蘇州長江口門水閘安全鑒定及病害處治

■葉小強(qiáng)，杜 玲，薛 錚

■1．蘇州市水利設(shè)計研究院有限公司，江蘇 蘇州 215004;2．蘇州市水利局，江蘇 蘇州 215004

蘇州地區(qū)長江沿線口門防洪閘多數(shù)建于1999年的長江江堤達(dá)標(biāo)建設(shè)期，主要分布在太倉市、常熟市和張家港市三市，作為感潮閘均服役超過10年，并經(jīng)歷了2005年0509號臺風(fēng)“麥莎”及“農(nóng)歷七月初三”天文大潮的雙重考驗(yàn)［1］。為加強(qiáng)水閘安全管理、查明建筑物的實(shí)際工情、保障水閘安全運(yùn)行，各水管單位均開展了水閘安全鑒定工作。

1 長江口門閘概述

1．1 太倉市口門概況

太倉水閘安全鑒定工作以楊林節(jié)制閘為代表，該閘建成于2003年6月，設(shè)計引水流量為220m3/s，排水流量為205m3/s，按六級航道設(shè)計。節(jié)制閘共3孔，總凈寬為20m(5+10+5m)，中孔為通航孔。閘室為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其上下游設(shè)消力池、以及漿砌塊石護(hù)坦、干砌塊石護(hù)坦、防沖槽。上下游兩岸翼墻采用半重力式鋼筋混凝土擋土墻［2］。

1．2 常熟市口門概況

常熟水閘安全鑒定工作以耿涇閘為代表，該閘閘孔寬為6m，系C20鋼筋砼塢式結(jié)構(gòu)，底板面高程0．5m，閘門采用升臥式平面鋼閘門，門頂高程7．4m，采用卷揚(yáng)式啟閉機(jī)啟閉。閘頂上游設(shè)汽-20公路橋一座。上下游翼墻為砼半重力式擋土墻。地基土質(zhì)為粉質(zhì)壤土，采用天然地基［3］。

1．3 張家港市口門概況

張家港閘設(shè)計總凈寬40m，共5孔。基礎(chǔ)采用混凝土方樁復(fù)合基礎(chǔ)方式處理、混凝土板樁防滲，中間倒π型分離式底板，邊跨是連墻式底板。岸墻采用空箱式擋土墻。上下游設(shè)置消力池、灌砌石護(hù)坦。工作橋通航孔為π梁結(jié)構(gòu)，泄水孔為T型梁結(jié)構(gòu)。閘門采用平板鋼閘門，由卷揚(yáng)式啟閉機(jī)啟閉。

2 現(xiàn)狀及安全檢測工程

水閘工程現(xiàn)狀調(diào)查分析主要包括水閘技術(shù)管理現(xiàn)狀、土工建筑物現(xiàn)狀、石工建筑物現(xiàn)狀及混凝土建筑物現(xiàn)狀。各水管單位分別委托了水利部基本建設(shè)工程質(zhì)量檢測中心和揚(yáng)州大學(xué)水建學(xué)院工程測試中心開展了現(xiàn)狀調(diào)查和現(xiàn)場檢測的工作，主要檢測成果見表1。

表1 水閘工程檢測成果一覽表

閘 口檢測結(jié)論張家港閘(1)閘墩、排架、交通橋、胸墻砼強(qiáng)度均滿足要求，碳化深度較小，一般在7mm～19mm之間，主要病害為閘墩撞損、露石、露筋嚴(yán)重。(2)啟閉機(jī)機(jī)架振動、噪音均達(dá)標(biāo)，鋼閘門門體基本無銹蝕，鋼板防腐涂層良好。(3)電機(jī)三相電流、三相電壓不平衡度滿足規(guī)程要求;液壓油溫升符合要求。

由表可知，長江沿線閘口的混凝土質(zhì)量基本完好，但表面均存在砼碳化、露石現(xiàn)象，尤其是通航孔受船只撞損嚴(yán)重;金屬結(jié)構(gòu)防腐涂層保養(yǎng)到位、鋼構(gòu)件銹蝕率在0．025～0．042mm/a之間;機(jī)電設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常，但部分水閘的零部件很難在市面采購、更換，導(dǎo)致零星小修和歲修難以跟進(jìn);下上游連接段河床基本無沖刷、局部有淤積。

3 病害特征及其處治

3．1 混凝土表面裂縫

對于大于0．10mm的裂縫，用EA改性環(huán)氧樹脂材料灌漿;小于0．10mm的裂縫宜用環(huán)氧封閉膠進(jìn)行表面封閉。采用化學(xué)灌漿修補(bǔ)裂縫，一方面是靠粘結(jié)劑的粘接力將結(jié)構(gòu)內(nèi)部組織重新結(jié)合為整體，恢復(fù)應(yīng)有的強(qiáng)度;另一方面阻斷空氣和水份進(jìn)入梁體，避免腐蝕鋼筋和混凝土。

表3 EA改性環(huán)氧灌漿材料主要性能表

灌漿效果可采用兩種方法進(jìn)行檢測，(1)灌漿效果直接檢測法，通入壓力水或壓縮空氣檢驗(yàn)灌漿效果。其方法具體為:打檢查孔(孔徑32mm、孔深100～150mm)后進(jìn)行單點(diǎn)法壓水，壓水檢查壓力位0．3MPa。在穩(wěn)定壓力下，每隔3～5min測讀一次進(jìn)水量，連續(xù)四次度數(shù)中最大值和最小值之差小于1ml/min，試驗(yàn)壓水結(jié)束，取最終值為計算值，技術(shù)透水率(Lu)。合格標(biāo)準(zhǔn)為透水率不大于0．1Lu。(2)灌漿效果儀器法，用超聲波或鉆芯取樣來檢測。超聲波法檢測前后聲波速度的變化來確定灌漿密實(shí)度。鉆芯數(shù)量為灌漿裂縫總數(shù)的10%，沒條裂縫隨即抽取兩個芯樣，取樣深度為結(jié)構(gòu)混凝土厚度，芯樣孔徑為48mm。芯樣可檢查裂縫填充的飽滿度，完整的芯樣可作粘結(jié)抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，檢測粘結(jié)效果。

3．2 沉降縫破損止水

沉降縫止水破損主要是受船撞擊后拉拽脫落、以及表面瀝青老化無法適應(yīng)不均勻沉降的錯縫。主要采取重做外層止水體系，鑿除原沉降縫表面瀝青，采用PUI密封膏進(jìn)行止水密封，修補(bǔ)高程低于常水位。

PUI彈性密封膏是一種聚氨酯彈性密封防水材料，由含異氰酸酯基的聚氨酯予聚體為甲組份和含多羥基化合物、助劑和填料的乙組份組成。它具有優(yōu)異的耐水、耐熱穩(wěn)定性、抗凍(-45℃)及抗撓曲性能，是一種新型優(yōu)質(zhì)大壩嵌縫止水材料，被列為水利部八五重點(diǎn)推廣技術(shù)，經(jīng)工程應(yīng)用表明其施工工藝簡單，冷固化，液態(tài)施工，澆注入縫，可與自然干燥面粘結(jié)牢固，并且價格適中，防水抗?jié)B性能優(yōu)良，是混凝土建筑物變形縫的理想嵌縫材料。技術(shù)指標(biāo)需滿足浸泡6個月抗拉強(qiáng)度為0．16MPa及伸長率不變的耐水性能、300～500%斷裂延伸率、1MPa壓力恒壓88h不透水的不透水性、大于0．2MPa的抗拉強(qiáng)度、大于0．2MPa粘結(jié)面不斷開的粘結(jié)強(qiáng)度、25～-45℃凍融循環(huán)100次性能不變。

3．3 通航孔砼鋼板護(hù)面

由于蘇州地區(qū)水上船運(yùn)頻繁，通航孔砼表面受船只磨損嚴(yán)重，為在不斷航的條件下對其進(jìn)行防護(hù)，建議采用粘貼玻璃鋼法，補(bǔ)強(qiáng)加固材料可選用環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂等膠粘劑和玻璃絲布。粘鋼前混凝土表面應(yīng)清刷干凈和保持干燥，用樹脂膩料找平;有較大裂縫或缺陷時應(yīng)作灌漿處理，玻璃絲布必須除蠟，并用清水漂洗晾干，一次配制膠粘劑和膩料的數(shù)量不宜過多，做到隨配隨用;基面涂刷膠粘劑，粘貼玻璃絲布，粘貼層數(shù)不宜少于3層，各層應(yīng)無氣泡、無折皺、密實(shí)平整;施工環(huán)境溫度宜在10～25℃，不應(yīng)在溫度過高、過低或雨、霧天氣施工;施工結(jié)束后宜干燥養(yǎng)護(hù)不少于3天。

4 結(jié)論

蘇州地區(qū)沿線通江閘作為長江堤防的口門建筑物，常年遭受臺風(fēng)和天文大潮的雙重考驗(yàn)，通過水閘安全鑒定，評定口門閘的安全類別，對加強(qiáng)水閘安全管理、查明建筑物的實(shí)際工情、保障水閘安全運(yùn)行均有關(guān)鍵作用，并采用新材料工藝對發(fā)現(xiàn)的砼缺陷或病害進(jìn)行處治，保證正常運(yùn)行。

［1］水閘安全鑒定規(guī)定 SL214-98［S］．北京:中國水利水電出版社，1998．

［2］柯敏勇，周棟，劉海祥，等．太倉市楊林節(jié)制閘工程安全鑒定報告［R］．南京:南京水利科學(xué)研究院，2011．

［3］葉小強(qiáng)，等．常熟市2011年度中小型水閘安全鑒定工程—耿涇閘安全鑒定報告［R］．蘇州:蘇州市水利設(shè)計研究院有限公司，2011．