新疆某引水闸裂缝成因及处理措施研究

李　超

(新疆水利水电勘测设计研究院，乌鲁木齐 830000)



新疆某引水闸裂缝成因及处理措施研究

李超

(新疆水利水电勘测设计研究院，乌鲁木齐 830000)

摘要：在水闸工程中，混凝土结构产生裂缝是比较常见的，轻则影响建筑物外观以及正常使用和耐久性的影响，重则引发安全质量事故。文章以新疆某河拦河引水枢纽工程为例，分析了引水闸裂缝成因，并结合国内工程已有经验提出了裂缝处理方案。

关键词：水闸；裂缝；成因；处理措施；化学灌浆

1工程概况

拦河引水枢纽位于新疆某河出山口下游2.5km处，闸址上游500m处发育F03断层和下游600m发育F04断层均为晚更新世活断层，断层走向与拦河闸轴线方向平行。河道宽浅“U”型，闸轴线部位河道宽90～100m，左右两岸为Ⅱ级阶地面平台，地面高程565～568m，Ⅱ级阶地高出河水位7～9m。上部为第四系全新统冲积砂卵砾石层，结构较密实，厚度1.5～5m，河床覆盖层0.5～1.5m厚，下伏为泥盆系中统阿尔泰组绢云母片岩、黑云母花岗片麻岩，产状300°NE∠83°，强风化层厚4.5～7m，弱风化层厚10～15m。岩层走向与河流方向近垂直。引进水闸设计引水流量55 m3/s，闸室长24m，闸净宽6m，2孔，净高6.7m，边墩厚度1.2m，中墩厚度1.5m，底板厚度1.5m，采用C25、F300、W8的钢筋混凝土整体结构。

2水闸裂缝成因分析

2.1裂缝分布

引水闸室建设完成后共出出现5条裂缝，底板上一条贯穿缝，边墩内侧各2条裂缝。边墙和底板裂缝均为深层或贯穿性裂缝，位于闸室后半部分且在弧门支铰前后分布。

2.2裂缝成因分析

在水闸建设以及运行过程中，闸墩裂缝的成因十分复杂，既有结构形状、材料性质等方面原因，温度作用、集中荷载、应力集中、地基不均匀沉降、施工缝、混凝土干缩和材料等均可能造成闸墩开裂。结合水闸结构、施工气候条件等因素，分析其产生裂缝的原因。该水闸闸墩裂缝的主要原因包括2个方面：

图1引水闸纵剖面图

图2　闸室裂缝分布图

2.2.1气候条件恶劣

水闸地处高寒地区，极端最高气温39.4℃，极端最低气温-41.2℃，多年平均气温5℃，年温差及日温差均大，气温骤降和寒潮发生较为频繁。在混凝土的浇筑及养护过程中，恶劣的气候条件很容易引起实际温差超过允许温差，进而使产生的温度应力超过允许应力，致使混凝土开裂。夏季尽管现场采取了较好的降温措施，浇筑的混凝土入仓温度仍过高，产生了较高的温度应力，致使混凝土开裂。

2.2.2地基约束过大

拦河引水枢纽闸室基础为绢云母石英片岩，层理发育，基岩破碎，属中～软岩基础。为加强闸室整体性，引水闸闸室设计长度为24m。闸基开挖后，受上、下游500～600 m范围内两大活动断裂影响，该部位岩体揉皱强烈，片理化严重，极其破碎，加之局部黑云母石英片岩的黑云母较为集中，抗风化能力弱，风化速度较快，局部承载力不能满足上部荷载的要求。为满足基础承载力要求，对闸室基础下部特别破碎的岩体进行了挖除处理。挖除深度约为1m左右，然后进行了C20混凝土回填，闸室坐在回填混凝土上部。因回填混凝土弹模较原基岩高很多，加之厚度较厚，对上部闸室形成了强约束，混凝土内部会产生较大的拉应力。当拉应力超过混凝土极限抗拉强度时，部分闸室混凝土出现了开裂现象。

2.3闸室裂缝处理

裂缝的处理方法主要有在混凝土表层涂抹、喷浆修补，表层黏补，凿槽嵌补和灌浆处理等。国内部分水闸裂缝处理措施参见表1。

表1　国内部分水闸裂缝处理方法

由于弧门支铰为主要的受力结构，根据闸室受力特点，1#～4#裂缝位于支铰及上游侧，裂缝部分穿过支铰发散钢筋，会造成钢筋锈蚀，影响钢筋混凝土耐久性，进而影响远期运行安全。因此，对该处裂缝进行封闭处理。5#裂缝位于支铰下游侧裂缝，理论上不影响闸室安全性。裂缝总长为21.4m，考虑到裂缝性质以及工程的安全性对所有裂缝均进行处理。

由于环氧浆液材料具有良好的可灌性、较高的抗压、抗拉、抗渗和黏结强度，足以满足补强需要，因此选用环氧浆液进行化学灌浆处理较为适合。

表2　环氧树脂灌浆材料物理力学性能

注1：湿黏结强度：潮湿条件下必须进行测定

2：固化物性能的测定龄期为28d

灌浆前采用调配好的丙乳砂浆在已开好的“V”形槽进行封堵。化学灌浆前对裂缝进行检查，包括设备、布孔、造孔、冲洗、化灌压力等施工内容。并对化灌后的裂缝部位，随机进行钻孔取芯或压水试验以检查确认灌浆效果。

3结论

该引水闸因基础回填了较厚的混凝土，弹模较高，对上部闸墩形成了强约束，闸室底板和边墩混凝土出现了开裂现象。裂缝经化学灌浆封闭补强处理后，不仅将闸室混凝土连为整体，还对裂缝进行了有效封闭，处理后可满足闸室安全、稳定运行。

参考文献：

[1]王智阳,赵海滨.故县水库溢流坝泄洪闸闸墩裂缝分析及处理[J]，人民黄河,2012(09):98-99,102.

[2]陈勇,孙益松.连云港海边滩涂软淤地基中挡潮闸混凝土裂缝产生的原因、处理及预防措施[J].水利建设与管理,2013(02):22-25.

[3]王霞.石佛寺水库泄洪闸闸墩裂缝分析及处理[J].东北水利水电,2013(04):22-23,25.

[4]梁力,夏海江,王健,杨毅.参窝水库溢流坝闸墩裂缝加固处理效果分析[J].现代农业科技,2014(03):211-212,214.

[5]王文明,周王俊.泽雅水库溢洪道闸墩裂缝成因分析及处理[J].浙江水利,2012(03):52-54.

[6]陆用敏,陈清.四川嘉陵江某航电工程闸墩裂缝的处理[J].水电站设计,2009(03):81-85.

Study on CracksFormation and Treatment MeasuresFor a Inlet Sluice in Xinjiang

LI Chao

(Xinjiang Water Conservancy & Hydroelectric Power Survey and Design Institute，Urmuqi 830000,China)

Abstract：The concrete structure cracks are common in sluice projects，which may impact the appearance，durability and normal use of the building，or even cause safety and quality accidents.Taking a Xinjiang Water Diversion project as an example，the formation of inlet sluice cracks was analyzed in this paper.Referring to domestic successful experiences，the reasonable treatment measures were finally put forward in the study.

Key words：sluice；cracks；formation；treatment measure；chemical grouting.

文章编号：1007-7596(2016)04-0166-03

[收稿日期]2015-12-28

[作者简介]李超(1982-)，男，四川内江人，工程师，从事水工设计工作。

中图分类号：TV46

文献标识码：B