陳 娟 吳文平 邵春樓 馮建榮 陳 鋒

常州市澡港水利樞紐是太湖治理骨干工程中武澄錫低片治理的主要工程項目之一，位于江蘇省常州市沿江引排骨干河道澡港河的入江口。工程于1998年11月開始興建，2002年6月竣工，具有防洪、排澇、抗旱、航運(yùn)、水環(huán)境保護(hù)等多種功能。樞紐包括節(jié)制閘、泵站和船閘等建筑物，呈三位一體布置，其中節(jié)制閘為單孔凈寬16m，設(shè)計流量100 m3/s；引排兩用水泵機(jī)組2臺套，設(shè)計流量40m3/s；五級通航船閘一座，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為190m×12（16）m×2.5m；設(shè)戶內(nèi)變電所一個。工程可抗御長江100年一遇洪水，使得武澄錫地區(qū)西部的除澇標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到20年一遇，年均可自流引水4億m3，可灌溉10萬畝。

一、裂縫概況

2013年6月9日，澡港水利樞紐節(jié)制閘、船閘經(jīng)過江蘇省水利廳組織的安全鑒定，定為二類水閘，其中混凝土結(jié)構(gòu)表面有較多裂縫是工程存在的主要問題之一。經(jīng)過十余年的運(yùn)行，澡港水利樞紐船閘閘室墻及翼墻、岸墻等擋土墻結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)了裂縫，一些裂縫已經(jīng)滲水流土。船閘的閘室墻等主要建筑物級別為2級，翼墻等次要建筑物為3級。閘室墻等擋土墻作為澡港水利樞紐的重要組成部分，出現(xiàn)如此多的裂縫，將嚴(yán)重影響到水利樞紐的正常使用。

澡港水利樞紐擋土墻為護(hù)壁式結(jié)構(gòu)，墻體為C25混凝土，底板頂面高程為-0.7m（吳淞基面，下同），墻后填土高7.5m，為粉質(zhì)粘土、重粉質(zhì)壤土及砂壤土等。

二、裂縫現(xiàn)狀調(diào)查

船閘閘室墻有較多豎向裂縫，其中東側(cè)閘墻有21條，縫寬為0.10～0.35mm；西側(cè)閘墻有 17條，縫寬為0.10～0.50mm，大部分裂縫均從墻頂延伸至水面，部分裂縫向外滲水。

船閘內(nèi)河側(cè)東翼墻有2條的豎向裂縫，縫寬均為0.10mm，縫長0.6～1.5m。內(nèi)河側(cè)西翼墻共有5條裂縫，縫長 1～1.5m，縫寬為 0.15～0.30mm。

節(jié)制閘內(nèi)河側(cè)護(hù)岸擋土墻存在30條豎向裂縫，大部分裂縫長度在1.5m左右，裂縫寬度約0.15mm。

通過現(xiàn)狀調(diào)查，可以看出裂縫基本為豎向裂縫，長度不是很長，但一些裂縫縫寬較大，部分裂縫向外滲水。

三、裂縫原因分析

1.荷載作用

考慮到澡港水利樞紐擋土墻，根據(jù)環(huán)境條件類別為三級構(gòu)件，即允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，按荷載效應(yīng)的短期組合和長期組合兩種情況分別進(jìn)行計算，最大裂縫寬度計算不應(yīng)超過允許值。

澡港水利樞紐擋土墻立板配筋為：C14@30，Ag=5.13cm2＞3.3cm2，滿足強(qiáng)度要求；Mmax=2.4t·m＜5.6t·m，滿足抗裂要求；Wmax=0.16mm＜[Wmax]=0.20mm，最大裂縫開展寬度滿足要求。經(jīng)復(fù)核計算，閘室墻、翼墻沿基底面滑動穩(wěn)定，在正常運(yùn)用、檢修工況及遇設(shè)防地震工況下的抗滑穩(wěn)定高于規(guī)范限值，應(yīng)力不均勻系數(shù)和墻底應(yīng)力均低于允許值，閘室墻抗滑、抗震穩(wěn)定滿足要求。因此可排除因荷載作用而引起擋土墻裂縫。

2.非荷載作用

（1）基礎(chǔ)不均勻沉降

澡港水利樞紐共布設(shè)了38個沉降觀測點(diǎn)，自工程建設(shè)至管理期間的觀測一直按規(guī)范開展，早在2007年沉降就基本穩(wěn)定，樞紐基礎(chǔ)沉降已達(dá)到《建筑變形測量規(guī)范》（JGJ8-2009）規(guī)定的穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)（沉降速率小于0.01～0.04mm/d），表明樞紐垂直沉降已趨于穩(wěn)定，擋土墻的沉降也基本均勻并趨于穩(wěn)定，可排除因基礎(chǔ)不均勻沉降而引起擋土墻裂縫。

（2）鋼筋銹蝕

鋼筋生銹過程實(shí)際上是電化學(xué)反應(yīng)過程，其生成物鐵銹的體積大于原鋼筋體積，就導(dǎo)致混凝土表面形成順筋裂縫。經(jīng)過現(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn)，澡港水利樞紐擋土墻結(jié)構(gòu)碳化深度平均12mm，最大值為18mm，鋼筋保護(hù)層厚度均在40mm以上，鋼筋未銹蝕。

（3）溫度變化

混凝土構(gòu)件隨著溫度的變化而產(chǎn)生變形，即熱脹冷縮。當(dāng)變形收到約束時就會產(chǎn)生裂縫，實(shí)用的處理辦法是撤去約束，允許自由地產(chǎn)生變形。澡港水利樞紐擋土墻每隔10～20m均設(shè)置伸縮縫和填料，允許擋土墻變形，但是總歸還是會對混凝土結(jié)構(gòu)的變形產(chǎn)生一些制約，導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。

（4）混凝土收縮

混凝土在空氣中結(jié)硬時體積會收縮，產(chǎn)生收縮變形。收縮所引起的大多是表面裂縫，并隨著時間變化而增長，初期發(fā)展較快。三個月后增長緩慢，一般兩年后趨于穩(wěn)定。防止和減少收縮裂縫的措施包括合理設(shè)置伸縮縫等?；炷翝仓^程中必然會產(chǎn)生水化熱，澆筑完成后必然會收縮，雖然設(shè)置了伸縮縫，但是總歸還是會對混凝土結(jié)構(gòu)的變形產(chǎn)生一些制約，從而形成裂縫。

澡港水利樞紐混凝土構(gòu)件，從1999年9月開始澆筑，到2000年6月基本澆筑完成，直至2001年4月25日才開壩放水。澡港水利樞紐混凝土外感質(zhì)量較好，平均強(qiáng)度已達(dá)30.4MPa，達(dá)到優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)。但早期澆筑的混凝土，在2000年3月就發(fā)現(xiàn)在邊界約束處出現(xiàn)了裂縫，當(dāng)墻后回填土回填至3.5m以上時，裂縫增多，部分裂縫已貫穿滲水。經(jīng)參建各方研究認(rèn)為裂縫原因是混凝土收縮而引起的溫度縫，確定了修補(bǔ)方案：對縫寬小于0.2mm的裂縫，考慮到澡港河水質(zhì)較差，不滲水的采用環(huán)氧砂漿作表面封閉，滲水的采用丙凝漿液灌漿；縫寬大于等于0.2mm裂縫，采用環(huán)氧漿液灌漿。裂縫修補(bǔ)完成通過驗(yàn)收才開壩放水。

澡港水利樞紐工程實(shí)施完成后，在管理過程中，經(jīng)過多次觀測發(fā)現(xiàn)原先修補(bǔ)過的裂縫基本沒有擴(kuò)展，現(xiàn)有的裂縫主要在擋土墻結(jié)構(gòu)常水位以上部位，其原因仍然是混凝土收縮和溫度變化引起的。

四、裂縫修補(bǔ)

為確保樞紐安全運(yùn)行，對裂縫進(jìn)行修補(bǔ)十分必要。本著輕重緩急的原則，先修補(bǔ)縫寬在0.2mm（最大裂縫開展寬度）及以上的裂縫，對于縫寬在0.2mm以下的裂縫將在后期混凝土碳化處理中加以解決。

根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范》（GB50367-2006）第14.1.4條中第三種方法：壓力注漿法進(jìn)行修補(bǔ)，即在一定時間內(nèi)以較高的壓力將修補(bǔ)漿液注入裂縫腔內(nèi)。

表1 聚氨酯材料主要技術(shù)指標(biāo)表

考慮到水位變化、水質(zhì)較差等因素，采用油溶性聚氨酯灌漿材料，代號OPU。C25擋土墻現(xiàn)有混凝土強(qiáng)度為27.5MPa，因此選用相對高強(qiáng)度的聚氨酯材料，其主要技術(shù)指標(biāo)見表1。

裂縫的修補(bǔ)步驟如下：

（1）將船艇安全停靠至裂縫修補(bǔ)處，對裂縫周圍進(jìn)行清理；（2）在裂縫位置開鑿30mm×30mm的施工槽口，用剛性封堵材料對施工槽進(jìn)行封堵；（3）根據(jù)裂縫走向，按250～300 mm間距鉆注漿孔，孔徑Φ14mm，深度大于150mm，注漿孔必須斜穿裂縫；（4）植入150～180mm的注漿釘，注入油溶性聚氨酯材料，直至混凝土表面微微滲出漿液；（5）注漿24h后檢查，有隱蔽滲水縫繼續(xù)注漿加固；（6）注漿后36h拆除外露注漿釘，封堵洞口，施工面用環(huán)氧砂漿進(jìn)行封底防腐處理。

2013年7月初裂縫修補(bǔ)完成后，經(jīng)觀測，沒有發(fā)現(xiàn)修補(bǔ)處滲水等現(xiàn)象，修補(bǔ)效果良好。

五、結(jié)語

水工混凝土裂縫是常見的病害。發(fā)現(xiàn)裂縫后，管理單位要規(guī)范觀測，分析裂縫形成原因、對癥修補(bǔ)。澡港水利樞紐擋土墻混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫后，分析認(rèn)為裂縫是因混凝土收縮和溫度變化引起的，按規(guī)范要求采用壓力注漿法，選用高強(qiáng)度聚氨酯材料進(jìn)行灌漿修補(bǔ)，取得了良好的修補(bǔ)效果，值得類似裂縫修補(bǔ)時借鑒