武障河闸水下结构应急处理

仰传永 杨磊 马士汉

摘 要：武障河闸是盐东水利工程的主要控制工程之一，建于1977年，共14孔。水下检查发现底板存在冲坑、漏水通道、不规则裂缝、伸缩缝填料流失等问题。经论证，冲坑处采用水下环氧砂浆修补，漏水通道、裂缝采用化学材料封闭灌浆处理，伸缩缝采用水下弹性环氧砂浆浇注处理，应急处理后，工程运行良好。

关键词：沿海挡潮闸;水下结构;反拱底板;应急处理

中图分类号：U44 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）12-0147-02

1 工程概况

武障河闸位于江苏省连云港市灌南县新安镇境内，闸址位于武障河与盐河交叉点东侧约600m处，属淮河流域沂沭泗支流灌河水系末及控制工程。该工程于1976年1月开工，1977年4月竣工，工程规模为中型水闸，2级水工建筑物，设计标准为20年一遇，设计流量为841m3/s，流域面积为1316.8km2，主要作用为防洪排涝、挡潮御卤、蓄水灌溉、冲淤保港。

武障河闸闸身为钢筋混凝土结构，共14孔，闸身总宽103.48m，闸长103m，除两边通航孔净宽8m外，其余每孔净宽6m，总净宽88m。采用钢筋混凝土反拱底板，分为四块，两边孔底板高程-2.17m，其余孔底板高程-2.5m，采用平板钢闸门，顶高程为3.0m。2007年被列入省海堤达标工程建设项目，工程于2007年9月开工，2008年10月完工，2011年5月通过投入使用验收，2016年12月通过竣工验收，其中2015年7月鉴定为三类闸。

2 成因分析

2.1裂缝情况

2011年12月第一次水下检查发现2号孔底坎及3号孔门槽底部存在漏水通道[1]。

2013年9月第二次水下检查发现4号孔裂有一道不规则纵向通缝，缝口宽约3mm～5mm[1]。

2017年3月第三次水下检查发现3号孔闸门下游侧底板中间处新增一条纵向缝，缝口宽约3mm～5mm，缝口两侧砼面局部有错位，高差3mm左右[1]。

2017年11月第四次水下检查发现7、12号孔新增多处裂缝[1]。

2018年8月第五次水下检查发现3号、4号孔上游底板新增3条裂缝，12号孔下游新增2条裂缝[1]。

2.2原因分析

武障河闸自建成以来，已运行了40多年，建设时受当时的经费、材料及施工条件、施工水平等方面的限制，设计标准低，工程存在先天不足。该闸底板为反拱少筋结构，厚度减薄，上部公路桥按照汽-8级受力设计，随着过桥车流量及车载重量的增加，特别是车辆超载严重，反拱底板受力难以满足要求，结合该闸多年沉降观测资料进行综合分析，引起底板裂缝的主要原因是地基的不均匀沉降。

3 度汛措施

落实防汛责任：成立防汛抢险领导小组、安全工作领导小组、反事故领导小组。实行单位主要领导负责制，分工协作，加强值班，落实防汛抢险责任。

（1）建立健全制度：建立健全工作制度、岗位责任、操作规程，组织全体职工认真学习、熟练掌握、严格执行，提高工程运行管理水平。

（2）修订完善预案：修订完善防汛抢险应急预案、反事故预案并报主管部门备案。

（3）加强控制运行：严格按照批准的控制运用原则、规章制度、规范规程规定加强工程的调度管理、控制运行、应急处理等。

（4）加强安全监测：严格按照安全监测实施细则规定的内容与要求，加强工程检查及监测。

（5）工程维修应急：利用项目资金对水下结构进行应急处理，对闸门、启闭设施、机电设备、自动化监控系统、管理用房、附属设施等进行维护，及时消除工程隐患，保证工程效益有效发挥。

（6）防汛物资储备：根据部颁防汛抢险物资储备定额要求测算，储备相应防汛抢险物资。

（7）路桥限行措施：为减轻过往重载车辆对水闸结构影响，在交通桥两侧设置限高设施。

4 应急处理

武障河闸底板裂缝应急处理，通过对施打土围堰排水干地施工、制作安装钢围堰排水干地施工和水下化学材料修补灌浆等方案的论证比选，结合工程实际状况，考虑成本、工期、安全因素，最终采用水下化学材料修补灌浆的方案。水下结构破损处采用HK-UW-1水下环氧砂浆修补，漏水通道及裂缝采用SXM密封材料封缝后压灌LW浆液，伸缩缝采用浇筑HK969弹性环氧砂浆等方式处理。应急处理前先进行水上模拟试验，通过专家评审并取得成功后，再在水下实施。整个实施过程均由潜水员在水下完成，并全程水下摄像，监理方、施工方实时监控[3]。

4.1破损处修补

4.1.1施工准备工作

主要是水下风钻风镐调试，高压水泵安装调试。

4.1.2破损混凝土面清理

潜水员在水下采用高压水枪对破损混凝土面进行水下清理，确定出准确的混凝土损坏部位后，用风镐将损坏部分及不足3cm的混凝土打掉，保证修补深度达到3cm以上，其它部分的混凝土面凿毛处理。混凝土面清理得干净与否直接影响水下环氧砂浆与老混凝土的粘结强度，所以必须要确保清理质量。

4.1.3锚筋制安

（1）钻孔用风钻进行施钻，钻孔孔径为Ф12mm，孔深按设计要求8cm，钻孔时由潜水员平稳把持，按要求钻孔;（2）锚筋采用Ф10mm直径的膨胀螺栓、外径为Ф12mm，在螺栓的顶端焊接长度120mm、Ф10mm的螺纹钢，由潜水员水下将膨胀螺栓打入后，拧紧螺栓;（3）膨胀螺栓按间距不大于30cm的距離位置;（4）水下钢筋制安：大面积冲坑及水位变化区冲坑必须由潜水员在水下先扎纵筋，再扎横筋，纵筋全部绑扎在膨胀螺栓所焊螺纹钢的下方，再绑横筋，形成钢筋网片[2]。

4.1.4 水下环氧砂浆浇筑

本次采用HK-UW-1型水下环氧砂浆浇筑，具有水下不分散、自流平、自密实、强度高、老混凝土粘结力好、可采用手工等优点，缺点是水下施工速度慢、施工成本高。由于水下环氧砂浆有快速固化特性，拌合物粘度较大，粘结力较强，为减少不必要的浪费，拌制时全部采用人工拌制的方法进行作业，施工时可采用袋装法或桶装法将拌合物传递给潜水员，由潜水员在水下根据需要定点倾倒，让其自流平、自密实，配合浇筑施工。采用这种浇筑方法可以不受施工时间的限制，可以根据实际可利用的施工时间进行快速施工[2]。

4.1.5水下环氧砂浆的质量

在进行水下环氧砂浆拌制时，应严格控制好各掺合物的掺量和质量，现场必须配备能精确计量的称量器具，以提高拌合物凝结时间的准确性，提高环氧砂浆混凝土拌合物的利用率，减少不必要的浪费。施工拌制时，应严格按照施工水温、气温控制要求，执行经试配确定的最终配合比。

4.2漏洞、裂缝灌浆

水下裂缝修补施工工艺流程：施工准备→水下检查及裂缝标识→裂缝两侧开V型槽→砼表面清理→钻灌浆孔→封缝、埋灌浆管→试压→灌浆→割除灌浆管→水下摄像检查、验收。

4.2.1施工准备

主要包括施工人员及机械设备的调遣，施工用修补材料的计算、采购，现场调试等准备工作。

4.2.2水下检查及裂缝标识

裂缝修补前，由潜水员再次水下检查确认，检查裂缝的深度、宽度、长度，标识、编号、绘、图。裂缝的标识要清晰明显，方便后期水下摄像资料的归纳整理。

4.2.3裂缝两侧开V型槽，砼表面清理

裂缝两侧10cm范围内的混凝土表面用液压旋转动力刷和高压水逐一进行水下打磨清洗，直至基本清理干净。基层面清理的干净与否直接决定了后期切槽的質量和水下密封亮剂的粘结强度。将裂缝两侧的混凝土切开1.5cm～2cm的V型槽，切割完成后再用高压水枪进行清理，所以必须要确保清理质量。

4.2.4钻灌浆孔

水下灌浆孔由潜水员采用水下液压钻进行施钻，灌浆孔孔径一般为Ф12mm，孔深80mm～120mm，钻孔时由潜水员平稳把持，裂缝大于2mm进行骑缝垂直钻孔。小于2mm的裂缝钻孔，在裂缝两侧施钻（距裂缝5cm）打45°交叉斜孔，孔距为50cm。根据实际情况，灌浆孔可分段进行，但必须施钻止浆孔，止浆孔成孔后采用填孔机具将SXM水下快速密封材料封堵浆孔。

4.2.5埋管封缝

在灌浆槽内按间隔20cm的间距埋入灌浆管，灌浆孔Ф12mm，孔深8cm～12cm，插入深度为5cm～8cm，并用SXM水下快速密封材料封缝（SXM快速密封剂嵌入缝内2cm～3cm）。

4.2.6试压

灌浆前，先检查封面的密封情况（做压气、压水试验，查看裂缝表面封闭质量，各灌浆孔的串通情况，并进一步对缝内的杂物进行清洗，压气压水试验时，管口压力保持在0.2MPa～0.3MPa左右），对在试验过程中出现的缝面漏气处重新封闭，并再次试压，直至全部合格为止，以保证封缝不跑浆、漏浆，并做好记录。

4.2.7灌浆

本次灌浆材料为LW浆液，制浆材料采用电子称量，称量误差小于5%，浆液施工前搅拌均匀，浆液按照设计比例先配制好，再倒入灌浆泵容器内进行灌注。灌注化学浆液时，采用化学灌浆泵（手动或电动），灌浆次序为由下往上进行，当上面的灌浆管内出现棕色LW浆液后立即将该管扎紧。灌浆结束标准：在0.2MPa～0.3MPa的压力下屏浆5min～10min，灌浆最高压力不要超过结构允许值，竖直裂缝从最低处开灌，逐渐向上，平缝从一端向另一端进行，待邻孔出浆时，关闭并结扎管路，继续进浆，一直到整个缝面都灌满浆液为止，也可在邻孔出浆后，关闭原灌浆孔，移到邻孔继续进浆。总之，要在压力下使浆液充分饱和整个缝面。灌浆结束后24h，剪除灌浆管[2]。

4.2.8水下摄像检查

所有裂缝修补任务完成后，用水下摄像机对竣工后修补表面进行详细的摄像检查、验收。

4.3伸缩缝处理方法及要求

4.3.1缝面清理、清洗

伸缩缝两侧混凝土可能由原先的填充料吸附在混凝土表面，为增加969环氧与水下混凝土的粘接性能，必须对其进行清理，再采用高压水，高压风轮流冲洗的方法对缝面进行清洗。

4.3.2缝体清理、清洗

缝面清理完成后，用高压水枪沿缝口往一个方向深入冲洗，高压风清洗时风管头部安装一根较长的细金属管，伸进缝内进行冲洗或依靠液压链锯、气动切割锯将缝内沉淀物清理出缝体，以达到彻底清洗伸缩缝的目的。

4.3.3弹性环氧砂浆HK969浇注

裂缝清洗完成后应随即浇注弹性环氧砂浆，如果清洗完成后由于某种原因浇注暂时停止，下次浇注时仍需再次清洗缝面及缝体。搅拌好的弹性环氧砂浆采用料桶送至浇注部位，将漏斗放在伸缩缝上，缓慢地通过漏斗向伸缩缝内浇注，直至与两侧的混凝土面齐平。伸缩缝在斜面部位时可采用在表面覆盖一层油毛毡的方法确保浇注后的伸缩缝与混凝土面形状保持一致，完成修补后进行水下录像检查、验收[2]。

5 结语

武障河闸水下结构应急处理采用经论证的不同化学材料、不同方式的水下施工方案，结合工程实际，在成本、工期方面具有无可比拟的优势，为水工建筑物水下结构应急处理提供新思路，值得借鉴[4]。

参考文献

[1] 江苏鑫龙海洋工程有限公司.武障河闸水下摄像检查报告[R].2019.

[2] 连云港市水利规划设计院有限公司.武障河闸水下结构应急处理专项方案[R].2019.

[3] 项明，陈益同，顾林桦.黄沙港闸反拱底板裂缝应急处理及修补加固技术[J].水利建设与管理，2004，24（1）：61-63.

[4] 吴发红.挡潮闸水下反拱底板的加固技术研究[J].混凝土，2007（9）：88-90.