工程案例
業務范圍
江漢航線新城船閘下閘首裂縫處理
發布時間：2014-08-09
本文分析了新城船閘下閘首底板裂縫產生的原因，闡述了裂縫處理的工藝特點，灌后壓水試驗和取芯檢查都說明這次裂縫處理是成功的。 關 鍵 詞：下閘首底板裂縫；化灌；鉆孔取芯
江漢航線位于湖北省富饒的江漢平原，它是利用腹地內現有河曲和通航設施，輔以新建船閘、開挖航道等工程，將長江和漢江在湖北省中部連接起來的一條水運捷徑。江漢航線的建設，可以調整、改善江漢平原的綜合運輸結構，發揮水運的潛在優勢，對加強江漢平原經濟帶的聯系，加速江漢平原經濟區的開發開放，具有十分重要的經濟價值和社會效益。
航線北起漢江新城船閘，經新開挖連接河，進西荊河、殷家河、雙渠河、魯店船閘入長湖，過習家口船閘到內荊河，由宦子口船閘進螺山干渠，南從洪湖螺山船閘出口到長江，全長174公里。
湖北省江漢航線新城船閘工程于1997年12月26日開工，上下閘首采用鋼板樁支護垂直開挖，底板均分兩層澆注，底板澆注完成后，上下閘首均灌水反壓，汛后清理發現閘首底板有裂縫產生。
1. 裂縫產生的原因
根據1998年7月31日初測，截止1999年4月23日的觀測資料，下閘首均存在一定的不均勻沉降，下閘首最大沉降為93mm，最小沉降為27mm，沉降最大在邊墩處，軸線處沉降最小。另外通過對上下閘首地基基礎、施工工程、結構設計等多方研究，最后認為上下閘首底板出現的裂縫是閘首產生不均勻沉降而造成的。
2 裂縫分布與處理方案
2.1 裂縫的分布
根據現場查看：下閘首所顯露出的裂縫共有13條，裂縫總長約236米，裂縫表面寬度約0.2—4mm，且大多數裂縫與底板、閘室及消力池兩邊的伸縮縫連通，幾條主要的裂縫分布詳見圖1。
2.2 裂縫處理方案
由于底板處于地下水位以下，下閘首下游和上游底板沿縫冒水量較大，且下閘首閘室平臺漏水量也較大。施工難度很大，經過認真的分析研究，確定采用長科院CW系環氧類灌漿材料對裂縫進行補強灌漿，同時為了防止CW漿液進入伸縮縫，故首先采用彈性快凝材料在兩端進行封堵，封堵成功后再進行高強度環氧類材料灌漿。
圖1 下閘首幾條主要裂縫分布圖
Fig.1 The several crack of downstream gate head
3. 施工材料與主要設備
3.1 CW灌漿材料
CW灌漿材料是一種改性的環氧類灌漿材料，它具有配制簡單，可灌性好，不僅在干燥條件且在潮濕和水中仍能很好固化，毒性低，是處理混凝土裂縫和泥化夾層較好的補強灌漿材料。其主要性能如表1所示。
表1 CW化學漿材主要性能
Table 1 The main property of CW grouting agent
粘度(cp) 膠凝時間(h) 28d抗壓強度(MPa) 90d粘接劈拉強度(MPa) 28d抗滲強度(MPa)
14 26 47.8 4.7 >3
3.2 聚氨酯類灌漿材料
此種材料是一種快速高效的防滲堵漏材料，具有彈性止水和以水止水的雙重功能，已在大量的工程中得到廣泛的應用，其主要性能如表2所示。
表2 聚氨酯灌漿材料的主要性能
Table 2 The main property of polyurethane grouting agent
粘度(cp) 膠凝時間 粘接強度(MPa) 比重
100 幾分—幾十分內可調 1.2 1.09
3.5 主要施工設備
CKY—HG(A1)化學灌漿泵(機泵)一臺;CKY—HG(B)腳踏泵二臺;手搖泵一臺；ZZH1—160型鉆機二臺；空壓機一臺；切割機一臺；電錘一套；鑿毛機二臺。
4下閘首裂縫灌漿處理施工
灌漿施工工藝流程為：表面清理→灌漿孔布置及鉆孔→鑿槽→沖(洗)孔、縫→埋管→嵌縫→壓水、通風→灌漿。
4.1 表面清理
用高壓水槍沖洗裂縫表面，將松散的表皮、泥沙、污垢等清洗干凈。
4.2 灌漿孔布置及鉆孔
灌漿孔布置是沿縫兩側進行布置，孔距0.5m—1m不等，孔深40cm—180cm，對于孔深大于1米的斜孔中都插入了Φ25的螺紋鋼筋。它們經環氧樹脂固化后，形成樹脂鋼筋錨桿，這樣將提高斷裂面的粘接力。
4.3 鑿槽
沿裂縫兩側鑿“V”型槽，槽口寬5cm，深5cm。
4.4 沖孔
用高壓水和高壓風輪換沖洗斜孔和騎縫孔以及縫面，將孔內及縫面粉塵沖洗干凈，縫面吹干。
4.5 埋管與嵌縫
4.5.1 灌漿管埋設
先在騎縫孔和斜孔口涂刷聚合物基液，待其發粘后，放入灌漿管，在孔口用聚合物砂漿將灌漿管固定、壓實。
4.5.2 嵌縫
在淺槽內涂刷聚合物基液，待其發粘后，再涂抹嵌縫材料，并抹壓密實、平整。
4.6 壓水、通風
對縫面逐孔進行水、風輪換沖洗，風壓0.1MPa，查明管道、鉆孔、縫面串通及嵌縫外漏情況。若有外漏及時處理。風、水輪換沖洗時間每孔5min，當相鄰孔出清水后，再用水沖洗一次即完畢。壓水檢查設備為CKY—HB(B1)腳踏泵。
4.7 灌漿
化學灌漿漿材為長科院開發研制的CW系列環氧化灌材料和聚氨酯灌漿材料；化學灌漿設備為CKY—HG(A1)化學灌漿泵(機泵)，CKY—HG(B)腳踏泵；灌漿步驟先采用兩邊和底板封堵，若灌漿量太大，采取間歇法灌漿。灌漿采用由里及表、由一端至另一端、先灌斜孔、后灌騎縫孔、以單孔和多孔并聯灌注進漿方式進行，灌漿結束標準為基本不吸漿，屏漿24小時，隨即壓力閉漿，封管結束灌漿。對串通不良或其他原因暫時擱置的灌漿孔，在相鄰孔灌漿結束后，及時清除孔內漿、水、進行補灌，結束標準同上。每一條縫灌漿結束，漿材初凝后，及時拔出灌漿管，回填聚合物砂漿。本次灌漿從4月13日開始到4月29日結束，共灌入漿材1781.8Kg。
5 灌漿效果質量檢查
5.1 灌后壓水檢查
灌漿施工完后7天，選擇部分孔進行壓水檢查，壓水設備采用CKY—HG(B)腳踏泵，壓水壓力0.2MPa，各孔吸水率為0ml/min。
5.2 灌后鉆孔取芯檢查及芯樣力學性能測試
下閘首灌漿施工完成后21天，在裂縫局部位置打掉嵌縫，可見縫面漿材充填飽滿。且在下閘首閘室底板和下閘首下游底板多處鉆取芯樣檢查，裂縫中漿材充填密實。對所取芯樣進行抗拉強度(劈裂法)測試，試驗結果見表3。
表3 芯樣粘抗拉強度(劈裂法)試驗結果
Table 3 The result of tensile strength of core sample
樣品號 取樣部位 抗拉強度(MPa) 備注
1 下閘首中門檻:距中門檻下游面4.04m,距北面墻6.70m 2.5 裂縫，非粘接面斷裂
2 下閘首中門檻:距中門檻下游面2.23m距北面墻6.60m 1.7 裂縫，粘接面斷裂
3 下閘首中門檻:距中門檻下游面6.42m,距北面墻4.38m 2.3 裂縫，非粘接面斷裂
4 下閘首下游底板:距中門檻下游面4.80m,距北面墻6.46m 3.1 裂縫，非粘接面斷裂
5 下閘首下游底板:距中門檻下游面0.56m,距北面墻7.07m 2.1 裂縫，粘接面斷裂
6 結語
在新城船閘指揮部、湖北交通規劃設計院、新城船閘監理部的大力支持和幫助下，我公司從2000年元月3日起，到2000年5月18日，歷時4個半月，順利完成施工任務。、所有檢查孔在0.2MPa壓力下，壓水檢查吸水率為零；通過現場鉆孔取芯檢查，漿液在裂縫中充填飽滿，平均抗拉強度(劈裂法)為2.3MPa,由此可以認為此次化灌處理結果已達到業主和設計有關防滲和加固的要求。
參考文獻：
[1] 汪在芹，魏濤等.三峽工程F215斷層破碎帶灌漿材料實驗報告.長江科學院.院編號：99—033
[2] 汪在芹，魏濤等.三峽水利樞紐F215斷層破碎帶灌注長科院CW化學漿液現場實驗研究報告.長江科學院.院編號：200—26
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