经验介绍：常州采菱港枢纽工程裂缝处理修补效果分析

     作者：张毅 

    1工程概况

    采菱港枢纽工程是常州市运北片重要的防洪节点控制工程之一，该工程建在采菱港与大运河交汇口北侧200m处的采菱港河上，由单孔净宽12m的节制闸和l座20m3／s的泵站组成。采菱港枢纽工程等别为I等，其主要建筑物工程级别为1级，次要建筑物工程级别为3级，临时建筑物为4级，建筑物抗震设计烈度为7度。本工程防洪标准为200年一遇，设计洪水位5. 95m。采菱港枢纽工程是一座为防洪、除涝、通航、改善城市水环境为主要功能的大(l)型工程。

    泵站布置在采菱港河道东侧，为单向泵站，选用两台1820ZGBIO-I.5型竖井贯流泵配套355kW异步电机及齿轮减速箱，单泵流量l0m3／s，设计总流量20m3/s泵站采用堤身式布置，两台机组并列安排在一块底板上。站身底板以上至高程2. 60m之间为流道层，高程2. 60 -7. 20m之间为工作层，高程7.20m以上为主厂房。

    节制闸布置在采菱港河道西侧，节制闸净宽12m，底板顺水流方向长15m、垂直水流向长15. 20m，底板顶面高程为0. 00m，厚度为1.40m，闸墩厚1.0lm，内河侧墩顶高程为6. 00m，外河侧墩顶高程为7.20m，中部排架顶高程为11. 46m，排架上设4.50m宽敞廊式工作桥，桥顶面高程13. 00m。

    2裂缝情况简介

    混凝土裂缝主要发生在内外河侧翼墙、泵站流道层等部位。裂缝共计21条，其中泵站流道内壁8条、节制闸墩墙1条、内外河翼墙墙身12条。缝宽超过0. 20mm的9条，分别为：F型1号翼墙墙身的1号(0. 28mm)、2号(0. 24mm)裂缝、H型2号翼墙墙身的1号(0. 30mm)裂缝、D型1号翼墙墙身的1号(0. 22mm)裂缝、D型2号翼墙墙身的1号(0.27mm)裂缝、E型翼墙墙身的1号(0. 24mm)裂缝、内河流道2号孔的1号(0. 24mm)裂缝、G型翼墙墙身的1号(0.23mm)、2号(0.27mm)裂缝。经过观察，所有裂缝已不再发展，趋于稳定。根据《水闸施工规范》( SL 27-91)要求，缝宽小于0.20mm的裂缝不要求处理，为确保工程质量，需对上述裂缝进行低压灌浆方案处理。

    3裂缝成因分析

    裂缝出现后，参建方组织对裂缝的部位、宽度、高程、长度进行了观测，形成观测记录，研究认为：裂缝产生的原因主要包括三方面。

    3.1 混凝土质量因素

    工程所有部位混凝土均由商品混凝土厂家供应，除垫层外的所有部位均为泵送混凝土。泵送混凝土的特点是坍落度大，骨料粒径较小，水灰比大，粉煤灰掺量大，混凝土和易性较好，便于振捣密实，抗压强度高但抗裂强度一般。

    经分析：混凝土裂缝主要原因是商品混凝土厂家的散装水泥细度模数小、自身温度高、产生的水化热较大，混凝土产生收缩，造成混凝土形成裂缝。

    3.2养护因素

    翼墙及泵站流道层及工作层等只采取常规养护方法进行养护，特别是泵站流道层部位的拆模时间较长，对洒水养护工作有所影响。

    3.3结构应力因素

    这些裂缝均发生在结构物尺寸变化处，属应力集中区，如：泵站流道层部位裂缝发生在预制混凝土心墙附近；裂缝发生部位的上下层混凝土浇筑时间间隔较大，由于底板及墙身应力变化不一致，导致裂缝产生。

    4处理措施

    采用“环氧树脂胶”对裂缝进行处理。主要工艺为低压注浆。

    4.1清理裂缝

    用大功率吸尘器清理结构物面层，找出裂缝位置，裂缝精确定位。沿裂缝长度及中心用角磨机打磨150mm宽，清除表面浮浆。使用吸尘器吸净灰尘，采用钢丝刷等工具清除裂缝表面的污物，然后用毛刷蘸丙酮、酒精等有机溶剂，将裂缝两侧50mm的范围擦洗干净，并保持干燥。

    4.2埋设灌浆嘴

    将灌浆嘴根据裂缝宽度及分布情况埋设在裂缝上。灌浆嘴间距取350 - 500mm，在裂缝交叉处、较宽处、缝端处布嘴，在一条裂缝上必须有进浆嘴、排气嘴及出浆嘴。对于宽度较窄、深度较浅的裂缝，直接在表面布置灌浆嘴进行注浆；对于宽度较宽、深度较深的裂缝，选用带针头注浆嘴，将注浆嘴针头打入裂缝内进行注浆，钻孔需深至密实混凝土处。钻孔后先将孔内粉尘和碎屑冲洗干净。

    冲孔用水要保持清洁，压缩空气应经油水分离器，以免油垢污染缝面，影响灌浆效果。深层缝的处理要注重灌浆孔的布置和灌浆顺序。确保每条裂缝均注浆饱满，不留空隙。

    4.3封缝

    打孔后将灌浆管插入，插入深度以贴近密实面为准，然后用环氧腻子对裂缝表面及灌浆管周围进行封堵，封缝埋管前需将封缝埋管区域刷毛并清理干净、烘干，封缝止浆是为了防止浆液流失，确保浆液在灌浆压力下将裂缝充填密实。

    4.4配浆及灌浆

    配制环氧树脂胶和复合防水涂料时，要佩戴防毒面罩或防护口罩，避免发生中毒事故，配制场地选在开阔、通风处。灌浆机具、器具及管子在灌浆前应进行检查，运行正常时方可使用。接通管路，打开所有灌浆嘴上的阀门，用压缩空气将孔道及裂缝吹干净；根据裂缝区域大小，可采用单孔灌浆或分区群孔灌浆。在一条裂缝上灌浆可由一端到另一端，灌浆时应待下一个排气嘴出浆时立即关闭转芯阀，如此顺序进行。化学浆液的灌浆压力常采用0. 20MPa，压力逐渐升高，禁止骤然加压。达到规定压力后，保持压力稳定，以满足灌浆要求。灌浆停止标志为吸浆率小于0. 10L/min，再继续压注15 min即可停止灌浆，关掉进浆嘴上的转芯阀门。灌浆结束后，立即拆除管道并清洗干净。化学灌浆还应用丙酮冲洗管道和设备；待缝内浆液达到初凝而不外流时，可拆下灌浆嘴（盒），再用环氧树脂胶泥或掺入水泥的灌浆液把灌浆嘴处抹平封口。

    5质量检查

    为确保工程质量，每道裂缝处理完成后，需进行取芯和压水试验，取芯和压水试验合格后，进行下道裂缝处理。灌浆结束后，检查补强效果和质量，发现缺陷及时补救。

    邀请第三方检测单位采用取芯方法，选取较宽的2-3条裂缝，在F型1号翼墙墙身、E型翼墙墙身、B型1号翼墙墙身的裂缝最宽处取芯，对注浆的质量及修补效果进行了检测和评价。检测结论：裂缝修补质量满足规范要求。

    6结语

    当前混凝土工程施工领域因过多依赖于高性能混凝土，加之工期紧，导致大体积混凝土中裂缝产生过多。裂缝的产生会降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的使用功能，还会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响建筑物的承载能力，降低建筑物寿命。因此，要对混凝土裂缝采用科学、合理的方法进行处理，并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展，保证建筑物和构件安全。

    7摘  要

    本文分析了常州采菱港枢纽工程混凝土裂缝成因，介绍了水工“环氧树脂胶”低压注浆混凝土裂缝修补工艺，结果证明修补效果良好，可为水利工程类似浅层裂缝的处理提供借鉴。