船閘閘室地板混凝土裂縫分析及其修補

1、工程概況

嘉祥船閘是洙水河航道改造工程的一部分，為山東省交通工程，位于嘉祥縣嘉祥鎮嘉祥村節制閘右岸，節制閘中心與航道中心線距離為61M，船閘軸線全長2.56KM。嘉祥船閘為IV級船閘，主要設計船型為500t級船舶（可兼顧通過1000t級船舶），船閘主尺度為230×23×4m（閘室長×寬×檻上水深），設計水頭2.6M，船閘設計年通過能力為1960萬噸。輸水系統形式采用頭部短廊道集中輸水，橫梁式鋼質人字門作為工作閘門，工作閥門選用實腹式鋼質平板閥門，閘、閥門均采用直推式液壓啟閉機。

2、裂縫情況與成因分析

嘉祥船閘工程閘室底板混凝土澆筑于2010年10月16日～2011年5月14日，澆筑完成后，閘室底板表觀質量較好。在2012年9月～10月期間，閘室的1#、3#、6#、7#、8#、10#、12#、13#、15#、16 #底板上出現不同程度的裂縫，裂縫的整體走向沿著船閘軸線方向。為此，我部于2012年11月21日委托中交上海三航科學研究院有限公司對裂縫進行系統調查，通過采用裂縫測寬儀和聲波混凝土測試儀進行檢測，根據測試結果，裂縫的寬度較小（大部分裂縫寬度0.01～0.03mm，個別裂縫寬度0.15～0.20mm），深度較淺（裂縫深度25.2～49.5mm）。裂縫非常可能是由于施工過程中回填土導致閘室底板不均勻沉降引起的結構性裂縫，但開裂的程度目前并不嚴重，只要及時對裂縫進行修補，避免裂縫引起鋼筋銹蝕，不會對結構的使用和長期性能產生不利影響。而且從結構的受力角度分析，一旦閘室內防水投入使用后，閘室底板的受力會較加合理，縱向裂縫會有閉合趨勢。

根據對閘室底板的裂縫情況調查、檢測以及對船閘底板裂縫成因分析的結果，本工程船閘底板出現的裂縫并不嚴重，淺表裂縫對結構危害不大，但為了保證工程質量，需要及時對出現的裂縫進行處理，以避免引起銹蝕通道和誘發鋼筋銹蝕。

分析發現：一、裂縫出現于船閘地板澆筑完成后一年，由于船閘處于河道一側，左岸水位差約10米（閘室未放水情況下）。右岸位于岸側，結合地質勘查報告及現場實際情況，該側地下水水壓力較小，但是閘室墻后回填土土壓力較大；二、混凝土澆筑后，水泥水化過程中，產生大量水化熱，導致混凝土內部溫度升高，根據熱脹冷縮原理，混凝土出現伸張，混凝土內部為壓應力，養護期過后，混凝土表面水分揮發、溫度下降都會使混凝土產生收縮，混凝土內部變為拉應力，此時下部結構已經穩定，在其約束下拉應力不斷增大，當約束應力過混凝土抗拉強度時，混凝土就會開裂；三、閘室混凝土厚度有250cm，由于是密閉結構，散熱性差。現場觀測數據顯示在混凝土澆筑2～3天內，其內部較高氣溫就能達到50攝氏度，內外溫差產生的溫度梯度使混凝土表面產生拉應力，加上溫度下降的過程中混凝土會產生收縮，同時受到下部結構約束，混凝土內部拉應力不斷增加，其表現為：先期出現的裂縫發展活躍；空箱結構薄弱的中部靠近新舊混凝土施工縫處陸續有新的裂縫出現，一般不連續，寬度在0.2mm以下。四、混凝土表面經過一個凍融期后，并沒有得到理想狀態中的養護，造成龜裂現象。

3、材料選擇及其修補原則

3.1選材

針對地板混凝土裂縫情況及其情況分析，并結合船閘工作環境和使用特點，根據本工程裂縫情況及成因分析，擬采用填充法進行處理，所選材料需具備以下特點：

⑴強度高。包括抗壓、彎、拉的強度以及粘結力等指標，以滿足正常使用過程中不可避免的船只對閘體混凝土碰撞和水位反復升降對閘首造成的不利影響。

⑵具有較高耐疲勞強度，良好的防滲性能和能與老混凝土牢固結合。

⑶環境溫度的變化及水位變化、干溫交替對材料老化沒有明顯作用。

⑷施工工藝簡單，對施工現場作業面要求低。

本工程裂縫修補材料主要有DB-800灌封膠。它是A、B雙組份改性環氧樹脂類中等粘度膠粘劑，其粘度低、放熱少、適用期長，硬化不收縮，固化后有優異的韌性及抗沖擊性能。

3.2修補原則

根據材料性能指標及其特點，同時借鑒附近船閘裂縫修補經驗，并結合現場實際情況，確定裂縫修補原則為：

⑴對于縫寬小于0.2mm，深度較小且己穩定的裂縫，沿縫鑿V型槽，用封縫膠封填。

⑵對于縫寬大于0.2mm，或雖小于0.2mm，但深度較大的裂縫，清理裂縫后埋設壓力灌漿嘴，用封口膠封閉裂縫，以壓力注入低粘度灌注膠。

4、施工工藝

灌漿施工操作步驟：表面清理→粘結注入座和密封裂縫→通氣試驗→注入灌注膠→裂縫表面清理。

4.1表面清理

用鋼絲刷等工具清除裂縫表面的灰塵，松散層等污物，然后用酒精將裂縫擦洗干凈，并保持干燥。

4.2粘結注入座和密封裂縫

調制好封口膠，攪拌均勻，用抹刀將少許膠刮在注入座底面的四邊，將注入座固定在混凝土上，騎縫用封口膠粘貼，按20—30cm的間距設置，注入座的布置應掌握以下原則：

縫窄則密，縫寬則疏；注入口的位置盡量在裂縫較寬、開口較暢通的部位；沿縫走向，每米約布置4個，對于縫寬較大且內部通暢時，可以按每米3個的密度來布置。

4.3通氣試驗

通氣試驗的目的是為了了解灌漿嘴與裂縫暢通情況，檢查裂縫密封是否有效，確定是否可以灌漿。

以不大于設定灌漿的壓力氣體充入裂縫中，詳細觀察灌漿嘴的通暢情況，封閉后的裂縫是否漏氣，如有則用封口膠二次縫堵。 4.4注入灌注膠

灌漿使用自動壓力灌漿器，可以對混凝土微細裂縫進行自動灌漿注入。無須使用空壓機，手壓泵等配套設備，不用電，操作簡便，快捷。使用參數為：

⑴灌漿器適合修補0.1mm以上的裂縫；

⑵灌漿器內彈簧壓力為6kg，注入起始壓力為60kpa；

⑶灌漿器可裝灌注膠50g，有效注入量40g；一次注入不夠時可以繼續補充。

施工前根據裂縫的長度、寬度和深度估算灌膠量，配置適量的漿液。漿液須置于干凈容器中攪拌均勻，隨用隨配，配置好的漿液暴露在空氣中的時間不宜過45min。

施工時安設自動壓力灌漿器并注漿，每條裂縫設置一個灌漿器，可多條裂縫同時，由下而上順序進行。灌漿過程中壓力控制在0.2～0.4Mpa，保證將灌注膠注入到寬度僅為0.02mm的裂縫末端，同時均勻緩慢的壓力可以將裂縫中積存的空氣壓入混凝土的毛細孔中，并通過混凝土的自然呼吸過程排出，有效避免產生氣阻，從而確保灌漿質量。在灌漿器上方2～3個壓漿嘴依次出漿后，暫停壓漿；將灌漿器移至較上方一個出漿的壓漿嘴上繼續壓漿；重復上述過程，依次壓灌至最后一個壓漿嘴冒漿，保持恒壓繼續壓灌，當進漿率小于0.01L/min時，再繼續灌注10min即可停止此縫的壓漿，對于有明顯進漿而相鄰壓漿嘴無漿液冒出的情況，應進行檢查分析，如有裂縫貫通情況等，再采取相應措施。壓漿過程中對于每條裂縫的進漿量要仔細記錄備案。

4.5混凝土表面清理

灌縫完成，灌注膠固化后，對裂縫混凝土表面進行打磨、清理、除去封口膠，露出原構件混凝土本色。

封縫完成，封縫膠固化后，在封縫膠表面使用環氧水泥砂漿涂抹一道，恢復原構件混凝土。

4.6安全措施

現場施工由專人負責現場安全，施工程序、用電必須按照安全規范執行，做到安全施工文明施工。

環氧樹脂會刺激皮膚和粘膜，人員作業時需佩戴橡膠手套、防目鏡和工作服。萬一濺入眼睛，立即徹底用水清洗并就醫。

5、結束語