韋丘德　李勤武

作者簡(jiǎn)介：

韋丘德（1988—），碩士，工程師，研究方向：交通工程質(zhì)量檢測(cè);

李勤武（1994—），碩士，工程師，研究方向：交通工程質(zhì)量檢測(cè)。

摘要：文章結(jié)合廣西某橋梁圍堰基樁施工實(shí)例，分析了該橋梁圍堰出現(xiàn)涌水裂縫的原因和修補(bǔ)難點(diǎn)，比選出有利的修補(bǔ)處理方案，并介紹了工藝實(shí)施要點(diǎn)與修補(bǔ)效果，可為類似工程提供參考。

關(guān)鍵詞：涌水裂縫;高壓深水;鉆孔灌漿;承載力檢測(cè)

中國(guó)分類號(hào)：U443.16+2A341253

0 引言

在現(xiàn)代化的水利、水電站大壩、水庫和橋梁建設(shè)中，混凝土結(jié)構(gòu)是不可或缺的，而裂縫作為混凝土結(jié)構(gòu)的一種病害，是一個(gè)廣受關(guān)注的研究課題?；炷两Y(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫大致受工程設(shè)計(jì)、材料本身、外界環(huán)境和施工工藝等因素的影響[1]。我國(guó)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫處理技術(shù)在水利、水電站大壩、水庫和橋梁等方面的應(yīng)用研究取得了很大的成果[2-5]。本文分析了廣西某橋梁圍堰出現(xiàn)涌水裂縫的原因和修補(bǔ)難點(diǎn)，針對(duì)實(shí)際情況比選出有利的修補(bǔ)處置方案，達(dá)到了預(yù)期效果，為類似工程裂縫修補(bǔ)加固提供了技術(shù)參考。

1 工程簡(jiǎn)介

廣西某橋梁為連續(xù)鋼構(gòu)橋，設(shè)計(jì)橋長(zhǎng)為588.02 m、橋?qū)挒?5.5 m。其中3#、4#墩承臺(tái)設(shè)置在河床以下，采用雙壁無底鋼套箱圍堰，圍堰封水底板設(shè)計(jì)使用C30混凝土材料，底板厚度為2.0 m?；鶚秱?cè)面淺部采用鋼護(hù)筒護(hù)壁，鋼護(hù)筒與圍堰底板未采用鋼材料進(jìn)行焊接，地基淺部為透水性卵石層，水面距離圍堰底板13 m左右。在橋梁基樁施工完畢后，圍堰內(nèi)的一根基樁被參建單位和質(zhì)監(jiān)部門抽選做基樁承載力檢測(cè)。在檢測(cè)力值剛好加載至規(guī)范驗(yàn)收基樁承載力（33 644 kN）時(shí)，圍堰底板和基樁側(cè)面脫開而產(chǎn)生了裂縫，在圍堰外側(cè)13 m高差水壓的作用下，裂縫進(jìn)一步張開，導(dǎo)致圍堰外側(cè)河水和少量泥沙通過其底部透水性卵石層和該裂縫涌入圍堰內(nèi)。因此，該事故導(dǎo)致了檢測(cè)工作的中斷，并極大地影響了下一步墩柱的施工進(jìn)度。為了趕在汛期前完成下構(gòu)的施工，需要盡快對(duì)裂縫進(jìn)行修補(bǔ)加固處理。

2 裂縫特點(diǎn)、產(chǎn)生原因及修補(bǔ)難點(diǎn)分析

2.1 裂縫的特點(diǎn)

根據(jù)潛水員反映情況可知，在圍堰底板靠近基樁側(cè)面處有多條涌水裂縫，寬度為0.5～3 cm，最長(zhǎng)約為60 cm。從圍堰底板涌水的情況可知，這些裂縫為貫穿性張拉裂縫，主要產(chǎn)生在混凝土與鋼護(hù)筒之間，而裂縫是否在樁側(cè)周圍全部發(fā)育有待檢驗(yàn)。

2.2 裂縫產(chǎn)生原因分析

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙分析可知，產(chǎn)生裂縫的主要原因有：（1）基樁和圍堰底板之間缺少應(yīng)有的固定結(jié)構(gòu)，鋼護(hù)筒與混凝土兩種介質(zhì)之間的結(jié)合力比較小;（2）基樁與樁周巖土的摩阻力比實(shí)際勘察資料提供的經(jīng)驗(yàn)值要小。

2.3 裂縫修補(bǔ)難點(diǎn)分析

根據(jù)質(zhì)監(jiān)部門要求，在完成裂縫修補(bǔ)后還需要對(duì)該樁的承載力繼續(xù)進(jìn)行檢測(cè)。因此，修補(bǔ)該裂縫不僅需要保證不出現(xiàn)二次嚴(yán)重滲漏，還需要確保修補(bǔ)后圍堰底板和基樁之間的摩阻力要比檢測(cè)時(shí)該部位承擔(dān)相應(yīng)的力值>1.2倍。

同時(shí)，該圍堰內(nèi)壁寬度為8.9 m，基樁側(cè)面距離圍堰邊最近有1.0 m。該段流域水流速度較快，涌水后圍堰內(nèi)外的水面已經(jīng)平衡，水面距離圍堰底部約為10 m。河床底下主要為卵石層，因此，裂縫處于深水環(huán)境下，裂縫內(nèi)會(huì)含有泥沙，裂縫也比較寬，如果圍堰內(nèi)外的水壓不一致，將會(huì)造成裂縫進(jìn)一步擴(kuò)大，而且在圍巖上搭設(shè)機(jī)械平臺(tái)也比較困難。

3 裂縫修補(bǔ)方案比選

針對(duì)該圍堰內(nèi)裂縫處理的原則是以堵漏為主，并考慮補(bǔ)強(qiáng)加固基樁和圍堰之間的阻力，以避免二次處理。同時(shí)，要選擇適當(dāng)?shù)氖芰Γㄒ丝刂圃?.7 MPa以內(nèi)）以減少對(duì)圍堰底板的作用，避免裂縫進(jìn)一步擴(kuò)大。

修補(bǔ)混凝土裂縫的方法主要根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)功能的要求、開裂原因、裂縫結(jié)構(gòu)和環(huán)境因素等確定，常見的修補(bǔ)方法主要有填充法、表面處理法、結(jié)構(gòu)加固法、灌漿法[6]等。這四種方法均屬于裂縫全面修復(fù)的技術(shù)，而填充法和表面處理法是針對(duì)淺部寬度較小的裂縫，當(dāng)結(jié)構(gòu)裂縫寬度>1 mm，發(fā)展較深，甚至是貫穿性發(fā)展時(shí)，則更適合采用結(jié)構(gòu)加固法和灌漿法。

根據(jù)本工程裂縫的特點(diǎn)，對(duì)結(jié)構(gòu)加固法和灌漿法進(jìn)行綜合比選（見表1）。

由表1可知，這兩種方法各具優(yōu)缺點(diǎn)，都能夠解決涌水裂縫并且不影響圍堰長(zhǎng)期使用。綜合考慮對(duì)后期施工的影響以及整體修補(bǔ)質(zhì)量，擬選采用灌漿法。

修補(bǔ)裂縫的灌漿材料主要以有機(jī)高聚合物為主。目前市場(chǎng)上高分子聚合物材料主要有環(huán)氧樹脂、硅酸鈉（水玻璃）、有機(jī)硅、丙烯酸樹脂、聚氨酯等。在水下進(jìn)行修補(bǔ)，要求灌漿材料不能完全溶于水但又必須具備一定的親水性[7]，且必須具有抗分散性、流動(dòng)性、凝結(jié)時(shí)間可以調(diào)節(jié)的特點(diǎn)。LW水溶性聚氨酯具有彈性止水和以水止水的功能，對(duì)水質(zhì)適應(yīng)性比較強(qiáng);水泥水玻璃漿液的凝膠時(shí)間可以任意調(diào)節(jié)，并且結(jié)石率高、結(jié)石強(qiáng)度高[8]。因此，選擇LW水溶性聚氨酯作為止水材料，選擇水泥水玻璃漿液作為加固材料。

布置鉆孔原則：

（1）可以適當(dāng)破壞鋼護(hù)筒（不承載橋梁荷載作用）露出基樁混凝土面以增加圍堰底板混凝土和基樁之間的粘合力。

（2）盡量減少鉆孔數(shù)量，以滿足堵水和加固為主要原則。

4 工藝實(shí)施

（1）止水：在裂縫位置靠近基樁側(cè)面布置2～3個(gè)豎向鉆孔，深度至圍堰底板厚度的2/3，將圍堰底板和基樁接觸的底面裂縫封住，灌漿壓力為0.5～0.6 MPa。因?yàn)閲叩装逡呀?jīng)漏水，因此漿液必須加入絮凝劑加快其凝固時(shí)間，并間歇性進(jìn)行灌漿。在灌漿過程中發(fā)生串漿時(shí)可同時(shí)在幾個(gè)孔內(nèi)進(jìn)行灌漿。以吸漿率<0.03 L/min作為停止灌漿標(biāo)準(zhǔn)。

（2）加固圍堰底板和基樁側(cè)面阻力：待上述灌漿材料凝結(jié)并且達(dá)到最終強(qiáng)度后，布置4～5個(gè)斜向鉆孔，均勻分布于基樁周圍，深度至圍堰底板厚度的1/2處與基樁側(cè)面相交，灌漿壓力為0.4 MPa。以吸漿率<0.2 L/min作為停止灌漿標(biāo)準(zhǔn)。

（3）檢查灌漿效果質(zhì)量：完成灌漿7 d后，在騎縫處淺部鉆取一組芯樣（試件尺寸為直徑70 mm，長(zhǎng)70 mm）至室內(nèi)做抗壓試驗(yàn)，達(dá)到強(qiáng)度≥25 MPa后才開始抽干圍堰內(nèi)的水。

在經(jīng)過灌漿處理和試件達(dá)到強(qiáng)度要求后，將圍堰內(nèi)的水慢慢抽出直到抽干，圍堰底板的涌水或滲水狀況已經(jīng)消失。最后在檢測(cè)承載力達(dá)到33 644 kN（±15 kN）情況下，均未出現(xiàn)裂縫繼續(xù)發(fā)展異常。這表明裂縫修補(bǔ)效果顯著，達(dá)到了預(yù)期的目的，為類似的漏水裂縫修補(bǔ)設(shè)計(jì)提供了資料參考。

5 結(jié)語

（1）由本工程圍堰裂縫產(chǎn)生的原因分析可知，基樁本身的承載力與基樁和圍堰底板結(jié)構(gòu)之間的阻力應(yīng)當(dāng)分別考慮，在進(jìn)行驗(yàn)算滿足條件后方可進(jìn)行承載力檢測(cè)，否則應(yīng)進(jìn)行加固。

（2）文中基樁與圍堰封水底板深處裂縫空隙是比較復(fù)雜的，對(duì)漏水裂縫進(jìn)行修補(bǔ)處理時(shí)，需要分析裂縫的特點(diǎn)和所處的環(huán)境后再“對(duì)癥下藥”。本文考慮了基樁與圍堰封水底板的整體加固，而不僅只針對(duì)表面裂縫的位置進(jìn)行修補(bǔ)，取得了預(yù)期的修補(bǔ)效果。

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