管芙蓉 王力軍

(1.湖北水總水利水電建設(shè)股份有限公司，湖北 武漢 430034；2.湖北省漢江興隆水利樞紐管理局，湖北 武漢 430062)

漢江興隆水利樞紐泄水閘底板裂縫成因分析及防范措施探討

管芙蓉 王力軍

(1.湖北水總水利水電建設(shè)股份有限公司，湖北 武漢 430034；2.湖北省漢江興隆水利樞紐管理局，湖北 武漢 430062)

本文對(duì)地處江漢平原上的興隆水利樞紐泄水閘底板混凝土裂縫產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，詳述其處理方案及處理效果，并在此基礎(chǔ)上提出類似裂縫的防范措施和建議，以期為同類工程提供借鑒。

裂縫成因；處理措施；施工分層

1 工程概況

漢江興隆水利樞紐泄水閘位于江漢平原，主要功用以灌溉和航運(yùn)為主，同時(shí)兼顧發(fā)電。泄水閘由56孔組成，每孔凈寬14m，閘段總長(zhǎng)953m，閘孔總凈寬784m，采用兩孔一聯(lián)的結(jié)構(gòu)型式。泄水閘底板高程295.00m，厚2.5m，底板順流向長(zhǎng)25m。閘底板混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25，三級(jí)配，橫水流方向?yàn)槭芰︿摻?，順?biāo)鞣较驗(yàn)榉植间摻睢?/p>

建基面高程27.00m，閘基為第四系深厚覆蓋層，從上而下分為兩層，上層為粉細(xì)砂層，局部含泥或夾有淤泥質(zhì)透鏡體，平均厚度約25m；下層為砂礫石層，平均厚度30m。閘室地基采用格柵式布置的攪拌樁進(jìn)行地基處理，上鋪50cm厚水泥砂柔性墊層。泄水閘采用塑性混凝土防滲墻垂直防滲為主、水平鋪蓋防滲為輔的滲流控制方式。

閘室底板施工順序：水泥砂柔性墊層、閘室底板C10墊層澆筑、閘室底板C25混凝土澆筑，其中C25混凝土分兩層澆筑，下層厚1m，上層厚1.5m。

2 裂縫描述

工程投入運(yùn)行一年后，發(fā)現(xiàn)泄水閘混凝土底板有鈣質(zhì)析出，對(duì)其中具備檢查條件的54孔混凝土底板進(jìn)行裂縫檢查。經(jīng)檢查，有2孔未發(fā)現(xiàn)裂縫，其余52孔均存在不同程度的裂縫，部分閘孔發(fā)現(xiàn)有多條裂縫。

人工觀測(cè)發(fā)現(xiàn)裂縫均為順?biāo)鞣较?，距離閘墩最近的裂縫是第34孔，距離閘室中墩1.8m。其他閘孔裂縫均分布在閘孔中部或三分之一處(距離閘墩5.0～7.0m范圍內(nèi))。大部分主縫有鈣質(zhì)析出現(xiàn)象，裂縫長(zhǎng)度8～13m；部分閘孔主縫兩側(cè)發(fā)現(xiàn)多條不同程度的無(wú)鈣質(zhì)析出細(xì)微次縫。

跨孔聲波測(cè)試及鉆孔取芯檢測(cè)結(jié)果顯示，裂縫寬度0.06～0.25mm；裂縫深度除26號(hào)和32號(hào)閘孔外均不小于1.4m，26號(hào)和32號(hào)閘孔底板裂縫深約0.5m。對(duì)3個(gè)剖面進(jìn)行加深檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果為10號(hào)閘孔檢測(cè)剖面裂縫深1.7m、11號(hào)閘孔裂縫深1.5m、56號(hào)閘孔裂縫深1.5m。深層裂縫均為垂直裂縫。

沉降觀測(cè)表明泄水閘整體沉降值不大，靠近廠房的1～10號(hào)閘相比其他部位沉降較為明顯，沉降1.54～2.8mm，其他閘段沉降均不大于1mm。

從對(duì)裂縫檢測(cè)到開(kāi)始實(shí)施處理，時(shí)間間隔為1年零5個(gè)月。在此期間，經(jīng)觀察，泄水閘底板無(wú)新裂縫產(chǎn)生，原有裂縫長(zhǎng)度和縫寬無(wú)明顯變化。

3 成因分析

泄水閘基礎(chǔ)為超過(guò)20m厚均勻沙基且有柔性墊層，對(duì)混凝土的約束基本可以不考慮，也不需考慮不均勻沉降因素，且所有閘段沉降值均極小，故因地質(zhì)因素引起的混凝土裂縫可以忽略。施工過(guò)程中各項(xiàng)指標(biāo)控制均符合施工規(guī)范，且各分塊基本都存在裂縫，可以排除施工質(zhì)量問(wèn)題引起混凝土裂縫。長(zhǎng)時(shí)間觀測(cè)裂縫無(wú)明顯變化，也可排除因后期四季溫差引起混凝土裂縫。

排除以上裂縫成因后，基本可以確定混凝土裂縫是由冷縮造成的，而且裂縫形成的時(shí)間可以初步確定是在混凝土澆筑完成后至混凝土溫度穩(wěn)定時(shí)段。

通過(guò)對(duì)裂縫觀測(cè)數(shù)據(jù)分析，可以看出，所有裂縫均為垂直非貫穿性裂縫，且深度大多數(shù)限制在混凝土澆筑層上層，只有少量穿入下澆筑層且穿深較淺，初步分析認(rèn)定，上澆筑層混凝土冷縮的同時(shí)受到下澆筑層約束而造成上澆筑層開(kāi)裂。其原因是上下澆筑層有一定時(shí)間差，進(jìn)而造成上澆筑層澆筑時(shí)，下澆筑層已有一定冷縮值，下澆筑層澆筑后至混凝土溫度穩(wěn)定的時(shí)間內(nèi)，上澆筑層冷縮值較下澆筑層小，因而上澆筑層開(kāi)裂。總結(jié)說(shuō)來(lái)，此類裂縫的主要成因?yàn)榛炷练謱訚仓?/p>

同時(shí)，另一工程實(shí)例也支持該分析結(jié)論。某水庫(kù)溢洪道混凝土邊墻為衡重式混凝土擋土墻，設(shè)計(jì)分縫長(zhǎng)20m，施工時(shí)混凝土底座為一倉(cāng)、墻身為一倉(cāng)，完工約半年后的冬季發(fā)現(xiàn)部分邊墻有裂縫，且裂縫處于墻身中部，基本呈垂直狀，但底座無(wú)裂縫，部分裂縫延伸入底座僅10cm左右。這種情況說(shuō)明上澆筑層裂縫是因受下澆筑層約束而引起。

4 處理方案

針對(duì)裂縫在后期無(wú)發(fā)展的情況，設(shè)計(jì)單位提出的裂縫處理方案如下：

a. 處理目的是不使鈣質(zhì)繼續(xù)析出侵蝕混凝土結(jié)構(gòu)，恢復(fù)結(jié)構(gòu)整體性，防止鋼筋銹蝕，滿足結(jié)構(gòu)耐久性要求。

b. 處理基本原則為根據(jù)縫長(zhǎng)或裂縫深度(檢測(cè)結(jié)果顯示裂縫深度與縫長(zhǎng)有對(duì)應(yīng)關(guān)系)分別采用貼嘴騎縫化學(xué)灌漿、貼嘴騎縫與斜孔穿縫化學(xué)灌漿相結(jié)合進(jìn)行處理。灌漿完成后所有裂縫表面均采用抗沖耐磨的聚脲涂刷封閉。

c. 施工工藝為沿裂縫布置一排斜孔，與閘室底板面夾角為60°，取芯鉆機(jī)造孔。鉆孔孔口距裂縫50cm，鉆孔孔徑38mm、深度170cm。鉆孔盡量在裂縫兩側(cè)沿線交錯(cuò)布置，間距160cm(如條件受限，在裂縫單側(cè)布置時(shí)間距為80cm)，首尾兩端開(kāi)孔位置離裂縫端頭距離不大于40cm，灌漿采用親水型環(huán)保環(huán)氧類漿材(低黏度型L、等級(jí)I、混凝土裂縫用環(huán)氧樹(shù)脂灌漿材料，標(biāo)記為 EGR LI JC/T1041—2007)，灌漿壓力0.2～0.3MPa。斜孔布置方案如下頁(yè)圖所示。

斜孔布置方案圖(單位：cm)

d. 兩條或多條長(zhǎng)裂縫間距較近時(shí)(間距在50cm以內(nèi))，選擇長(zhǎng)度大、有鈣質(zhì)析出的主裂縫按單條裂縫處理。

e. 造孔前用儀器探測(cè)鋼筋位置，以避免造孔打斷鋼筋。

f. 對(duì)所有裂縫進(jìn)行帶狀縫口封閉處理，寬15cm。縫口封閉采用與混凝土顏色相近的聚脲抗沖耐磨彈性體涂層。該材料具有超高的強(qiáng)度、硬度、彈性，并具有優(yōu)異的抗氣蝕、耐剝蝕、抗沖刷及耐磨蝕性能，本體拉伸強(qiáng)度可達(dá)20MPa以上，扯斷伸長(zhǎng)率大于380%，撕裂強(qiáng)度大于50kN/m，磨蝕速率小于0.00266g/cm2·0。

g. 正式施工前進(jìn)行灌漿試驗(yàn)，以確定施工工藝、灌漿材料、灌漿壓力等。

5 處理后的檢測(cè)與觀測(cè)

5.1 灌漿效果檢測(cè)

灌漿施工完成一定時(shí)間后，由設(shè)計(jì)單位主持，對(duì)裂縫處理效果進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)主要內(nèi)容及結(jié)果如下：

a. 壓水試驗(yàn)。灌漿完成并完全固化后，抽取部分裂縫進(jìn)行鉆孔壓水試驗(yàn)，檢測(cè)結(jié)果吸水率小于0.005L/min，滿足規(guī)范要求。

b. 取芯檢查。抽取部分裂縫進(jìn)行鉆孔取芯檢查，檢查結(jié)果為裂縫處漿液飽滿，充填質(zhì)量良好。

5.2 長(zhǎng)期觀測(cè)

為進(jìn)一步檢驗(yàn)裂縫處理的質(zhì)量及效果，經(jīng)與設(shè)計(jì)單位溝通，對(duì)處理后的泄水閘底板裂縫進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，主要監(jiān)測(cè)內(nèi)容為觀測(cè)裂縫的變化、滲水及析鈣等情況。觀測(cè)具體內(nèi)容及結(jié)果如下：

a. 檢查是否有新裂縫產(chǎn)生。對(duì)比現(xiàn)有裂縫處理成果，采用人工目視檢查等常規(guī)手段觀測(cè)是否有新的裂縫產(chǎn)生，每月至少檢查一次并形成記錄。發(fā)現(xiàn)新裂縫及時(shí)記錄并加密檢查，以記錄新裂縫的長(zhǎng)度、寬度發(fā)展情況，并觀察滲水、析鈣情況。觀察結(jié)果為無(wú)新裂縫產(chǎn)生，無(wú)異常。

b. 檢查老裂縫是否變化，是否繼續(xù)滲水、析鈣。人工目視檢查，每月至少檢查一次并形成記錄。主要檢查現(xiàn)有已處理的裂縫表面聚脲是否破壞，裂縫是否延展變化，是否繼續(xù)出現(xiàn)滲水、析鈣等現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)記錄并加密觀察。檢查結(jié)果為無(wú)以上情況發(fā)生。

6 防范措施及建議

混凝土上層開(kāi)裂下層不開(kāi)裂的原因是混凝土澆筑后因水化熱而收縮，先澆筑的下層收縮一定程度后再澆筑上層，造成全部澆筑完成后至收縮穩(wěn)定時(shí)，下澆筑層收縮值較上澆筑層小，下澆筑層約束上澆筑層的收縮，故上澆筑層會(huì)因此而開(kāi)裂。上澆筑層澆筑前，下澆筑層的收縮值會(huì)直接影響上澆筑層混凝土的裂縫開(kāi)展情況。一定時(shí)間后，裂縫開(kāi)展情況會(huì)穩(wěn)定下來(lái)，而這種穩(wěn)定是以年為時(shí)間單位的穩(wěn)定。在灌漿處理后，如無(wú)其他影響因素，裂縫將不再產(chǎn)生或變化。

針對(duì)以上成因分析，采取的防范措施是盡量不分層澆筑，減小混凝土設(shè)計(jì)分縫長(zhǎng)度。對(duì)于確實(shí)需要分層澆筑的，建議盡量縮短兩層之間的澆筑時(shí)間差以減小裂縫數(shù)量，縮短裂縫寬度。

7 結(jié) 語(yǔ)

本文以上分析，在理論上是成立的，長(zhǎng)期觀測(cè)結(jié)果也與其相吻合，但仍需通過(guò)理論計(jì)算和試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)論證。

紀(jì)云生, 康世榮, 陳東山, 等. 水利水電施工組織設(shè)計(jì)手冊(cè)第二卷: 施工技術(shù)[M].北京: 中國(guó)水利水電出版社, 1997, 496-516.

Analysis on sluice floor crack cause and discussion on preventive measures in Hanjiang Xinglong key water control project

GUAN Furong, WANG Lijun

(1.HubeiShuizongWaterResourcesandHydropowerConstructionCo.,Ltd.,Wuhan430034,China;2.HubeiHanjiangXinglongKeyWaterControlAdministration,Wuhan430062,China)

In the paper, sluice floor concrete crack causes of Xinglong key water control project are analyzed, wherein Xinglong key water control project is located in Jianghan Plain. The treatment schemes and treatment effects are described in detail. On the basis, preventive measures and suggestions for similar cracks are proposed, thereby providing reference for similar projects.

crack causes; treatment measures; construction laying

10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2017.07.004

TV66

B

1005-4774(2017)07- 0011- 03