樞紐閘室基礎(chǔ)為絹云母石英片巖，層理發(fā)育，基巖破碎，屬中～軟巖基礎(chǔ)。為加強(qiáng)閘室整體性，引水閘閘室設(shè)計(jì)長度為24m。閘基開挖后，受上、下游500～600 m范圍內(nèi)兩大活動(dòng)斷裂影響，該部位巖體揉皺強(qiáng)烈，片理化嚴(yán)重，極其破碎，加之局部黑云母石英片巖的黑云母較為集中，抗風(fēng)化能力弱，風(fēng)化速度較快，局部承載力不能滿足上部荷載的要求。為滿足基礎(chǔ)承載力要求，對(duì)閘室基礎(chǔ)下部特別破碎的巖體進(jìn)行了挖除處理。挖除深度約為1m左右，然后進(jìn)行了C20混凝土回填，閘室坐在回填混凝土上部。因回填混凝土彈模較原基巖高很多，加之厚度較厚，對(duì)上部閘室形成了強(qiáng)約束，混凝土內(nèi)部會(huì)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(qiáng)度時(shí)，部分閘室混凝土出現(xiàn)了開裂現(xiàn)象。

2.3閘室裂縫處理

裂縫的處理方法主要有在混凝土表層涂抹、噴漿修補(bǔ)，表層黏補(bǔ)，鑿槽嵌補(bǔ)和灌漿處理等。國內(nèi)部分水閘裂縫處理措施參見表1。

表1　國內(nèi)部分水閘裂縫處理方法

由于弧門支鉸為主要的受力結(jié)構(gòu)，根據(jù)閘室受力特點(diǎn)，1#～4#裂縫位于支鉸及上游側(cè)，裂縫部分穿過支鉸發(fā)散鋼筋，會(huì)造成鋼筋銹蝕，影響鋼筋混凝土耐久性，進(jìn)而影響遠(yuǎn)期運(yùn)行安全。因此，對(duì)該處裂縫進(jìn)行封閉處理。5#裂縫位于支鉸下游側(cè)裂縫，理論上不影響閘室安全性。裂縫總長為21.4m，考慮到裂縫性質(zhì)以及工程的安全性對(duì)所有裂縫均進(jìn)行處理。

由于環(huán)氧漿液材料具有良好的可灌性、較高的抗壓、抗拉、抗?jié)B和黏結(jié)強(qiáng)度，足以滿足補(bǔ)強(qiáng)需要，因此選用環(huán)氧漿液進(jìn)行化學(xué)灌漿處理較為適合。

表2　環(huán)氧樹脂灌漿材料物理力學(xué)性能

注1：濕黏結(jié)強(qiáng)度：潮濕條件下必須進(jìn)行測(cè)定

2：固化物性能的測(cè)定齡期為28d

灌漿前采用調(diào)配好的丙乳砂漿在已開好的“V”形槽進(jìn)行封堵?；瘜W(xué)灌漿前對(duì)裂縫進(jìn)行檢查，包括設(shè)備、布孔、造孔、沖洗、化灌壓力等施工內(nèi)容。并對(duì)化灌后的裂縫部位，隨機(jī)進(jìn)行鉆孔取芯或壓水試驗(yàn)以檢查確認(rèn)灌漿效果。

3結(jié)論

該引水閘因基礎(chǔ)回填了較厚的混凝土，彈模較高，對(duì)上部閘墩形成了強(qiáng)約束，閘室底板和邊墩混凝土出現(xiàn)了開裂現(xiàn)象。裂縫經(jīng)化學(xué)灌漿封閉補(bǔ)強(qiáng)處理后，不僅將閘室混凝土連為整體，還對(duì)裂縫進(jìn)行了有效封閉，處理后可滿足閘室安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

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Study on CracksFormation and Treatment MeasuresFor a Inlet Sluice in Xinjiang

LI Chao

(Xinjiang Water Conservancy & Hydroelectric Power Survey and Design Institute，Urmuqi 830000,China)

Abstract：The concrete structure cracks are common in sluice projects，which may impact the appearance，durability and normal use of the building，or even cause safety and quality accidents.Taking a Xinjiang Water Diversion project as an example，the formation of inlet sluice cracks was analyzed in this paper.Referring to domestic successful experiences，the reasonable treatment measures were finally put forward in the study.

Key words：sluice；cracks；formation；treatment measure；chemical grouting.

文章編號(hào)：1007-7596(2016)04-0166-03

[收稿日期]2015-12-28

[作者簡介]李超(1982-)，男，四川內(nèi)江人，工程師，從事水工設(shè)計(jì)工作。

中圖分類號(hào)：TV46

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B