弹性环氧材料在南通节制闸底板沉降缝修补工程中的应用

李冬明何遵宝陈 伟邱旭东

弹性环氧材料在南通节制闸底板沉降缝修补工程中的应用

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一、引言

弹性环氧材料近年来在水利工程沉降缝检修中应用较多，但大多由潜水员在水下进行施工，局限性较明显。2013年1月，在南通节制闸水下检修过程中，施工人员先通过气压沉柜形成底板局部无水状态，再对底板沉降缝进行灌注弹性环氧材料施工，其施工过程直观、质量可控，弹性环氧材料性能得到充分发挥。修补后的底板沉降缝历经引潮多次运用后，再用气压沉柜进行检查，发现弹性环氧材料与底板粘结强度、弹性均良好，满足设计要求。

二、工程概况

南通节制闸建成于1960年7月25日，引灌范围有启东、海门、通州三县及南通市城区，受益面积273万亩农田，排涝范围有通州、海门两县及南通市郊区等部分地区，排涝面积约64万亩。全闸共23孔，每孔净宽4.0m，总宽115.6m。设计最大引水流量为460m3/s，实际最大引水流量为953m3/s；设计最大排涝流量为650m3/s，实际最大排涝流量为1370m3/s。

2011年该闸水下检查发现闸室底板存在沉降缝内填料部分流失等问题。为消除安全隐患，维护工程完整，经上级部门批准，2013年3～4月实施了以加固闸室沉降缝水平止水为主的水下检修。

三、施工方案的比选

1.施工方案一

底板形成无水状态后，先用钢丝刷等工具完全清除沉降缝水平止水以上填料、杂物等，再嵌填遇水膨胀橡胶条，上封PBM-3聚合物砂浆。此方案充分利用了遇水膨胀橡胶条遇水止水、PBM-3聚合物砂浆抗渗等级高的优点。PBM-3聚合物砂浆粘接强度虽大于2.0MPa，但当底板两侧发生不均匀沉降时，势必会让封面的聚合物砂浆产生裂缝，水渗入沉降缝内，橡胶条遇水膨胀，膨胀率超过一定程度时，只会向上膨胀顶翻砂浆，引潮或排水时水流冲刷，砂浆层流失，进而橡胶条被冲走，失去止水效果。

2.施工方案二

此方案在实施方案一的基础上，在沉降缝的表面加设橡胶压板，橡胶压板与底板的固定依靠膨胀螺栓。此方案保留了方案一的优缺点，同时又增加了施工难度，增加了施工造价。

3.施工方案三

沉降缝的设置是为了避免闸室因地基不均匀沉降及伸缩变形而产生裂缝，原先沥青填料变形性能强，强度较弱，所以这次修补用材料必须考虑其变形性，同时也必须考虑其强度。根据施工单位多年的施工经验及与材料设计研究单位的探讨，考虑采用弹性环氧材料进行修补。

弹性环氧材料是一种水下混凝土沉降缝浇注材料，具有一定的弹性，能适应沉降缝的变形需要，同时又在水下与混凝土有良好的粘结性能，能满足水闸引、排水过程中高速水流冲刷时材料的稳定性。该材料由A、B两组份组成，A为主剂，B为固化剂，使用时将两组份按厂家要求的比例混合均匀后，倒入清理干净的水下混凝土沉降缝中即可，施工方便。固化时间和气温有关，但都可在1天内固化。根据材料生产单位在水下环境中进行模拟试验，其主要性能指标如下表1。

根据类似工程使用经验，沉降缝施工完毕后，静水养护48小时，即可进行闸门控制运用，不影响弹性环氧材料粘结效果。

从方案一、二、三的比较中，不难看出方案三的适用性最强，因此南通节制闸底板沉降缝修补采用方案三。

四、沉降缝施工工艺

1.工艺流程

南通节制闸底板沉降缝填料流失，为恢复原有填料止水效果，需对沉降缝进行处理，处理步骤有：施工准备→缝面清理→高压水清洗缝面→弹性环氧材料灌注→复检→竣工验收。

2.施工准备

南通节制闸底板水下检修采用了气压沉柜施工设备，通过其可在底板上形成无水状态，施工人员进入沉柜内，通过过渡仓进入底板施工面。

3.缝面清理

由于沉降缝两侧混凝土可能有原先的填充料吸附在混凝土表面，为增加弹性环氧材料与混凝土的粘接性能，必须对其清理，同时将缝内沉淀物清理出缝体。缝面清理主要用扁錾子和穿心起子，剔除缝中杂质及松动老化层，清除过程中，到止水铜片附近时便细心轻敲，做到不伤损止水铜片，然后用高压水将缝冲洗干净。

表1 主要性能指标表

4.高压水、风清洗缝面

缝面清理完成后，采用高压水、高压风轮流冲洗的方法对缝面进行清洗，高压水清洗时用高压水枪沿缝口往一个方向进行冲洗，高压风清洗时在风管头部安装一根1m长的细金属管，以便能够伸进缝内进行冲洗，高压风可以将缝底部的垃圾带出，以达到彻底清洗沉降缝的目的。

5.弹性环氧砂浆浇筑

沉降缝清洗完成后应随即浇筑弹性环氧材料，如果清洗完成后由于某种原因浇筑暂停时在下次浇筑前需再次清洗缝面。在施工船上拌制好弹性环氧材料后采用料桶送至浇筑部位进行灌注，采用专门的漏斗放在伸缩缝上，缓慢地通过漏斗向沉降逢内进行灌注，直至与两侧的混凝土面齐平，沉降缝在斜面部位时可采用在表面覆盖一层油毛毡的方法确保浇筑后的沉降缝与混凝土面形状保持一致。

6.复检、竣工验收

已修补的沉降缝，经历引潮、排涝后，再由气压沉柜进行复查，对其修补质量进行检查，最后由业主组织验收，验收时施工单位提交每个修补部位的影像资料。

本次工程完成11条闸底板沉降缝修补，每条长度18.2m共计200m，消耗弹性环氧材料200kg。工程完成一个月后竣工验收，由气压沉柜进行复查后发现已修补的底板沉降缝中环氧材料与原底板混凝土粘结牢固、表面光滑，达到设计要求。

五、结语

本文通过弹性环氧材料在南通节制闸闸室底板沉降缝水平止水修复中的使用，就弹性环氧材料的性能、施工工艺进行了论述，认为其在水利工程检修中的应用前景良好，值得在类似工程中推广使用

1.南通市节制闸管理所 226005 2.江苏省淮阴抽水站管理所 223100 3.江苏省江都水利工程管理处 225200 4.南通市水利局工程管理站 226001）