小仕阳水库溢洪闸边墩及泄槽底板混凝土裂缝成因分析与处理

莫正涛 牛似龙 王新昌

(山东省莒县仕阳水库管理处， 山东 莒县 276500)



小仕阳水库溢洪闸边墩及泄槽底板混凝土裂缝成因分析与处理

莫正涛 牛似龙 王新昌

(山东省莒县仕阳水库管理处， 山东 莒县 276500)

针对仕阳水库溢洪闸边墩和泄槽底板出现的混凝土裂缝，浅析了混凝土裂缝的成因，并针对性地提出了化学灌浆和渗透结晶型材料处理措施。

闸墩及泄槽底板； 混凝土裂缝； 成因分析； 处理措施

1 工程概况

小仕阳水库溢洪道位于大坝右端，型式为有闸控制的开敞式宽顶堰，堰顶高程147.50m，堰顶净宽50m，控制建筑物为5孔10×7m平面钢闸门，每孔配2×25t电动手摇两用启闭机。溢洪闸由铺盖、闸室、泄槽、挑流鼻坎、机房桥头堡等部位组成。上游钢筋混凝土铺盖长20m、厚0.3m，铺盖总宽56m；闸室长15m，总宽56m，溢洪闸设为5孔，每孔净宽10m；闸底板采用中间分缝型式，中、边墩底板厚0.7m，底板上游端设齿墙一道，深1.2m，中墩厚1.5m，边墩为恒重式混凝土挡土墙型式，根部厚度2.0m，闸底板及闸墩采用C25混凝土，闸墩顶上设交通桥，荷载等级为公路Ⅱ级，桥面宽7.5m，桥面高程159.30m。机架桥墩顶上设机架桥，机架桥面宽4.26m，机房地面高程168.80m。在左右岸边墩两侧建左右桥头堡(楼梯间)，两侧桥头堡与启闭机房连通。溢洪闸上下游翼墙为C25钢筋混凝土结构。泄槽底板长45.0m，厚0.4m，比降为1∶10，泄槽段末端接挑流鼻坎反弧段，长11.8m，反弧段半径R=24m，反弧段末端设有挑流鼻坎，鼻坎顶高程144.71m，挑流鼻坎为连续式，挑射角为22.51°，坎下有钢筋混凝土护坦，宽88m，长5m，顶高程142.00m，厚0.8m，护坦下游端底部设C25钢筋混凝土灌注桩，桩径0.8m，桩间距2m，设计桩底高程129.40m，挑流鼻坎后钢筋混凝土护坦接下游出水渠，渠底宽约88m，深2.5～4.5m，小仕阳村紧临出水渠右侧。

2 裂缝情况

2015年8月14日，水库管理处工程科技术人员工程巡查时发现溢洪闸两侧边墩有纵向贯穿性裂缝且有明流发生，泄槽底板也出现不规则少量裂缝，经后期检查泄槽底板裂缝逐渐增多。2015年8月28日，经施工单位、监理单位、裂缝处理单位共同检测，对小仕阳水库溢洪闸混凝土裂缝情况统计如下：

a.溢洪闸闸墩：左边墩发现纵向裂缝1条，距底板缝长为6.3m，最大缝深1.5m(推测)，最小缝宽0.2mm，最大缝宽1mm，且有明流；右边墩发现纵向裂缝1条，距底板缝长为4.2m，最大缝深1.5m(推测)，最小缝宽0.2mm，最大缝宽0.9mm，且有明流。

b.泄槽底板：33块共发现不规则裂缝 41条，缝长为0.9～4.01m，最小缝宽0.1mm，最大缝宽0.3mm，其中不大于0.1mm的16条，0.1～0.3mm的18条，0.3mm的7条。

3 裂缝原因分析

溢洪闸及泄槽底板下卧基础为新鲜基岩，岩层倾角10°左右，建基面表面呈锯齿状。底板尺寸：长度9m，厚度分别为0.4m、11.5m、9.75m、4m、6m，底板下设φ22的锚固筋，锚固深度1m，间距2m，梅花形布置，上下游均设有0.8m深的齿墙。建闸施工期间正值冬季，且采取了搭棚保温措施，对混凝土仓底，混凝土入仓温度实施了控制，满足施工规范要求，混凝土浇筑后养护、保温及解除保温措施满足施工规范要求，混凝土浇筑完成40d后，在气温骤降条件下开始发现裂缝，后期裂缝逐渐增多。根据上述现场分析断定随着混凝土水化热的不断减少，混凝土温度不断下降，体积收缩，在底部强大基岩的约束下产生拉应力而出现裂缝。

4 裂缝处理

发现裂缝后，莒县仕阳水库管理处组织山东省水利科学研究院、山东省水利工程局等单位的专家对混凝土裂缝进行分析，形成了《小仕阳水库溢洪闸闸墩及泄槽混凝土裂缝专家咨询会意见》，对裂缝采用如下方案进行处理：

4.1 处理方案

根据不同的裂缝情况分类处理。

闸左右边墩：按深层裂缝处理，处理方法采用化学灌浆。

泄槽底板：多属于微小裂缝，处理方法采用渗透结晶性材料涂刷。

4.2 方案实施

2015年8月15—28日，山东省水利工程局按照处理方案进行了裂缝处理。首先对需要处理的裂缝进行检测统计，检测内容包括：裂缝数量、位置、长度、宽度、深度等项目。检测方法：裂缝数量(位置)采用目测或放大镜观测，裂缝长度采用直尺测量，裂缝宽度采用0.01mm读数显微镜测量、裂缝深度采用超声波平测结合混凝土表面裂缝渗水情况确定。针对裂缝检测情况，确定裂缝属性，结合《混凝土坝养护修理规程》(SL 230—1998)及施工经验，采用以下方法处理。

4.2.1 闸边墩：按深层裂缝处理

a.裂缝灌浆施工场地清理：清理内容为裂缝两侧5cm的范围内清理干净，无浮尘、油污、青苔等，其余场地无明水。

b.钻孔：钻孔前在裂缝两侧采用钢筋位置测定仪对裂缝两侧钢筋进行定位，以避免对钢筋的破坏。从裂缝最边处开始，于裂缝两侧5～10cm处倾斜钻孔至混凝土内部与裂缝斜交，顺序为一边到另一边。钻孔布置在裂缝两侧，交叉布置，孔径为13mm，斜孔孔深40～50cm，两孔间距约为50cm，由于混凝土裂缝属不规则状，应特别注意钻孔时须与裂缝面斜交。在渗水集中的裂缝漏水处钻骑缝孔，每条裂缝钻骑缝孔2～5个。

c.洗孔：钻孔带出的混凝土粉末采用高压气(0.5MPa左右)水进行清理至孔口冒清水为止。

d.灌浆嘴安装：孔内清洗干净后安装灌浆嘴，安装顺序自裂缝一边至另一边。安装完成后检查混凝土裂缝处渗水情况。

e.混凝土裂缝清洗：采用灌浆机自裂缝一边向另一边往灌浆嘴内灌注裂缝清洗剂，灌注压力控制在0.2～0.4MPa，待持续灌注清洗剂压力恒定且停机后压力为0时，灌注下一个灌浆嘴，直至清洗完整条裂缝。

f.裂缝表面封闭：首先使用磨光机对裂缝表面两侧进行清理，并拭去裂缝表面渗水后，在裂缝表面涂抹环氧胶泥封缝材料。对裂缝渗水情况较多时，应在裂缝上预留排气、排水孔。在环氧胶泥外侧涂刷快硬水泥，以提高封缝效果。冬季封缝胶泥完全固化时间约为15h。

g.裂缝化学灌浆：自上而下，从一侧到另一侧开始灌注水溶性聚氨酯灌浆材料，灌浆压力控制在0.3～0.5MPa，待环氧胶泥上留排水孔或骑缝孔渗出灌浆材料后，根据《混凝土坝养护修理规程》(SL230—98)灌浆量小于0.02L/min时停灌，直至灌注完成整条裂缝。

h.清理：冬季聚氨酯灌浆材料完全固化时间约为2～3d。待水溶性聚氨酯完全固化后，拆除灌浆嘴并清理缝面。

4.2.2 泄槽底板：采用渗透结晶性材料涂刷处理

a.首先将泄槽底板混凝土基层上的油污、浮尘、砂石和污垢清理干净。对混凝土基层进行充分湿润(用刷子将水刷在混凝土上)。使得该渗透结晶型材料的活性成分以水为载体，向混凝土内部渗透和结晶。

b.涂刷法施工：材料配合比按照粉体∶水=1∶0.25～0.4的重量比称重。首先将粉体倒入容器中的水中，采用机械搅拌5min，再用硬毛刷将涂料均匀涂刷在基层表面，一般涂刷2～3遍。第一遍固化后才可涂刷第二遍，如第一遍表面已干燥发白，则将其湿润后在涂刷后一遍，涂层厚度为0.8mm左右。

c.养护：喷雾养护，涂层不会被洒水损坏时可以用水养护，养护时间为72h。

监理单位对裂缝处理进行全过程旁站监理，混凝土裂缝处理符合处理方案及规范要求。

4.3 效果检测

裂缝处理后，莒县仕阳水库管理处委托山东省水利工程试验中心对裂缝处理效果进行了检测：

a.压水试验。灌浆完成待浆材完全固化后，对每条裂缝钻一个检查孔，检查孔位置随机布置。钻孔前在裂缝两侧采用钢筋位置测定仪对裂缝两侧钢筋进行定位，于裂缝一侧5～10cm处倾斜钻孔与混凝土裂缝缝面相交，斜孔深孔40～50cm。压水试验采用手压泵，压力值控制在0.2～0.4MPa，并稳压10～20min，单孔吸水量小于0.01L/min，满足规范要求。

b.取芯检测。在垂直裂缝表面钻取混凝土芯样，随机抽取芯样4组。检查孔芯样采取率100%，获得率100%，浆液饱满，充填质量良好。

c.检测闸左右边墩化学灌浆后，压水试验吸水率为0.002～0.009L/min，小于0.01L/min的标准灌浆质量，检测全部合格

5 结 论

溢洪闸边墩贯穿性裂缝和泄槽底板浅层裂缝，经化学灌浆和渗透结晶性材料涂刷处理后，经检测和运用，防渗效果显著，而且化学灌浆和渗透结晶性材料涂刷，具有施工简单、费用低、工期短等优点，在永久防水的各种混凝土结构的内外表面的防渗水与修补具有重要的指导和推广意义。

[1] 山东省水利勘测设计院.莒县小仕阳水库除险加固工程初步设计报告[R].2008.

[2] 莫正涛.水泥基渗透结晶T1型防水材料在水库放水洞除险加固工程的应用[J].水利建设与管理,2010(4).

Cause analysis and treatment of concrete cracks in Xiaoshiyang Reservoir flood gate side pier and chute bottom slab

MO Zhengtao, NIU Silong, WANG Xinchang

(Shandong Juxian Shiyang Reservoir Management Office, Juxian 276500, China)

Causes of concrete cracks are analyzed in the view of concrete cracks in Shiyang Reservoir flood gate side pier and chute bottom slab. Chemical grouting and permeable crystallized material treatment measures are proposed in a targeted mode.

gate pier and chute bottom slab; concrete crack; cause analysis; treatment measures

10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2016.12.006

TV698.2

A

1005-4774(2016)12- 0020- 03