船闸工程输水廊道混凝土裂缝治理技术研究

◎ 刘威 胡宇峰 刘亦伦 湖南省水运建设投资集团有限公司

船闸输水廊道大体积混凝土浇筑往往都会采取温度控制、掺入添加剂、改善工艺、加强养护等措施，但裂缝仍然难以避免，若不进行及时有效的处理将会影响工程总体功能及安全使用。交通部、湖南省交通厅水运项目平安百年品质工程实施方案对工程安全耐久及质量通病质量都做了具体要求，其中输水廊道裂缝的防控及修复是创建的重点工作，某枢纽二线船闸项目施工过程中始终将对廊道裂缝的防控及治理作为一项重要工作，并取得了较好的效果，本文分析、总结项目中的裂缝出现的位置、大小及修复施工工艺，以期为后期船闸项目廊道设计、施工提供指导。

1.工程概况

某枢纽二线船闸按1000吨级船闸Ⅲ级设计，设计单向通过能力为1200万吨。两侧闸室墙均为重力式结构，闸墙布置输水廊道，输水系统输水形式采用闸墙短廊道侧支孔式上下闸首输水廊道尺寸为3.8m×4.2m（宽×高），总长138.0m。按设计要求输水廊道分三层浇筑，层高2.0m～2.1m，纵向分块长度18～21m，前墙厚度3m，后墙厚度2.6～4.35m，采用三级配C30混凝土，每仓混凝土约126m³，均属于大体积混凝土浇筑，浇筑采用120t履带吊和4.5m3料斗进行吊装入仓。

2.裂缝分布及性状分析

在廊道混凝土浇筑完成后，检查统计发现输水廊道混凝土裂缝共有75条，主要分布在廊道后墙，其中后墙裂缝主要集中在廊道底部向上延伸1～2.5m，顶部向下延伸的裂缝仅3条，均处于施工薄弱处，长度2～3m；前墙裂缝主要集中在侧支孔上倒角处（产生裂缝处侧支孔上部均有浮式系船柱），为贯穿裂缝，部分裂缝由底部向上延伸1～2m。

廊道裂缝主要为竖向裂缝，其中岸侧后墙背面开挖边坡岩层裂隙发育丰富，部分裂缝有渗水析白现象，且裂缝宽度0.3～0.6mm，需要重点治理；河侧廊道后墙，岩层高程低于廊道顶，裂缝宽度0.2～0.42mm，仅局部裂缝有渗水析白现象。

该项目一般裂缝主要存在前期浇筑廊道段，调整相关施工工艺、加强管理后，裂缝产生得到一定改善，但侧支孔倒角处仍然存在贯穿裂缝。

表1 裂缝分类的处理方法

图1 枢纽二线船闸闸墙分仓浇筑断面

图2 廊道前墙施工

图3 灌浆孔布置图

图4 裂缝治理效果

3.裂缝产生的原因分析

根据廊道设计、混凝土施工环境及采用的施工方法等因素综合分析[1]，裂缝产生的主要原因如下：

（1）输水廊道混凝土硬化过程中所产生的干缩应力、混凝土内部温度与外部环境温度的差异所产生的收缩应力超过了混凝土当时所能承受的拉应力。

（2）部分混凝土浇筑过程中振捣时间太短，振捣不密实，造成混凝土强度不足或不均匀；部分混凝土浇筑时间长，导致粗骨料沉入底层，细骨料留在上层，强度不均匀，上层比下层混凝土干缩性大，待水分蒸发后易形成塑性收缩裂缝；施工养护不及时，廊道内养护不充分。

（3）受开挖边坡影响产生基础约束，新浇筑混凝土在降温收缩和干燥收缩过程中基础混凝土约束导致廊道侧墙混凝土开裂。

（4）本船闸部分廊道出水支孔位于浮式系船柱的下方，在施工过程中，浮式系船柱部位的一二期混凝土未一起浇注，侧支孔处廊道前墙变薄，由于昼夜温差所形成的温度应力较大，较容易出现裂缝，后续在类似处廊道顶增设了防裂钢筋网，有效减少了裂缝产生。

4.裂缝分类及处理

4.1 裂缝分类及处理方法

根据混凝土裂缝的宽度将裂缝分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个等级[2]，通过分析裂缝成因并结合裂缝的特征，考虑混凝土的防渗等级，确定输水廊道混凝土裂缝采用表面修补法、局部填充法、灌浆法[3]三种处理方法。

4.2 表面修补法

对于细而浅、不漏水，且浆材难以灌入的裂缝，采用表面涂抹和表面贴补法。

4.3 局部填充法

对于宽度小于0.5 m m，大于0.2mm，且深度较浅的裂缝，或是裂缝中有充填物的小规模裂缝可采取开V型槽，然后用修补材料直接填充裂缝，该方法简单且费用低。

4.4 灌浆法

1）施工流程：刻凿槽(钻孔)—洗缝(孔)—埋管—封(嵌)缝—压水、压气试漏—配浆—灌浆—闭浆(扎管)—待凝—灌浆效果检查。

2）钻孔施工。沿距离裂缝左右两侧各0.1m，用手持风钻45°角斜穿缝面交错钻孔，孔径Φ14mm，钻孔与裂缝的理论交点距离混凝土顶部高度0.22m，孔深要求穿过裂缝。

3）钻孔清洗。钻孔结束之后将水管深入孔底加大给水量对钻孔进行冲洗，以将钻孔产生的粉屑冲洗出孔外，直至回水澄清为止。

4）埋设孔口管。用干硬性水泥在穿缝灌浆孔口埋设一根一端车有连接螺纹的φ14mm的铁管作为孔口管，孔口管埋入砼内10cm，有连接螺纹的一端露在孔外，以便安装闸阀及压力表，埋设孔口管后的待凝时间不少于24h。

5）刻槽施工。自上而下或由高处往低处清理缝面，查清缝面集中漏水部位，沿缝面用人工刻槽深5cm，宽5cm左右的燕尾槽或“V”形槽，刻槽后用水枪冲洗槽内粉屑。

6）封(嵌)缝。封缝前用高压水枪洗净缝隙，然后根据缝隙形状，将高标号水泥砂浆对裂缝进行修复漏水口，干燥缝面则嵌入预先准备好的干硬性水泥浆或水泥砂浆，为保证嵌缝质量需薄层重压。

燕尾槽顶部需预埋排气孔，避免缝内因封闭导致气体无处排放导致缝面漏水。如果裂缝漏水较大（滋水），漏水部位冲洗后还需做好导水处理，先在大漏水处埋管导流，然后再堵小漏水缝隙；集渗漏为线漏，集线漏为点漏，使漏水全部从导管引出。

7）缝面清洗与压(涌)水试验。嵌缝预缩砂浆龄期达到后，即可对裂缝进行冲洗及压(涌)水试验。

清洗裂缝面时在裂缝面底部管头进水口安装水表量测出从开始进水至排气孔口出水时缝面的容积，以确定灌浆时大致所需的浆液量。

在缝面清洗过程中应注意观察有无漏水情况，如果发现有裂缝或孔洞冒水时应对漏水部位进行封堵，直至再不出现漏水为止。

8）灌浆材料及性能。采用聚氨酯（TPT）作为化学灌浆材料。浆液配制必须严格按配方、配量及加料顺序进行。

①高渗透改性环氧树脂液配比为环氧A、固化剂B，混合比A:B=100∶20（重量比）。

②高渗透改性聚氨酯液配比为聚氨酯A、固化剂B，混合比A:B=100∶100（重量比）。

9）灌浆。①灌浆方式为纯压式，实用灌浆压力一般为0.3－0.8MPa，最大为0.8MPa，最小0.3MPa。②由一管(孔)进浆，其他管(孔)敞开，由低处向上灌注；当一管(孔)进浆，其它各管(孔)敞开，出浆一管孔，封闭(扎管)一孔，以此类推，直至整个缝隙充满浆液为止。灌浆过程中应注意观测缝面增开度，使缝面增开度不大于1mm，否则应降低灌浆压力，以缝面的增开度来控制灌浆压力。③结束标准：每5min测计一次注入量，在最大设计压力下，注入率不大于0.05L/min后裂缝表面出浆，可结束灌浆。④灌浆结束时应先关闭进浆管管口阀门后再停泵，以防灌入的浆液从进浆管口流出，并使浆液在有压条件下固化。

10）封孔。待灌浆结束8小时以上方可清除预埋的孔口管，空洞部分用干硬性水泥填好并抹平。

11）压水试验。使用橡胶止水栓塞卡在孔口，进行纯压式压水试验，压水压力为0.3MPa，透水率不大于1Lu、芯样裂缝被灌浆材料充填饱满为合格。

5.总结

针对该枢纽二线船闸不同类型混凝土裂缝，分别采取化学灌浆、局部填充及表面封闭等措施进行处理。经压水试验和钻孔取芯检查得知，芯样浆液填充饱满、浆液黏结性好。目前该船闸经交工验收，检查中输水廊道内各缝隙无明显湿迹，各项检测数据正常，裂缝治理效果较好。本文以期通过对船闸输水廊道混凝土裂缝的处成因分析、处理方案、材料选择和施工工艺进行总结，为类似工程混凝土裂缝处理提供一定的参考。