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三峡永久船闸地面混凝土缺陷处理技术

摘要：水工混凝土施工，由于结构设计、施工工艺等方面的原因，其质量缺陷难以完全避免。以实例形式系统介绍了三峡永久船闸地面混凝土工程缺陷处理技术，包括表面缺陷、裂缝、止水渗漏及混凝土内部质量检查等，并对其缺陷成因、施工工艺及质量评价进行了详细阐述。实践证明，三峡永久船闸采取的混凝土缺陷处理技术是可行的，其处理效果达到设计要求。没有留下质量隐患。对类似工程如何预防缺陷，出现缺陷如何处理具有一定的借鉴作用。关键词：混凝土；缺陷处理；永久船闸；三峡工程 1 概述　　三峡永久船闸设计总水头为113 m，单级闸室输水最大水头为45．2m。大面积混凝土表面为过流面，为保证安全投入运行，就必须保证混凝土表面平整、光滑、无缺陷。在混凝土施工过程中，由于模板固定不牢、拼接不严、安装不规范等原因造成面板凹凸变形，混凝土振捣不足、不到位等因素造成混凝土出现超出规范要求的气泡、麻面、蜂窝、错台、挂帘、表面凹凸等质量缺陷。为确保船闸长期安全地运行，对其质量进行了认真的检查，然后根据不同情况进行了认真彻底的处理。主要内容有混凝土表面缺陷处理、混凝土裂缝处理、止水渗漏处理及混凝土内部质量检查等。 2 混凝土表面缺陷处理 2．1 缺陷成因　　三峡工程混凝土虽掺加了引气剂，但其气泡问题仍没有彻底解决。　　混凝土施工中不可避免地留下一些缺陷，如钢筋头、定位锥孔、接安螺栓孔等。　　施工工艺不够严谨，如欠振、模板漏浆等造成局部蜂窝、麻面。 2．2 施工措施及施工工艺 2．2．1 分区　　按照运行条件和功能，将需要处理的混凝土分为过流面和非过流面，过流面叉细分为高速水流区和低速水流区。高速水流区主要为闸室输水廊道和各分流口等部位，低速水流区包括底板纵向出水支廊道、上游进水箱涵、下游泄水箱涵等部位，非过流面主要为闸首、闸室边墙等。 2．2．2 施工措施　　外露钢筋头、管件头处理。高速水流区：将钢筋头、管件头用砂轮沿混凝土面切割掉，用电钻凿深25mm后割除钢筋头、管件头，再加凿20 mml深后填预缩砂浆夯实抹平。低速水流区及非过流面：用砂轮沿混凝土面将钢筋头、管件头切除，并研磨到混凝土面以下1～2 mm，刮环氧胶泥抹平。　　麻面、气泡密集区处理。过流面用环氧胶泥进行刮补，非过流面采用麻布砂浆施工工艺进行处理。　　错台、挂帘等处理。采用砂轮打磨，使其与周边混凝土平顺连接。高速水流区顺水流向坡度不陡于1：30，垂直水流向坡度不陡于1：10；低速水流区顺接坡度不陡于1：10；非过流面满足美观要求即可，坡度可放宽至1：1。　　蜂窝、孔洞等处理。将其周边切割成规则形状并凿至混凝土密实面后，分层回填预缩砂浆。 2。2。3 施工工艺　　预缩砂浆施工工艺。① 配合比见表1。② 设计力学指标：抗压强度不小于45 MPa；抗拉强度不小于2 MPa；与混凝土粘结强度不小于1．5 MPa。⑧ 施工工艺要求：修补厚度不小于25 mm；修补部位的老混凝土必须凿毛洗净，修补前要求表面湿润；配制好的预缩砂浆必须在2～4 h内用完，超过时间不准使用；按分层铺料捣实、逐层填补的程序进行。每次每层铺料厚度20－30mm，用木锤捣实至表面出现少许浆液，各层用钢丝刷刷毛以利结合，表面要求抹光。修补完成后，保湿养护7 d。　　　　　　环氧胶泥施工工艺。① 配合比见表2。② 设计力学指标：抗压强度不小于45 MPa；与混凝土粘结强度不小于2．5 MPa。③ 施工工艺要求：修补基面必须清理干净，保持干燥；修补时用抹刀将胶泥涂抹在粘结面上，来回刮或挤压，将气体排出，以保证填充密实，胶泥与混凝土面粘结牢固，最后进行收光。　　麻布砂浆抹面施工工艺。① 配合比见表3。② 施工工艺要求：当基面呈湿润状态时，即可用干净的麻袋片粘托砂浆用力抹涂，抹面时应采用螺旋形抹压，以填满基面缝隙；上述工序完成后，根据环境温度，静待0．5—1 h，然后用同比例干料进行1次抹面，以使砂浆变硬找平；待终凝后保湿养护7 d。　　　　　　　　 2．3 质量检查和评价　　质量检查采取现场目视、锤击，并根据过程控制情况结合现场拉拔检测进行检查。修补后的混凝土表面平整，与老混凝土结合紧密，锤击声音清脆。根据现场拉拔检测结果，粘结强度满足设计要求。　　永久船闸混凝土表面缺陷处理现场严格按照有关要求进行过程控制，表面平整度和修补材料的强度、同混凝土本体的粘结强度等经检查符合设计要求。对安全运行无影响。 3 混凝土裂缝处理 3．1 缺陷成因　　一些部位分缝分块尺寸过大，结构薄弱且应力集中。　　温控措施不到位。混凝土内外温差较大，造成温度裂缝。 3．2 裂缝分类　　裂缝分类按照钢筋混凝土的裂缝分类标准执行，见表4。　　　　 3．3 施工措施　　按照灌浆→嵌缝充填→表面喷涂与粘贴的程序进行处理。　　裂缝灌浆。对于具有一定可灌性的I类缝及Ⅱ类缝，采用骑缝孔或缝口贴嘴方式灌注。对于Ⅲ、Ⅳ类裂缝采用骑缝孔与斜孔相结合的方式灌注。灌浆材料采用环氧树脂LPL、CW等。　　嵌缝。过流面采用环氧砂浆，非过流面采用KB胶泥。　　表面喷涂与粘贴。过流面采用3液2布，非过流面坎上水深5 m以下采用2液1布，其它部位采用表面涂刷渗透结晶防水材料KT1。 3．4 施工工艺　　布孔、钻孔、及封缝。骑缝孔孔深10—20cm，孔距50锄；斜孔问排距60 cm，上下排交错布置；骑缝孔钻孔采用ф80mm电钻，斜孔深度较大时可采用小口径风钻；采用环氧胶泥封缝。　　灌前冲洗及试压。湿缝采用风、水轮换冲洗，水压0．3MPa，风压0．15 MPa，干缝仅采用压缩空气吹净粉尘和碎屑，风压0．2 MPa；管嘴及缝口封闭后应进行压水检查，压力0．3 MPa，发现外漏予以修补。　　灌浆。按照自下而上、从一端向另一端的顺序依次灌注。灌浆压力开始0．2—0．3 MPa，进浆速度小于10 mL／min时将压力提升至0．4—0．5 MPa，持续灌注20 min后结束灌浆 3．5 质量检查和评价　　对工、Ⅱ类裂缝及闸室边墙层间缝，每个分部工程抽取2条进行钻孔单点法压水检查，对闸首边墙、第1分流口边墙、底板廊道等部位的Ⅲ、Ⅳ类裂缝需进行取芯检查，观察浆液充填情况并进行单点法压水。对取芯芯样进行劈拉试验。　　取芯检查。Ⅲ类裂缝在29个部位29条裂缝完成42个取芯孔，混凝土层间缝在7个部位7条裂缝完成l0个取芯孔。浆材充填和粘结情况较好，合格率100%。　　压水检查。在34个部位的35条混凝土裂缝完成65孔压水检查，其中64个孔压水透水率小于0．1 Lu。在23个部位23条混凝土层问缝完成42个孔的压水检查，全部满足设计要求。混凝土裂缝化灌后钻孔取芯压水。芯样密实，压水透水率均小于0．1 Lu。　　劈拉试验。根据取芯情况选取了4个芯样做劈拉试验，从试验结果看，最大抗拉强度1．665 MPa，最小抗拉强度0．89 MPa。平均抗拉强度1．36 MPa。　　处理后的裂缝经现场表面验收、随机钻孔取样、压水和芯样力学性能检测等方法检查，结果表明：处理后的裂缝表面干燥，无渗出物，内部浆液结石充填、胶结、扩散情况良好，缝面粘结强度合格，压水透水率均小于0．1Lu 。通过敲击和拉拔试验，表明嵌缝质量满足要求。同时也起到了封闭裂缝、防止结构钢筋锈蚀的作用，增强了混凝土的抗蚀、抗渗能力和整体性、耐久性处理结果满足设计标准要求和安全运行条件。 4 混凝土止水渗漏处理 4．1 缺陷成因　　水平止水的下侧混凝土客观上难以保证同止水的紧密结合。　　混凝土浇筑时止水周围骨料集中、处理不彻底形成渗漏通道。 4．2 止水渗漏检查　　首先对止水检查槽的通畅性进行通水检查，堵塞部位经钻孔疏通恢复畅通。再对已施工完毕的闸室边墙、底板止水区进行压水检查。设计压水检查标准：渗水量在0．5 MPa压力下超过3 L／min，或在0.3 MPa压力下超过2 L／min时，须进行防渗处理。 4．3 施工措施　　根据船闸地面工程各部位结构缝渗漏的具体情况、运行条件和处理条件，分别采取在缝口表面封堵和灌填止水检查槽相结合的处理方法。具体处理方法为：　　底板顶面。采用I型表面封堵方案，即缝口切槽嵌填SR2止水材料加粘贴防渗盖片再加混凝土防护板进行处理。底板纵缝要求通长进行处理，横缝只处理底板顶面的铜止水段。　　底板输水廊道。采取将底板止水检查槽分段堵塞后。对止水检查槽灌注LW材料回填处理。　　闸室边墙。采取在迎水面缝口设置Ⅱ型表面封堵的方案，即“缝口切槽嵌填聚硫密封胶”进行处理，并与底板I型表面止水衔接。处理范围为：压水检查合格的结构缝只处理到底板面以上2 m，压水检查不合格的结构缝则处理到闸顶以下3 m。 4．4 施工工艺　　以有中支廊遭的底板止水分区为例进行介绍。　　封闭孔施工。在闸室底板中支廊道两侧各布置1个封闭孔，封闭孔为骑缝孔，孔径60 mm，孔深75 cm，封闭孔采用SGZ一ⅢA型钻机造孔。　　灌浆孔施工。灌浆孔则在底板顶面中支廊道两侧各打1个30℃的斜孔，孔径60 mm，孔深1．5 m，在中支廊道底板上钻1个斜孔，孔径60 him，孔深1．3 m，确保斜孔与止水检查槽连通，采用SGZ一ⅢA型钻机造孔，造孔完成以后则将30 cm长的钢管缠棉纱后塞入孔内，再用水泥砂浆将钢管与孔之间的缝隙封堵密实，再外接闸阀和15 cm长的钢管。　　封闭孔封堵。将海绵塞入孔内后，用钢钎将海绵捣入孔底左右两侧，然后灌注弹性聚氨脂砂浆封堵，孔口采用环氧砂浆封堵。另将基础排水廊道内止水检查槽引管采用弹性聚氨脂砂浆封堵。　　压水检查。封闭孔材料凝固后，采用3台HY一2型电动化学灌浆泵灌注0．3 MPa的压力水进行检查，即每1个斜孔作为1次进水孔进行压水，每次压水均安排人员进入基础排水廊道内观察是否漏水。　　风吹干止水检查槽。采用压力风从顶部两侧斜孔同时进入，中支廊遭内斜孔排水排气，将积水吹干。　　LW灌浆。中支廊遭布置l台HY一2型电动化学灌浆泵，底板上出浆孔处备用2台。灌浆开始压力为0．2 MPa，首先在灌区内注入丙酮20 kg，接着灌注LW原浆，在出浆孔流出原浆后关闭该孔闸阀进行闭浆，压力为0．4 MPa，不吸浆时稳压延续20 min后结束。 4．5 质量检查和评价　　对于压水超标或存在渗漏的底板廊道段止水检查槽，由于外侧处理难以进行，且对混凝土损伤大，采用对其两端进行局部封闭、然后用弹性聚氨酯LW进行灌浆处理的方法。灌浆后取芯检查，LW固结良好，结石充填饱满，说明处理是成功的。对于边墙止水，用聚硫密封胶进行表面封堵，上端部采用封闭孔进行封闭。底板以上2 m全部处理，对于压水超标或表面发现渗漏的，处理到闸顶3 m以下。该处理方法重点突出，各个处理段之间形成了可靠连接，能有效减少渗漏量，确保船闸长期安全运行。　　从检查部位的检查结果看，浆液充填、胶结、扩散良好，能起到封闭、防渗作用。增强了止水的抗渗能力和耐久性，满足设计要求和系统安全运行条件。 5 混凝土内部质量检查 5．1 缺陷成因　　浇筑手段的限制，造成覆盖速度慢，层间结合不好。　　施工工艺不严谨，局部漏振、欠振造成混凝土内部局部架空。　　供料影响，由于98．7拌和系统供料紧张，混凝土运输车辆排长队等料，造成间歇期过长，层间结合不良。 5．2 检查方式　　混凝土密实性检查主要通过白检孔、终检孔钻孔检查及部分无损检测进行。　　自检孔。白检孔钻孔由承包单位在监理工程师批准后进行。地面工程重点在挡水坝段、闸首和闸室边墙迎水面部位钻孔检查。　　终检孔。为了对三峡水利枢纽主体工程混凝土进行全面质量鉴定，对主体工程大体积混凝土按5 ~10 m/万m3取芯的标准布置混凝土质量终检孔。终检孔要求在主体工程施工单位自检合格的基础上，由业主组织设计、监理等单位按全面性、随机性并兼顾针对性的原则布孔。芯样性能检测由业主试验中心承担。　　无损检测。考虑到船闸的结构特点及检查条件，结构混凝土检查可采用无损检测，无损检测结果提示有异常区域者则应进行钻孔检查。 5．3 检查孔施工方法及质量标准　　检查孔施工方法。检查孔一般采用机钻孔，孔径76一110 mm的双管单动钻具取芯。测定芯样物理力学性能及耐久性的芯样均采用机钻施钻，孔径168 mm，其数量占总孔量的20% 一30%。对于结构混凝土中的检查孔，宜采用56 mm风钻孔。　　检查孔质量标准要求。钻孔取标准，芯样采取率不小于98%，获得率不小于95% ，RQD值大于80%。芯样物理力学性能的测试，抗压强度不低于设计强度，强度保证率P≥80%，强度离差系数CV <0．18。对所有检查孔均需进行压水检查。挡水坝上游、直立墙迎水面防渗层透水率不大于0．3 Lu，内部混凝土0．5-1．0 Lu。根据压水检查孔资料，在透水率较大、混凝土芯获得较低的孔段选取部分检查孔，进行孔内电视、声波等物探测试。 5．4 检查孔的处理　　对于超过检查标准的孔，应在其周边加密布置检查孔，以确定局部架空范围，按Ⅲ类孔进行补强灌浆处理。　　对于未超过检查标准的检查孔，可直接灌注0．5：1浓浆作封孔处理。封孔处理注浆压力为0．2—0．4 MPa，待回浆管出浆比重达到0．5：1，管口压力达到0．4 MPa后，再闭浆10 min即可结束。　　对于表层混凝土有抗冲耐磨要求或防渗要求的部位钻孔，封孔或灌浆处理完成2 d后，凿除钻孔表面20mm的水泥结石，采用环氧砂浆回填。 5．5 混凝土内部质量评价　　自检孔钻孔取芯情况较好，采取率均在98%以上，获得率均在95%以上，芯样完整光滑，芯样多呈长柱状，局部短柱状，最长取芯达10 m。对所有孔位进行压水，透水率均不大于0．1Lu，满足设计要求。终检孔经孔内电视、无损物探测试、芯样物理力学试验，表明混凝土整体质量较好。个别超标孔经扩大检查范围和灌浆处理后，消除了结构混凝土内部隐患，加强了混凝土强度。　　自检孔芯样抗压强度检测共54组，平均强度在43．53~89．03 MPa，芯样抗渗指标平均渗水高度54．2 mm，大于设计指标S10；终检孔芯样抗压强度检测共6组，平均强度在45．4—75．0 MPa。　　从自检孔和终检孔取芯、压水、抽水、孔内录像、力学性能检测等情况来看，混凝土质量总体良好，混凝土内部质量满足设计要求，证明船闸工程混凝土密实性良好。 6 结语　　三峡永久船闸混凝土缺陷处理具有工程量大、范围广、难度高的特点，施工前，业主组织相关人员对葛洲坝1、3号船闸，五强溪船闸进行了调研，制定了较为先进可靠的处理方案，并进行了现场试验，为正式施工积累了丰富的工程经验。从2001年下半年起，在1 a多的时间里，对船闸混凝土工程质量进行了深入系统的检查，表明混凝土质量总体良好，对发现的各种质量缺陷经过认真处理后达到了设计要求，为工程顺利验收创造了良好条件。三峡永久船闸已于2003年6月建成并投入试运行，试运行期间船闸运行状况良好，各项技术指标符合设计要求，各项监测指标均在正常范围，试运行期排干船闸内水体检查，没有发现新的质量问题。2004年7月8日，三峡永久船闸通过了国务院三峡通航验收委员会主持的通航验收，按期实现了正式通航。

原作者：齐建飞

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发布：2007-08-14 12:49 编辑：泛普软件 · xiaona [打印此页] [关闭]

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