李 建

（盤錦海陸土木工程有限公司，遼寧 盤錦 124010）

0 引言

水閘修建過程中，閘墩部位容易出現(xiàn)裂縫問題，不找出原因，若處理措施不當，將給工程帶來極大安全隱患，本文結合雙臺子河閘樞紐工程，對施工過程中出現(xiàn)的閘墩裂縫問題進行全面分析，采取合理處理措施，對處理結果進行工程質量檢測[1～6]。

1 工程概況及裂縫情況

1.1 建設背景

雙臺子河閘樞紐工程位于盤錦市雙臺子區(qū)東郊，閘址距河口57.3 km，盤錦城市防洪工程竣工后，其安全泄量為6800 m3/s，而雙臺子河閘的設計泄流能力僅3000 m3/s，低于上游防洪標準，過流能力嚴重不足而成為遼河入海的卡口。

1.2 工程概況

雙臺子河閘除險加固工程新建共19個閘墩，墩長14 m，寬3 m（縫墩8個）、寬2 m（中墩9個、邊墩2個），高8.08 m。閘墩于2014年9月份開始施工，11月份施工完畢。混凝土采用常態(tài)、三級配。

1.3 閘墩裂縫情況

從以下方面入手對裂縫的產生原因機理進行分析：①設閘墩澆筑時間為9月25日至11月13日，盤錦地區(qū)正式處于大風干燥天氣，因此在混凝土澆筑完3天～5天拆模后，立即采取用土工布包裹養(yǎng)護和越冬的措施，發(fā)現(xiàn)裂縫是在第二年3月份拆掉土工布后；在新建的19個閘墩中，有一個閘墩未見明顯裂縫，其余18個閘墩均發(fā)現(xiàn)裂縫，共41條裂縫，總長度161.29 m，平均裂縫長度3.94 m，平均裂縫寬度0.19 mm。

2 裂縫主要原因分析

2.1 閘墩抗壓強度檢測

采用回彈法檢測閘墩混凝土強度，共檢測四個閘墩，分別為4號、10號、16號及19號，檢測結果為最低43.4 MPa，最高59.4 MPa。

根通過檢測結果顯示強度可能存在偏高現(xiàn)象。混凝土強度偏高會導致水化熱過大，容易產生裂縫。

2.2 裂縫原因分析

①設計方面：抗裂驗算、裂縫寬度驗算、裂縫等級、混凝土分縫影響；②施工單位：入場原材料、混凝土配合比、施工工藝、施工溫度、缺陷處理、工藝試驗、施工監(jiān)測、日常養(yǎng)生等方面進行檢查；③監(jiān)理單位：對原材料、施工工藝進行旁站、質量控制；④混凝土自身化學反應、內外溫差、體積收縮等因素[7]。

根據(jù)本工程施工情況，對造成裂縫的主要原因分析如下：

1）閘墩內外溫差大：大體積混凝土澆筑過程中內部溫度較高一些，外部溫度較低一些，形成內外溫差，直接與空氣接觸使外部混凝土散熱快于內部混凝土，造成混凝土內部外部變形不均勻，到達一定極限便產生了裂縫[8]。

本工程因為前期各種因素制約，閘墩施工時段被調整在9月末至11月中旬。這段時間晝夜溫差較大，混凝土澆筑后受到晝夜溫差較大的影響刺激以及養(yǎng)護的不到位，進一步加劇內部混凝土與外部混凝土應力效應，很容易引起裂縫。

2）底板約束：閘墩在高度、寬度、及水流方向可產生伸縮，其中只有在水流方向上受到底板的約束影響，伸縮受較大控制，由于不同部位澆筑時間不同，容易產生高度方向上的裂縫，這是底板約束作用的結果，初步分析裂縫開裂由最大寬度范圍內向上、下兩側延伸。閘墩高度8 m，裂縫長度1.70 m～5.70 m，本工程底板澆筑基本超過28天后才進行的閘墩混凝土澆筑[9]。

3）混凝土干縮：由于盤錦獨特的地理條件，位于濱海平原地區(qū)。多西南風，每年平均風速為4.5 m/s，最大風速是1976年4月19日為25.7 m/s。恰巧本工程施工時段正處于大風、干燥季節(jié)，對薄壁結構形式的閘墩影響深度較大，并且晝夜溫差大，都會造成混凝土的干縮，形成裂縫；另外混凝土在施工過程中的配合比，是影響其干縮的另一因素：水泥用量、水灰比大小與混凝土干縮成正比，骨料級配、密度與混凝土的干縮成反比，所以在施工過程中在混凝土配合比過程中，要注意選擇各個影響因子，減小混凝土干縮。在本工程施工過程中，配合比采用三級配和摻粉煤灰和高效減水劑減少水泥用量、降低水化熱的做法對預防混凝土干縮是有利的。

4）自生體積變形：水泥熟料與水接觸水化時產生熱量，消耗水分；另一方面當水泥中的水量不足時，在自干燥作用下混凝土體積會縮小，在這種情況下，混凝土的自身收縮同溫度收縮疊加在一起，就會使表面拉應力增大，產生裂縫[10]。

2.3 未出現(xiàn)裂縫閘墩情況分析

8號閘墩是19個閘墩中唯一沒有發(fā)現(xiàn)裂縫的，其澆筑時間從10月13日晚8點至14日下午4點47分，澆筑時間20小時左右，平均澆筑速度為10 m3/h。澆筑速度較均勻，當日最高氣溫16℃～10℃，晝夜溫差不大，而且溫度也不高。其試塊28天強度檢測結果為39 MPa，塌落度5 cm～7 cm。這個閘墩施工過程與其他閘墩區(qū)別只有當天氣溫和這個閘墩開倉時間較晚，其他施工工藝及過程完全相同，由此判斷沒有出現(xiàn)裂縫的原因可能是和當天溫差不大和氣溫不高有關。

4 處理措施

在裂縫處理之前進行試驗，確定灌漿材料配比及驗證方案是否可行，主要對灌漿材料的配比、灌漿溫度（材料溫度和環(huán)境溫度）、表面封閉、施工過程資料及檢測等方面進行分析和總結，經過試驗確定各項參數(shù)。

4.1 化學灌漿

首先對灌漿進行試驗(試驗：2015年5月20至5月21日)，確定環(huán)氧樹脂和稀釋劑的比例為1∶1較為合適，縫隙的可灌入度較好。稀釋劑添加量小于1時粘度較大，大于1時漿液過于稀；固化劑主要是控制漿液凝固時間，固化劑參量為3%～5%。

4.2 各項參數(shù)及操作要求

采用水溶性聚氨酯或改性環(huán)氧樹脂對閘墩裂縫進行化學灌漿處理。灌漿前先對縫面進行清理，騎縫每0.3 m～0.5 m鉆Ф30 mm的孔，采用環(huán)氧膠泥進行封縫。注漿壓力為0.4 MPa，待相臨孔排出濃漿時，將該孔扎管，逐孔進行，至該縫最后一孔灌漿結束。

材料：a.環(huán)氧樹脂：E 型環(huán)氧樹脂；b.稀釋劑：二甲苯；c.固化劑。

①灌漿設備

裂縫灌漿儀器：電動高壓注漿機（DH-512）兩臺，另外一臺備用，空壓機一臺、沖擊鉆一臺；灌漿泵安設最大壓力為7MPa的壓力表，壓力表與管路之間設置隔漿裝置；灌漿結束后及時對灌漿設備及管路進行清洗，防止堵塞。

②灌漿準備

a.編號：

對所要進行處理的閘墩裂縫進行逐一編號。

b.縫面清理及封縫：

灌漿之前對縫面進行清理，清理后對裂縫表面進行封閉，封閉材料速凝后滿足灌漿壓力要求，防止灌漿外溢。

c.布孔及鉆孔（鉆孔：5月20日至5月25日）：

用沖擊鉆鉆斜孔（直徑14 mm，深300 mm），以10°～20°的角度在裂縫兩側約50 mm～60 mm鉆進并貫穿裂縫；孔距沿平行縫隙方向250 mm，盡量減少廢孔以避開鉆到鋼筋，如果在施工過程中鉆到鋼筋，應以現(xiàn)場實際情況調整孔位，裂縫墩子均在裂縫兩側打孔。

③清孔

用空壓機進行清洗，把孔內雜物沖洗干凈。

④配比

環(huán)氧樹脂：稀釋劑：固化劑比例為1∶1∶0.2。

⑤溫度控制

用溫度計監(jiān)測漿液現(xiàn)場環(huán)境及灌漿溫度，使現(xiàn)場溫度及施工溫度均控制在25℃以下即可。

⑥灌漿壓力

1.0 MPa≤P≤2.0MPa。（灌漿：2015年5月22日至5月30日）

⑦結束標準

灌注孔相鄰的孔冒漿，即可進行一下孔灌漿，或穩(wěn)壓數(shù)值保持在1 MPa。

⑧表面處理

灌漿漿液及裂縫口封閉材料全部凝固后，將封縫表面處理平整，拆除灌漿管，對灌漿管口進行封閉、修補（2015年5月31日至6月5日）。

4.3 結果

灌漿施工日期2015年5月20日至6月5日，根據(jù)對灌漿材料的配比、灌漿溫度（材料溫度和環(huán)境溫度）、表面封閉、施工過程資料及檢測等方面進行檢測，檢測過程如下：采用壓水試驗和取芯檢查法的辦法。灌漿施工完成7天后鉆進檢查孔，壓水試驗其壓力宜采用0.3 MPa，并穩(wěn)壓10 min～20 min結束，平均透水率小于0.1 Lu為合格標準。取芯檢查法按照壓水試驗檢查孔數(shù)量的50%取芯，芯樣劈拉試驗平均抗拉強度均大于1.5 MPa。通過檢測結果，灌漿效果可以達到防止河水通過裂縫對鋼筋產生銹蝕的目的，達到預期效果。

5 結語

水閘閘墩混凝土在施工前，對可能產生裂縫的因素加以重視并采取相應防治措施，避免施工后混凝土裂縫的出現(xiàn)，保證工程順利施工、安全運行。類似工程可參考，推動水利事業(yè)發(fā)展。