汉江干堤泽口闸伸缩缝渗水处理方案

朱淼煌，杨静芸，谢 伟，陈 雷，翁朝晖

（1.湖北省水利水电规划勘测设计院有限公司,湖北 武汉 430070；2.武汉市蔡甸区河道堤防工程管理总段,湖北 武汉 430010）

0 引言

但在大中型多孔涵闸中,为适应地基不均匀沉降,常在闸墩中间或相邻建筑物间设置结构伸缩缝,其伸缩缝止水破坏而渗水同样也严重影响着涵闸的安全运行。适宜的防渗加固处理技术,对保障涵闸安全可靠运行,有着重要的现实意义。本文通过汉江干堤泽口闸伸缩缝渗水问题出发,进行涵闸伸缩缝止水渗漏处理设计,为类似水工建筑物伸缩缝渗水处理提供了一种解决办法。

1 工程概况

泽口闸位于潜江市境内汉江干堤右岸218+050 处,是汉南灌区的重要引水涵闸。现有涵闸两座,泽口闸（新）位于泽口老闸（现作为反压闸使用）上游侧,其闸室与老闸上游护坦相接,是集灌溉与防洪为一体的中型涵闸。泽口闸于1987 年动工新建,竣工于1989年9月,共6孔,单孔尺寸5.0 m×4.0 m,三孔一联,总净宽30 m,闸室底板高程28.0 m,上游护坦板长38 m。闸室两联之间设置伸缩缝,位于中墩正中,闸墩厚2 m；闸室两侧各设3 节刺墙,分别长13 m、12 m 和12 m,总长37 m；左右翼墙为悬臂式挡土墙。

2 渗水险情及原因分析

2021 年8 月,汉江流域发生多轮强降雨过程,形成超20 年一遇秋季洪水。受汉江上游强降雨及区间来水影响,泽口闸在近两个月高水位运行下出现了较严重的工程隐患。泽口闸中墩伸缩缝、左右岸边墩各与第1 节刺墙接合部、右岸第1 节刺墙和第2 节刺墙接合部,共出现4 处接合部位渗水险情。除中墩伸缩缝渗水流量为30 L/min 左右,其它3 处渗水量均为7 L/min 左右,且均为清水,见图1。判定伸缩缝止水部分破坏,造成接合部位渗水。

图1 泽口闸险情渗水点示意图

本次秋汛险情,汉江水位38.26 m,泽口闸与老闸间水位33.5 m,泽口闸下游中墩高程37.00 m 伸缩缝处渗水,位于两个水位之间,根据渗水的位置、水量、水的性状等判断垂直止水存在缺陷。泽口闸运行至今以来,多次出现伸缩缝渗漏,其主要原因：

（1）泽口闸建成多年,其上下游水位变动大,闸基持力层以淤泥质土为主,地基多为透水性土质,长期运行水闸易出现不均匀沉降,不均匀沉降使伸缩缝扩大,止水材料断裂而失效。

（2）混凝土振捣不密实,止水材料与两侧混凝土粘结不紧密,再加上水流侵蚀作用,两者局部错位而脱落,出现渗水、漏水现象。

（3）止水材料老化,韧性减弱,脆性增加,材料强度降低,容易拉裂,特别是边墩与刺墙伸缩缝迎面橡胶止水带。

3 伸缩缝渗水处理技术方案

3.1 方案比较及选取

目前针对伸缩缝渗水处理主要有两种方法,一种是直接法,对止水直接进行修复或加固,完善止水条件,该种方法受运行、施工条件影响较大,对结构有不同程度损伤；另一种就是间接法,对伸缩缝进行封堵处理,这种方法工艺简单、易操作,适应性强,高效快速。

根据险情分析的相关情况,针对伸缩缝渗水问题,考虑到直接对止水进行加固难度较大,处理方案拟对伸缩缝进行及时快速的封堵,封闭渗漏通道以有效地减少渗漏量。目前,结构缝渗漏处理措施主要有涂刷法、粘贴法、灌浆法、凿槽嵌填法等。根据本工程特点及现场情况,结构缝长期位于水位和填土以下,为解决伸缩缝渗漏问题,处理方案措施进行比较,可采用的处理措施主要有以下几种：

（1）涂刷法、粘贴法、凿槽嵌填法：均在结构缝缝口表面进行处理。在中墩和刺墙上游结构缝处粘贴止水材料,防止水进入结构缝中,达到堵漏效果。

（2）化学灌浆法：在结构缝处垂直骑缝钻孔灌注水溶性聚氨酯,利用聚氨酯遇水后自行分散、乳化、发泡,立即进行化学反应,形成不透水的弹性胶状固结体的特性,达到堵漏效果。

3.2 渗水处理措施

3.2.1 灌浆材料

根据泽口闸险情,需快速封堵渗水,且缝隙充填材料需抗压、牢固可靠,具有亲水性等需求。水溶性聚氨酯是KAY-1 亲水性聚氨酯和KAY-2 疏水性聚氨酯按一定比例制备的混合物,具有良好的亲水性,遇水易形成弹性体和膨胀体[1]。灌浆材料优先选择水溶性聚氨酯,能与水反应迅速封堵大压力漏水。该材料的固结体强度高、弹性好,与混凝土等材料粘结力强,而且其粘度可调,可浆性好,能渗入细小裂缝,可快速止水堵漏,无毒、无污染。

3.2.2 中墩渗水处理

针对中墩第二道垂直止水损坏,在中墩第二道垂直止水前侧垂直骑缝钻孔,灌注水溶性聚氨酯。便于施工机械、人员操作以及避开原测压管,骑缝灌浆孔（孔位中心）距离第二道垂直止水上游侧120 cm,灌浆孔上、下端设置封闭孔,与灌浆孔孔中心间距分别为20 cm。封闭孔与灌浆孔孔径均为5 cm,起钻高程均为检修平台44.40 m,钻孔底高程距离水平止水20 cm,钻孔深度至27.90 m,钻孔长16.5 m,见图2,图3。封闭孔填充浸泡的土工布,待封闭孔填充密实后方能进行灌注孔灌注。

图2 中墩伸缩缝灌浆孔位图

图3 大样图A

3.2.3 刺墙渗水处理

泽口闸刺墙有3 处渗水,分别为左岸边墩与第一节刺墙接合部、右岸边墩与第一节刺墙接合部、右岸第一节刺墙和第二节刺墙接合部位。在交通桥（高程▽44.40 m）上刺墙垂直止水背水侧垂直骑缝钻孔灌注水溶性聚氨酯。灌浆孔位于垂直止水下游侧12 cm。由于刺墙墙体只有60 cm,考虑墙体较薄以及钻孔孔斜因素,灌浆孔下端不再设置封闭孔,灌浆孔下游伸缩缝采用包裹两层土工布的杉木板填塞封堵,填塞长度不少于10 cm。灌浆孔孔径为5 cm,起钻高程均为检修平台44.40 m,钻孔深度至28.70 m（左、右岸边墩与第一节刺墙）和30.60 m（右岸第一节刺墙和第二节刺墙）,钻孔长度分别为15.7 m 和13.8 m。灌浆方式与闸中墩渗水处理相同,见图4～图6。

图4 左右边墩与刺墙伸缩缝灌浆孔位图

图5 右岸第一、二节刺墙伸缩缝灌浆孔位图

图6 大样图B

3.3 施工工艺

3.3.1 渗水处理工艺流程

本次泽口新闸渗水处理工艺流程包括：检查漏水部位、清理缝面污物、骑缝钻孔、封缝、灌注弹性聚氨酯、灌浆结束、水泥砂浆封闭和抹平以及注水试验。

3.3.2 前期准备

对发生渗水的伸缩缝进行仔细检查,根据险情确定漏水的具体位置。需要人工清理伸缩缝内部分原嵌缝材料,清除表面的杂物,确保施工基面干净。可以使用清洁工具,如刷子、高压水（风）枪等,将缝面污物彻底清除,以保证后续处理效果。

3.3.3 钻孔

钻孔之前,应找专业测量人员对泽口闸中墩垂直度进行测量,在确定水闸垂直偏斜度后才能定位钻孔。在伸缩缝的两侧进行骑缝钻孔,使孔洞与伸缩缝相连,以利于后续的灌浆或封堵工作。骑缝钻孔应采用回转取芯钻机,钻孔前复核操作平台高程,孔位偏差应小于1 cm。钻孔每回次进尺长度宜小于1 m,并校正孔斜,每孔孔斜不超过1 cm,避免打断钢筋和止水。

在泽口闸检修平台（高程44.40 m）中墩之间的施工缝靠近下游测压管侧骑缝钻孔（孔径φ50 mm）,钻孔分2 序进行。1 序孔为垂直止水上、下游封堵孔,下游孔位中心距离原测压管0.3 m,2 序孔为灌浆孔,孔位中心距离封堵孔中心0.2 m。钻孔深度到达27.90 m 高程（距离底部水平止水约20 cm,确保不能破坏底板水平止水）。

3.3.4 封缝

（1）1 序孔为封堵孔,填充土工布。填料之前,需把土工布用水浸透剪成条状物塞入1 序孔中,用橡胶锤压实。每隔3 m 压实一次,压实后才能继续填充直到高程44.40 m。1 序孔填充完成后方能进行2 序孔灌浆,在灌浆之前,对封闭孔孔内土工布再次灌水,使土工布保持湿润。

（2）杉木板塞缝。塞缝之前,将选取适当尺寸和厚度的杉木板,确保其能填满伸缩缝的宽度和深度。同时,杉木板应具有一定的抗压和耐水性能,以保证封堵效果的稳定性和持久性。用水浸透土工布,其尺寸能够完全覆盖杉木板的表面,土工布的作用是增加填塞杉木板与伸缩缝之间的密实性和密封性,防止水的渗透和漏出。将包裹两层土工布的杉木板逐一插入灌浆孔下游的伸缩缝中,确保其与伸缩缝的底部贴合紧密,采用橡胶锤将土工布的边缘压实、贴合伸缩缝表面,以加强封堵层的稳固性和密闭性,以增强防漏效果。

3.3.5 注浆及封闭

（1）注浆之前需保持封缝材料湿润,使得聚氨酯对湿润基面亲和力好,有利于形成封闭圈。

（2）水溶性聚氨酯灌浆材料的制备宜遵循“少量、多次”的原则,KAY-2 疏水性聚氨酯和KAY-1 亲水性聚氨酯按配合比2∶1 进行制备水溶性聚氨酯,其主要性能指标见表1。

表1 水溶性聚氨酯主要性能指标

（3）通过预埋的灌浆管往灌浆孔（2 序孔）灌注水溶性聚氨酯浆液,灌浆自孔底向顶面进行,直至浆液充满伸缩缝。灌浆压力宜为0.3 MPa～0.5 MPa,在此压力下,注入率不大于0.01 L/min 时继续灌浆20 min,可结束灌浆。当垂直高度的浆柱压力大于或接近设计灌浆压力时,应分隔灌浆段,并采取自下而上逐段灌浆。灌浆结束后应进行扫孔复灌。

（4）灌浆结束后,清除灌浆管,并切除临时封闭的聚氨酯,切除深度2 cm,清理切槽,再用1∶2 水泥砂浆填入封闭灌浆孔,最后抹平缝面。

3.3.6 压水试验

灌浆完成后,需进行一定的固化时间,确保灌浆材料充分固化,并进行质量检验,以确保伸缩缝渗水处理达到预期的效果。固化时间7 d 后,在灌浆孔上游伸缩缝处进行压水试验。

通过压入水到伸缩缝中,压水不大于灌浆压力的80%,观察和测量水的渗透情况,判断聚氨酯灌浆材料的封堵性能和水密性能。①渗透情况：观察闸下游伸缩缝处周围是否有水渗出的迹象,包括水滴、水流或湿度变化等。②水位变化：测量水位变化情况,例如水位下降速度、水位稳定时间等,以评估渗水处理效果的持久性。

4 结语

通过对泽口闸伸缩缝渗水问题的分析和研究,采用水溶性聚氨酯的化学灌浆方法处理结构伸缩缝渗漏问题,形成了渗水处理工艺,有效解决了水闸伸缩缝的渗水问题。实际工程应用实践表明,泽口闸伸缩缝渗水达到了很好的处理,水溶性聚氨酯能够有效提高水闸伸缩缝的密封性和防水性能,该方案具有施工操作简便、成本相对较低、施工周期短等优点,其处理方案可为类似问题提供有益的借鉴。