李冬明何遵寶陳 偉邱旭東

彈性環(huán)氧材料在南通節(jié)制閘底板沉降縫修補(bǔ)工程中的應(yīng)用

李冬明1何遵寶2陳 偉3邱旭東4

一、引言

彈性環(huán)氧材料近年來在水利工程沉降縫檢修中應(yīng)用較多，但大多由潛水員在水下進(jìn)行施工，局限性較明顯。2013年1月，在南通節(jié)制閘水下檢修過程中，施工人員先通過氣壓沉柜形成底板局部無水狀態(tài)，再對底板沉降縫進(jìn)行灌注彈性環(huán)氧材料施工，其施工過程直觀、質(zhì)量可控，彈性環(huán)氧材料性能得到充分發(fā)揮。修補(bǔ)后的底板沉降縫歷經(jīng)引潮多次運(yùn)用后，再用氣壓沉柜進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)彈性環(huán)氧材料與底板粘結(jié)強(qiáng)度、彈性均良好，滿足設(shè)計(jì)要求。

二、工程概況

南通節(jié)制閘建成于1960年7月25日，引灌范圍有啟東、海門、通州三縣及南通市城區(qū)，受益面積273萬畝農(nóng)田，排澇范圍有通州、海門兩縣及南通市郊區(qū)等部分地區(qū)，排澇面積約64萬畝。全閘共23孔，每孔凈寬4.0m，總寬115.6m。設(shè)計(jì)最大引水流量為460m3/s，實(shí)際最大引水流量為953m3/s；設(shè)計(jì)最大排澇流量為650m3/s，實(shí)際最大排澇流量為1370m3/s。

2011年該閘水下檢查發(fā)現(xiàn)閘室底板存在沉降縫內(nèi)填料部分流失等問題。為消除安全隱患，維護(hù)工程完整，經(jīng)上級部門批準(zhǔn)，2013年3～4月實(shí)施了以加固閘室沉降縫水平止水為主的水下檢修。

三、施工方案的比選

1.施工方案一

底板形成無水狀態(tài)后，先用鋼絲刷等工具完全清除沉降縫水平止水以上填料、雜物等，再嵌填遇水膨脹橡膠條，上封PBM-3聚合物砂漿。此方案充分利用了遇水膨脹橡膠條遇水止水、PBM-3聚合物砂漿抗?jié)B等級高的優(yōu)點(diǎn)。PBM-3聚合物砂漿粘接強(qiáng)度雖大于2.0MPa，但當(dāng)?shù)装鍍蓚?cè)發(fā)生不均勻沉降時(shí)，勢必會讓封面的聚合物砂漿產(chǎn)生裂縫，水滲入沉降縫內(nèi)，橡膠條遇水膨脹，膨脹率超過一定程度時(shí)，只會向上膨脹頂翻砂漿，引潮或排水時(shí)水流沖刷，砂漿層流失，進(jìn)而橡膠條被沖走，失去止水效果。

2.施工方案二

此方案在實(shí)施方案一的基礎(chǔ)上，在沉降縫的表面加設(shè)橡膠壓板，橡膠壓板與底板的固定依靠膨脹螺栓。此方案保留了方案一的優(yōu)缺點(diǎn)，同時(shí)又增加了施工難度，增加了施工造價(jià)。

3.施工方案三

沉降縫的設(shè)置是為了避免閘室因地基不均勻沉降及伸縮變形而產(chǎn)生裂縫，原先瀝青填料變形性能強(qiáng)，強(qiáng)度較弱，所以這次修補(bǔ)用材料必須考慮其變形性，同時(shí)也必須考慮其強(qiáng)度。根據(jù)施工單位多年的施工經(jīng)驗(yàn)及與材料設(shè)計(jì)研究單位的探討，考慮采用彈性環(huán)氧材料進(jìn)行修補(bǔ)。

彈性環(huán)氧材料是一種水下混凝土沉降縫澆注材料，具有一定的彈性，能適應(yīng)沉降縫的變形需要，同時(shí)又在水下與混凝土有良好的粘結(jié)性能，能滿足水閘引、排水過程中高速水流沖刷時(shí)材料的穩(wěn)定性。該材料由A、B兩組份組成，A為主劑，B為固化劑，使用時(shí)將兩組份按廠家要求的比例混合均勻后，倒入清理干凈的水下混凝土沉降縫中即可，施工方便。固化時(shí)間和氣溫有關(guān)，但都可在1天內(nèi)固化。根據(jù)材料生產(chǎn)單位在水下環(huán)境中進(jìn)行模擬試驗(yàn)，其主要性能指標(biāo)如下表1。

根據(jù)類似工程使用經(jīng)驗(yàn)，沉降縫施工完畢后，靜水養(yǎng)護(hù)48小時(shí)，即可進(jìn)行閘門控制運(yùn)用，不影響彈性環(huán)氧材料粘結(jié)效果。

從方案一、二、三的比較中，不難看出方案三的適用性最強(qiáng)，因此南通節(jié)制閘底板沉降縫修補(bǔ)采用方案三。

四、沉降縫施工工藝

1.工藝流程

南通節(jié)制閘底板沉降縫填料流失，為恢復(fù)原有填料止水效果，需對沉降縫進(jìn)行處理，處理步驟有：施工準(zhǔn)備→縫面清理→高壓水清洗縫面→彈性環(huán)氧材料灌注→復(fù)檢→竣工驗(yàn)收。

2.施工準(zhǔn)備

南通節(jié)制閘底板水下檢修采用了氣壓沉柜施工設(shè)備，通過其可在底板上形成無水狀態(tài)，施工人員進(jìn)入沉柜內(nèi)，通過過渡倉進(jìn)入底板施工面。

3.縫面清理

由于沉降縫兩側(cè)混凝土可能有原先的填充料吸附在混凝土表面，為增加彈性環(huán)氧材料與混凝土的粘接性能，必須對其清理，同時(shí)將縫內(nèi)沉淀物清理出縫體?？p面清理主要用扁鏨子和穿心起子，剔除縫中雜質(zhì)及松動老化層，清除過程中，到止水銅片附近時(shí)便細(xì)心輕敲，做到不傷損止水銅片，然后用高壓水將縫沖洗干凈。

表1 主要性能指標(biāo)表

4.高壓水、風(fēng)清洗縫面

縫面清理完成后，采用高壓水、高壓風(fēng)輪流沖洗的方法對縫面進(jìn)行清洗，高壓水清洗時(shí)用高壓水槍沿縫口往一個(gè)方向進(jìn)行沖洗，高壓風(fēng)清洗時(shí)在風(fēng)管頭部安裝一根1m長的細(xì)金屬管，以便能夠伸進(jìn)縫內(nèi)進(jìn)行沖洗，高壓風(fēng)可以將縫底部的垃圾帶出，以達(dá)到徹底清洗沉降縫的目的。

5.彈性環(huán)氧砂漿澆筑

沉降縫清洗完成后應(yīng)隨即澆筑彈性環(huán)氧材料，如果清洗完成后由于某種原因澆筑暫停時(shí)在下次澆筑前需再次清洗縫面。在施工船上拌制好彈性環(huán)氧材料后采用料桶送至澆筑部位進(jìn)行灌注，采用專門的漏斗放在伸縮縫上，緩慢地通過漏斗向沉降逢內(nèi)進(jìn)行灌注，直至與兩側(cè)的混凝土面齊平，沉降縫在斜面部位時(shí)可采用在表面覆蓋一層油毛氈的方法確保澆筑后的沉降縫與混凝土面形狀保持一致。

6.復(fù)檢、竣工驗(yàn)收

已修補(bǔ)的沉降縫，經(jīng)歷引潮、排澇后，再由氣壓沉柜進(jìn)行復(fù)查，對其修補(bǔ)質(zhì)量進(jìn)行檢查，最后由業(yè)主組織驗(yàn)收，驗(yàn)收時(shí)施工單位提交每個(gè)修補(bǔ)部位的影像資料。

本次工程完成11條閘底板沉降縫修補(bǔ)，每條長度18.2m共計(jì)200m，消耗彈性環(huán)氧材料200kg。工程完成一個(gè)月后竣工驗(yàn)收，由氣壓沉柜進(jìn)行復(fù)查后發(fā)現(xiàn)已修補(bǔ)的底板沉降縫中環(huán)氧材料與原底板混凝土粘結(jié)牢固、表面光滑，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

五、結(jié)語

本文通過彈性環(huán)氧材料在南通節(jié)制閘閘室底板沉降縫水平止水修復(fù)中的使用，就彈性環(huán)氧材料的性能、施工工藝進(jìn)行了論述，認(rèn)為其在水利工程檢修中的應(yīng)用前景良好，值得在類似工程中推廣使用

1.南通市節(jié)制閘管理所 226005 2.江蘇省淮陰抽水站管理所 223100 3.江蘇省江都水利工程管理處 225200 4.南通市水利局工程管理站 226001）