沿海地区挡潮闸综合防护处理技术

江苏省射阳县水利局五岸灌区供排水管理中心 戴庆红

1 沿海地区挡潮闸建设技术简介

沿海挡潮闸是指建于沿海地段或河口附近，用来挡潮、蓄淡、泄洪、排涝的水闸。涨潮时关闭闸门，防止潮水倒灌进入河道，拦蓄内河淡水，满足引水、航运等的需要。退潮时，潮水位低于河水位，开启闸门，可以泄洪、排涝、冲淤。挡潮闸具有双向挡水，操作频繁等特点。闸室一般采用胸墙式。当兼有泄水和通航任务时，宜采用开敞式。由于潮汐影响，闸门上承受强烈的涌潮冲击力，故宜采用平面闸门。为尽量减少河道的进潮量和淤积量，挡潮闸宜建于海岸稳定的河口附近。因沿海一带地基多为粉、细沙或淤泥质粘性土，地基承载力小、压缩性大、抗冲能力低、抗滑性能差、遇到地震容易液化等，为保证闸室和闸基的稳定，防止地基产生较大沉陷或不均匀沉陷而影响闸室结构安全，挡潮闸一般采用轻型结构，并适当延长底板及铺盖的长度。对松软地基，需进行加固处理。由于挡潮闸的闸下水位受潮汐影响，闸的孔径需按过闸水流为非恒定流计算确定。大型挡潮闸的水力设计，应做水力模型试验验证。挡潮闸下游比较普遍存在淤积问题，由于沿海各地的潮汐类型及其挟沙能力，与河道的来水量及含沙量等各不相同，造成河口及海岸的淤积变化也不一样，情况较为复杂，应充分考虑采取妥善措施解决闸下淤积问题。

过去由于对水工钢筋混凝土工程的耐久性认识不足，对混凝土的要求只注意到抗压强度和抗渗性能，对其强度要求一般为R140或R170，对抗渗一般要求S4或S6，而对抗冻融性能只要求达到D50，在施工中一般也未掺用加气剂或减水剂等外加剂。近年来我们对沿海挡潮闸进行了全面调查，并以回弹仪测验了这些挡潮闸的混凝土强度，用酚酞试液测验了其碳化深度。通过调查发现，几乎每座挡潮闸都出现了诸如：工程老化、碳化严重，交通桥梁裂缝丛生，钢筋裸露锈蚀，启闭机运转不灵活，闸门锈蚀穿孔难以修复等问题。因此，不得不进行除险改建。针对挡潮闸地处沿海的特点，改建设计以防止混凝土的碳化，防止混凝土在海洋环境中受氯离子的侵蚀，提高混凝土的防腐蚀性能，保证建筑物有更长的耐久性为目的，采用了补偿收缩砂浆喷涂、防腐蚀双掺及钢筋气压焊、综合蓄热法施工等多种新材料和新技术。

1.1 补偿收缩水泥砂浆喷涂技术

1.1.1 补偿收缩水泥砂浆的配合比

补偿收缩水泥砂浆是在普通砂浆中掺加一种复合添加剂，使砂浆拌和物和易性、粘接强度大大改善，具有适度膨胀、补偿收缩、高强度、高密实度、抗裂、抗碳化、抗氯离子渗透等优点。其变形性能与基础混凝土接近，是混凝土薄层修复的一种理想材料，本次改建工程对挡潮闸旧闸墩表面进行了补偿收缩砂浆喷涂处理。这种砂浆可人工压抹进行小面积修补，也可采用湿法喷射大面积施工。此外，水泥宜用525或425普通硅酸盐水泥；砂子宜用质地优良的中砂，含泥量不得大于3%，云母含量不得大于2%，粒径大于8mm的粗粒应筛除；复合添加剂采用了早强性复合添加剂。

1.1.2 施工要点

基底处理：旧混凝土表面应彻底凿毛，混凝土内钢筋裸露锈蚀时应凿出锈蚀钢筋，彻底除锈，因钢筋锈蚀而污染变色的混凝土也应凿除，喷涂前一天将施工基面洒水湿润，达到饱和面干状态。

砂浆拌和：按重量法称料，砂浆拌和时间较常规增加60s。

喷涂施工：将拌好的砂浆运至灰浆泵料斗的振动筛上，筛除8mm以上粗粒，然后开动灰浆泵及空气压缩机，砂浆由灰浆泵通过输送胶管由喷头喷出，喷头与喷射面距离20～30cm，喷射角度为70～80°，空压机压力要稳定在0.6MPa左右，施工中应注意，灰浆泵应安装在坚实的地面上，胶管铺设应尽量减少拐弯并增大弯曲半径，喷射砂浆前应检查机器各部位是否正常，并进行泵送水试验或用泵送石灰膏进行润管，喷射过程中应尽量减少中停次数，当修补厚度超过3cm时应分两层施工，第二层需待第一层八成干时施工，局部坑洞也应提前抹砂浆处理，不宜一次喷涂太厚，工作完毕后，应将泵内外冲洗干净，泵内的冲洗采用泵送水的方法，即将料斗加满水，开启灰浆泵使余料随水排出。

抹面及养护：喷射完毕后应及时抹面，工艺同普通砂浆，砂浆终凝后即应喷雾养护24h，后改为喷水养护共计14d。

2 防腐蚀双掺技术和外涂技术

2.1 双掺技术

混凝土双掺技术是在混凝土中掺用混合材料，如粉煤灰，同时掺用外加剂，通过增加混凝土的密实性和改善混凝土的孔隙结构来防止混凝土的碳化和防止混凝土在海洋环境中受氯离子的侵蚀，从而保障沿海挡潮闸在海洋环境中有更长的耐久性。挡潮闸交通桥在海洋环境中仅经过20多年的运行即成为危桥，改建前检测主梁平均混凝土强度13.5MPa，低于设计强度，平均碳化深度26.8mm，均大于钢筋保护层厚度，梁体裂缝丛生，混凝土剥落严重，钢筋裸露锈蚀，已危及交通安全。改建工程在交通桥和机架桥中采用了双掺技术。

2.2 外涂技术

采用HZ902型环氧厚浆涂料，对交通桥及排架柱混凝土表面进行了喷涂处理。施工中采用了高压无气喷涂新技术。高压无气喷涂是涂料涂装的一项新技术，它以压缩空气作动力，驱动高压泵，利用高压泵的汽缸和柱塞缸的面积差使涂料增压至15～25MPa，然后通过特殊的喷嘴喷出，当涂料喷到大气中时，立即剧烈膨胀，雾化成微细颗粒的扇形气流喷向结构表面，由于柱塞缸内无空气交换，喷出的涂料中不含有空气，故称为高压无气喷涂。

3 UEA型混凝土膨胀剂的应用

混凝土膨胀剂是在膨胀水泥基础上发展起来的外加剂，它的主要作用是在水泥水化、硬化过程中使混凝土体积适量膨胀，从而弥补混凝土硬化过程中的体积收缩，起到抗裂防渗作用，本次挡潮闸改造工程，闸墩、闸底板均存在新旧混凝土垂直结合缝，为防止在新旧混凝土结合面由于新浇混凝土的收缩产生裂缝，在闸底板、闸墩混凝土中掺用了UEA型混凝土膨胀剂。

施工时须注意以下事项，（1）膨胀剂的掺量按内掺法计算，即：掺量（%）＝膨胀剂／（水泥＋膨胀剂）×100%；（2）特别重视对老混凝土结合面的处理，应预先去污、彻底凿毛，在浇筑混凝土前24h洒水湿润达饱和面干状态；（3）膨胀剂称量应准确无误，施工现场可加工固定体积的木盒称量，以提高效率；（4）膨胀剂以干料与水泥等一起加入搅拌机，搅拌时间适当延长；（5）加强养护，养护时间不少于14d，14d内混凝土要经常保持湿润状态；（6）膨胀剂要存放在干燥场所，切勿受潮，已受潮结块的膨胀剂不得使用。