本文分析了新城船闸下闸首底板裂缝产生的原因，阐述了裂缝处理的工艺特点，灌后压水试验和取芯检查都说明这次裂缝处理是成功的。 
关  键  词：下闸首底板裂缝；化灌；钻孔取芯

 
     江汉航线位于湖北省富饶的江汉平原，它是利用腹地内现有河曲和通航设施，辅以新建船闸、开挖航道等工程，将长江和汉江在湖北省中部连接起来的一条水运捷径。江汉航线的建设，可以调整、改善江汉平原的综合运输结构，发挥水运的潜在优势，对加强江汉平原经济带的联系，加速江汉平原经济区的开发开放，具有十分重要的经济价值和社会效益。
     航线北起汉江新城船闸，经新开挖连接河，进西荆河、殷家河、双渠河、鲁店船闸入长湖，过习家口船闸到内荆河，由宦子口船闸进螺山干渠，南从洪湖螺山船闸出口到长江，全长174公里。
 湖北省江汉航线新城船闸工程于1997年12月26日开工，上下闸首采用钢板桩支护垂直开挖，底板均分两层浇注，底板浇注完成后，上下闸首均灌水反压，汛后清理发现闸首底板有裂缝产生。
 
1. 裂缝产生的原因
    根据1998年7月31日初测，截止1999年4月23日的观测资料，下闸首均存在一定的不均匀沉降，下闸首最大沉降为93mm，最小沉降为27mm，沉降最大在边墩处，轴线处沉降最小。另外通过对上下闸首地基基础、施工工程、结构设计等多方研究，最后认为上下闸首底板出现的裂缝是闸首产生不均匀沉降而造成的。
 
2 裂缝分布与处理方案
2.1 裂缝的分布 
   根据现场查看：下闸首所显露出的裂缝共有13条，裂缝总长约236米，裂缝表面宽度约0.2―4mm，且大多数裂缝与底板、闸室及消力池两边的伸缩缝连通，几条主要的裂缝分布详见图1。
2.2 裂缝处理方案
   由于底板处于地下水位以下，下闸首下游和上游底板沿缝冒水量较大，且下闸首闸室平台漏水量也较大。施工难度很大，经过认真的分析研究，确定采用长科院CW系环氧类灌浆材料对裂缝进行补强灌浆，同时为了防止CW浆液进入伸缩缝，故首先采用弹性快凝材料在两端进行封堵，封堵成功后再进行高强度环氧类材料灌浆。
 
 
 
图1 下闸首几条主要裂缝分布图
Fig.1  The several crack of downstream gate head
3. 施工材料与主要设备
3.1  CW灌浆材料
 CW灌浆材料是一种改性的环氧类灌浆材料，它具有配制简单，可灌性好，不仅在干燥条件且在潮湿和水中仍能很好固化，毒性低，是处理混凝土裂缝和泥化夹层较好的补强灌浆材料。其主要性能如表1所示。
表1  CW化学浆材主要性能
Table 1 The main property of CW grouting agent
粘度(cp) 胶凝时间(h) 28d抗压强度(MPa) 90d粘接劈拉强度(MPa) 28d抗渗强度(MPa) 
14 26 47.8 4.7 >3 

 
3.2  聚氨酯类灌浆材料
     此种材料是一种快速高效的防渗堵漏材料，具有弹性止水和以水止水的双重功能，已在大量的工程中得到广泛的应用，其主要性能如表2所示。
 
表2 聚氨酯灌浆材料的主要性能
Table 2 The main property of polyurethane grouting agent
粘度(cp) 胶凝时间 粘接强度(MPa) 比重 
100 几分―几十分内可调 1.2 1.09 

 
3.5  主要施工设备
    CKY―HG(A1)化学灌浆泵(机泵)一台;CKY―HG(B)脚踏泵二台;手摇泵一台；ZZH1―160型钻机二台；空压机一台；切割机一台；电锤一套；凿毛机二台。
 
4下闸首裂缝灌浆处理施工
     灌浆施工工艺流程为：表面清理→灌浆孔布置及钻孔→凿槽→冲(洗)孔、缝→埋管→嵌缝→压水、通风→灌浆。
4.1  表面清理
     用高压水枪冲洗裂缝表面，将松散的表皮、泥沙、污垢等清洗干净。
4.2  灌浆孔布置及钻孔
      灌浆孔布置是沿缝两侧进行布置，孔距0.5m―1m不等，孔深40cm―180cm，对于孔深大于1米的斜孔中都插入了Φ25的螺纹钢筋。它们经环氧树脂固化后，形成树脂钢筋锚杆，这样将提高断裂面的粘接力。
4.3  凿槽
 沿裂缝两侧凿“V”型槽，槽口宽5cm，深5cm。
4.4  冲孔
     用高压水和高压风轮换冲洗斜孔和骑缝孔以及缝面，将孔内及缝面粉尘冲洗干净，缝面吹干。
4.5  埋管与嵌缝
4.5.1  灌浆管埋设
 先在骑缝孔和斜孔口涂刷聚合物基液，待其发粘后，放入灌浆管，在孔口用聚合物砂浆将灌浆管固定、压实。
4.5.2  嵌缝
    在浅槽内涂刷聚合物基液，待其发粘后，再涂抹嵌缝材料，并抹压密实、平整。
4.6  压水、通风
    对缝面逐孔进行水、风轮换冲洗，风压0.1MPa，查明管道、钻孔、缝面串通及嵌缝外漏情况。若有外漏及时处理。风、水轮换冲洗时间每孔5min，当相邻孔出清水后，再用水冲洗一次即完毕。压水检查设备为CKY―HB(B1)脚踏泵。
4.7  灌浆
 化学灌浆浆材为长科院开发研制的CW系列环氧化灌材料和聚氨酯灌浆材料；化学灌浆设备为CKY―HG(A1)化学灌浆泵(机泵)，CKY―HG(B)脚踏泵；灌浆步骤先采用两边和底板封堵，若灌浆量太大，采取间歇法灌浆。灌浆采用由里及表、由一端至另一端、先灌斜孔、后灌骑缝孔、以单孔和多孔并联灌注进浆方式进行，灌浆结束标准为基本不吸浆，屏浆24小时，随即压力闭浆，封管结束灌浆。对串通不良或其他原因暂时搁置的灌浆孔，在相邻孔灌浆结束后，及时清除孔内浆、水、进行补灌，结束标准同上。每一条缝灌浆结束，浆材初凝后，及时拔出灌浆管，回填聚合物砂浆。本次灌浆从4月13日开始到4月29日结束，共灌入浆材1781.8Kg。
 
5        灌浆效果质量检查
5.1  灌后压水检查
灌浆施工完后7天，选择部分孔进行压水检查，压水设备采用CKY―HG(B)脚踏泵，压水压力0.2MPa，各孔吸水率为0ml/min。
5.2  灌后钻孔取芯检查及芯样力学性能测试
 下闸首灌浆施工完成后21天，在裂缝局部位置打掉嵌缝，可见缝面浆材充填饱满。且在下闸首闸室底板和下闸首下游底板多处钻取芯样检查，裂缝中浆材充填密实。对所取芯样进行抗拉强度(劈裂法)测试，试验结果见表3。
表3 芯样粘抗拉强度(劈裂法)试验结果
Table 3 The result of tensile strength of core sample
样品号 取样部位 抗拉强度(MPa) 备注 
1 下闸首中门槛:距中门槛下游面4.04m,距北面墙6.70m 2.5 裂缝，非粘接面断裂 
2 下闸首中门槛:距中门槛下游面2.23m距北面墙6.60m         1.7 裂缝，粘接面断裂 
3 下闸首中门槛:距中门槛下游面6.42m,距北面墙4.38m 2.3 裂缝，非粘接面断裂 
4 下闸首下游底板:距中门槛下游面4.80m,距北面墙6.46m 3.1 裂缝，非粘接面断裂 
5 下闸首下游底板:距中门槛下游面0.56m,距北面墙7.07m 2.1 裂缝，粘接面断裂 
 
6        结语
    在新城船闸指挥部、湖北交通规划设计院、新城船闸监理部的大力支持和帮助下，我公司从2000年元月3日起，到2000年5月18日，历时4个半月，顺利完成施工任务。、所有检查孔在0.2MPa压力下，压水检查吸水率为零；通过现场钻孔取芯检查，浆液在裂缝中充填饱满，平均抗拉强度(劈裂法)为2.3MPa,由此可以认为此次化灌处理结果已达到业主和设计有关防渗和加固的要求。
 
参考文献：
 
[1] 汪在芹，魏涛等.三峡工程F215断层破碎带灌浆材料实验报告.长江科学院.院编号：99―033
[2] 汪在芹，魏涛等.三峡水利枢纽F215断层破碎带灌注长科院CW化学浆液现场实验研究报告.长江科学院.院编号：200―26