駱國強(qiáng)，陳佳惠，許 強(qiáng)，徐克凡

（江蘇省太湖地區(qū)水利工程管理處，江蘇 蘇州 215128）

船閘是通航建筑物的一種，一般采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，水上部分主要由上下閘首、閘室、上下游靠船墩、上下游導(dǎo)航墻等組成。由于船閘常年運(yùn)行，加之運(yùn)行年限增加、來往船只碰撞等因素，船閘混凝土老化、伸縮縫填料流失等問題日益突出。混凝土各類裂縫、成因及其處理問題［1］也成為工程運(yùn)行管理中亟待解決的問題。

1 工程概況

丹金閘工程是太湖流域綜合治理湖西引排骨干工程之一，位于丹金溧漕分界線上，對(duì)洮、滆低洼圩區(qū)，特別是金壇區(qū)的防洪保安起到重要作用，控制高片洪水入侵低洼地區(qū)，同時(shí)可滿足丹金溧漕河的航運(yùn)規(guī)劃需要，改善航運(yùn)條件和地區(qū)水環(huán)境。工程由單孔16 m寬節(jié)制閘、16 m×135 m船閘和凈寬7 m公路橋3個(gè)部分組成。工程于2002年7月通過驗(yàn)收并正式通航。

2 存在問題

丹金閘閘室墻全長135 m，兩端上下游各設(shè)隔水墻（分水墩）連接，上下游兩側(cè)共有4 個(gè)弧形翼墻。閘室墻、翼墻上共計(jì)49 條伸縮縫，伸縮縫寬2 cm，縫內(nèi)設(shè)紫銅片止水，縫內(nèi)三氈四油處理。丹金閘船閘通航量大，重載船經(jīng)常?？块l室，受水流影響船只易撞擊混凝土結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致伸縮縫縫口混凝土破損，縫內(nèi)填料缺失，形成混凝土伸縮裂縫。裂縫，尤其伸縮縫，是水閘工程中常見的一種險(xiǎn)情［2］，它有時(shí)很可能是其他險(xiǎn)情（如閘室位移、崩岸等）的征兆。按裂縫產(chǎn)生的成因可分為不均勻沉降裂縫、滑坡裂縫、伸縮裂縫、超載裂縫、振動(dòng)裂縫等。按裂縫出現(xiàn)的部位可分為表面裂縫和內(nèi)部裂縫。表面裂縫容易引起注意，可以及時(shí)處理，而內(nèi)部裂縫屬于隱蔽工程，不易發(fā)現(xiàn)，存在很大的安全隱患。當(dāng)裂縫寬度小于0.05 mm 時(shí)對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)無多大害處，但由于荷載作用、溫差作用、不均勻沉降等原因，裂縫會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)展并逐漸串通，從而出現(xiàn)較大的裂縫，不僅會(huì)因漏水而影響使用，還會(huì)降低建筑物的耐久性，甚至出現(xiàn)因裂縫引起墻體坍塌的嚴(yán)重后果。

丹金閘管理所每年都對(duì)伸縮縫裂縫做維修處理，主要采用瀝青、水泥等傳統(tǒng)材料進(jìn)行嵌縫修補(bǔ)，但修補(bǔ)效果不理想。2017 年汛前檢查發(fā)現(xiàn)翼墻滲水，墻面上出現(xiàn)豎向裂縫，發(fā)現(xiàn)后進(jìn)行了應(yīng)急處理，在每個(gè)翼墻上增設(shè)4～5 個(gè)排水孔，有明顯效果。但只是對(duì)裂縫進(jìn)行了零星修補(bǔ)，為了翼墻安全穩(wěn)定考慮，還應(yīng)對(duì)裂縫進(jìn)行整體修復(fù)。

3 修復(fù)方案

3.1 修復(fù)目標(biāo)

船閘伸縮裂縫的修復(fù)應(yīng)主要從工藝操作簡單、防滲施工影響小、通航運(yùn)行影響小和避免多次修復(fù)的角度選擇修復(fù)方案［3］。

3.2 主要方法

常規(guī)混凝土裂縫修復(fù)方法一般有表面處理法、填充法、灌漿法、結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法、混凝土置換法等，其中灌漿法［4］的實(shí)質(zhì)是用氣壓、液壓或電化學(xué)原理，將按一定配比配制并具有一定凝膠時(shí)間的漿液，利用壓送技術(shù)將其注入建筑結(jié)構(gòu)裂縫，通過漿液的凝結(jié)填充被介入結(jié)構(gòu)的縫隙，漿液與空氣發(fā)生反應(yīng)發(fā)泡膨脹，形成的剛性膠狀固體有良好的強(qiáng)度及抗?jié)B性，永久保持原狀，進(jìn)而有效改善結(jié)構(gòu)完整性、緊密性，達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)、保證實(shí)體質(zhì)量的施工技術(shù)，壓力注漿方法見圖1。

圖1 壓力注漿示意

此法應(yīng)用范圍廣，從細(xì)微裂縫到大裂縫均可適用，處理效果好。利用壓送設(shè)備（壓力0.2～0.4 MPa）將補(bǔ)縫漿液注入混凝土裂隙，能夠?qū)⒖锥催M(jìn)行填充，并且將流水進(jìn)行堵截，可以有效降低滲透性，減少滲透量，提高抗?jié)B能力，提高混凝土力學(xué)強(qiáng)度，并且進(jìn)一步恢復(fù)混凝土的基本結(jié)構(gòu)。也可利用彈性補(bǔ)縫器將注縫膠注入裂縫，達(dá)到閉塞的目的，不用電力，十分方便，效果也很理想。

3.3 施工方案

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，丹金閘伸縮裂縫修復(fù)技術(shù)采用灌漿法，通過鉆孔埋設(shè)注漿針頭，對(duì)縫隙內(nèi)灌注聚氨酯發(fā)泡漿液，并對(duì)伸縮縫表面采用快速水泥進(jìn)行封堵，最后在伸縮縫外立面采用鋸齒形收縮鋼板封閉，具體實(shí)施方案如下：

（1）伸縮縫清理。為了保證伸縮縫封堵的質(zhì)量，應(yīng)將鋼板安裝位置的混凝土鑿除（深度2 cm，寬30 cm），清理伸縮縫周圍的混凝土表面，將其打磨出均勻的新鮮面，用吹風(fēng)機(jī)將浮灰吹盡，確保縫內(nèi)干燥，預(yù)留槽口應(yīng)大于伸縮縫安裝寬度。

（2）埋針試壓。清理后的伸縮縫表面采用快速水泥進(jìn)行均勻封閉，封縫時(shí)應(yīng)注意表面平整，不得留有氣泡或皺紋。對(duì)于裂縫采用鉆孔方式布孔即可，鉆孔后將孔內(nèi)粉塵或碎塵處理干凈再埋設(shè)針頭（圖2），埋設(shè)針頭時(shí)將針頭固定、壓實(shí)，使其于鉆孔無空隙，確保不漏氣。在正式灌漿前應(yīng)進(jìn)行試壓，檢查縫的質(zhì)量、測定進(jìn)漿壓力和進(jìn)漿量。

圖2 止水針頭埋設(shè)示意

（3）灌漿處理。經(jīng)過試驗(yàn)檢查后，如封縫質(zhì)量良好，無滲漏，即可準(zhǔn)備對(duì)縫隙內(nèi)進(jìn)行灌漿，根據(jù)用量將聚氨酯發(fā)泡漿液倒入灌漿機(jī)中，連接好針頭，啟動(dòng)機(jī)器進(jìn)行灌漿，在灌漿過程中，針孔露出漿液時(shí)關(guān)閉閥門。在灌漿過程中，如縫面出現(xiàn)漏漿情況，可減少進(jìn)漿速度或暫停進(jìn)漿，待漏漿固化后，或采用其他措施后，盡可能短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)灌漿，以免縫內(nèi)漿液凝固影響灌漿質(zhì)量；若間斷后難以灌漿，應(yīng)更換針孔位置或重新打孔灌漿。

（4）外部封堵。待漿液凝固后，將外漏的灌漿針頭切除，清理干凈。為了適應(yīng)過閘船舶對(duì)閘室墻伸縮縫的撞擊與摩擦，保證閘室墻結(jié)構(gòu)安全，在伸縮縫外立面采用鋸齒形1 cm 厚度收縮鋼板封閉（圖3），然后植入M20 mm×250 mm 克利普螺栓，深度20 cm，間距25 cm，螺栓頭與鋼板預(yù)留孔焊接（圖4）。分段安裝的鋼板接縫處必須焊接嚴(yán)實(shí)，安裝時(shí)應(yīng)在同一個(gè)平面。然后在鋼板與混凝土間隙中注入環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠，確保鋼板與混凝土完美結(jié)合，安裝牢固。

圖3 鋸齒形護(hù)面鋼板示意

圖4 凹槽、螺栓位置示意

（5）豎向裂縫處理方法。對(duì)豎向裂縫同樣進(jìn)行鉆孔埋設(shè)注漿針頭，然后通過高壓灌注的方式將結(jié)構(gòu)膠注入裂縫，達(dá)到黏結(jié)、封閉裂縫的效果。

3.4 灌漿材料的選用

聚氨酯類化學(xué)灌漿材料是一種防滲堵漏能力較強(qiáng)，固結(jié)強(qiáng)度較高的防滲固結(jié)材料。屬于聚氨基甲酸酯類的高聚合物，是由多異氰酸酯和多羥基化合物的反應(yīng)而成。由于漿液中含有未反應(yīng)的異氰酸基團(tuán)，遇水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，交聯(lián)生成不溶于水的聚合體，因此能達(dá)到防滲、堵漏和固結(jié)的目的。反應(yīng)過程中發(fā)生二氧化碳，使體積膨脹，增加了固結(jié)體積比，且產(chǎn)生較大的膨脹壓力，促使?jié){液二次擴(kuò)散，從而加大了擴(kuò)散范圍。該類漿液還有遇水不易被稀釋和沖走，膠凝時(shí)間可以控制等特點(diǎn)，它不僅具有可灌性好，能室溫固化，黏結(jié)性能強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，它的凝膠體還具有很好的彈性，伸長壓縮變形好、回彈迅速、永久變形小，適用于各種伸縮變形縫防滲灌漿的新穎灌漿材料。

3.5 注意事項(xiàng)

船閘是有外觀要求的建筑物，在裂縫灌漿前必須采取表面保護(hù)措施，防止?jié){液污染建筑物；在漿液固化之后，必須沿裂縫走向鑿除并清理封縫時(shí)使用的結(jié)構(gòu)膠、灌漿針頭及其他殘留物，并用水泥砂漿找平對(duì)鋼板與裂縫表面進(jìn)行防護(hù)；

鋸齒形收縮鋼板因受運(yùn)輸長度限制，可分段制造，現(xiàn)場拼接，存放時(shí)應(yīng)平行放置，不得交叉堆放，以防變形。

4 結(jié) 語

丹金閘伸縮裂縫修復(fù)于2020 年12 月修復(fù)完成，對(duì)照《水利工程施工質(zhì)量檢驗(yàn)于評(píng)定規(guī)范》進(jìn)行質(zhì)量檢查和評(píng)估，達(dá)到黏結(jié)、封閉裂縫的效果和設(shè)計(jì)使用的要求，在投入使用后不僅可防止因風(fēng)吹日曬或船只撞擊造成再次損壞，也能夠保證伸縮縫功能不缺失，實(shí)用性較高，一定程度上提升了船閘閘室墻的耐久性和承載力，保障工程的安全運(yùn)行，同時(shí)也減少了日常維護(hù)工作量，維修保養(yǎng)方便。灌漿技術(shù)代替了傳統(tǒng)的堵漏方法，具有操作簡單、污染小、費(fèi)用低、施工快等優(yōu)勢，目前在水利、交通、市政、工業(yè)與民用建筑裂縫修復(fù)中廣泛應(yīng)用。在水利工程中推廣灌漿技術(shù)，有利于降低工程維修成本、提高工程維修效率，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。