某洪渡槽裂縫原因淺析及處理措施

曹宏亮

1 工程簡述

1.1 工程概況

新建察渠某排洪渡槽位于新疆地區(qū)某攔河引水樞紐及北岸干渠工程新建察渠第一標(biāo)段。設(shè)計(jì)為3跨,每跨長度為15.65 m,其中槽身段均為C30鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),渡槽寬度為6 m,渡槽深度為3 m,渡槽縱坡為 1/200,設(shè)計(jì)洪水流量 53.04 m3/s,洪水頻率為30年一遇,設(shè)計(jì)水深1.753 m,設(shè)計(jì)流速5.04 m/s。

1.2 工程施工情況

渡槽槽身底板及梁的模板制安：模板支撐用φ 50鋼管,鋼管豎向間排距為0.8 m,縱橫向間排距為0.8 m,支撐系統(tǒng)形成滿堂架鋼管架支撐,支撐系統(tǒng)內(nèi)豎向受力鋼管基礎(chǔ)為砂礫石,鋼管底部墊5 cm厚的木塊。模板采用鋼模板,支設(shè)時(shí)底梁及底板按跨度0.3%起拱。

排洪渡槽主梁為“U”形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),施工采用主梁分層實(shí)施方案。其中一期主梁高1.05 m,渡槽底板混凝土與其同時(shí)澆筑;二期主梁高2.75 m,與渡槽頂部拉梁及人行道板混凝土同時(shí)澆筑;拌合設(shè)備采用兩個(gè)350自落式攪拌機(jī),運(yùn)輸采用手推車配合人工入倉,混凝土澆筑強(qiáng)度為5 m3/h,每倉混凝土方量為56.3 m3。

渡槽 0-007.825～0+007.825段底板于2008年 3月12日北京時(shí)間10：00開始澆筑,并于晚18：00結(jié)束,當(dāng)日氣溫為0℃～11℃,澆筑混凝土的坍落度平均在5 cm～6 cm。

渡槽0-023.475～0-007.825段底板于2008年3月 14日北京時(shí)間11：00開始澆筑,并于晚24：00結(jié)束,當(dāng)日氣溫為1℃～16℃,澆筑混凝土的坍落度平均在5 cm～7 cm。

渡槽 0+007.825～0+023.475段底板于2008年 3月19日北京時(shí)間 9：00開始澆筑,并于晚 23：00結(jié)束,當(dāng)日氣溫為 4℃～19℃,澆筑混凝土的坍落度平均在6 cm～7 cm。

2 裂縫檢測(cè)結(jié)果簡介

2008年 3月 20日施工單位對(duì) 0-007.825～0+007.285主梁底部斜模進(jìn)行拆模(混凝土澆筑完畢第8天,混凝土試塊7 d抗壓強(qiáng)度為設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%),梁上有多道豎向裂縫,中部節(jié)間較兩側(cè)節(jié)間裂縫數(shù)量多、裂縫寬度明顯,裂縫為“上小下大”型裂縫,裂縫延伸及渡槽底板,最大裂縫寬度約為0.35 mm,部分裂縫貫通大梁截面。現(xiàn)階段已澆筑完成的一期主梁產(chǎn)生裂縫數(shù)量、長度及主梁撓度實(shí)測(cè)值如下：

0-007.825～0+007.825段一期主梁上共有裂縫44道,裂縫長度為：1.75 m～0.3 m,主梁中部撓度分別為64.5 mm,59 mm。

0-023.475～0-007.825段一期主梁上共有裂縫37道,裂縫長度為：1.75 m～0.3 m,主梁中部撓度分別為44.5 mm,43 mm。

0+007.825～0+023.475段一期主梁上共有裂縫41道,裂縫長度為：1.75 m～0.3 m,主梁中部撓度分別為46 mm,42 mm。

3 裂縫產(chǎn)生誘因分析

3.1 對(duì)混凝土骨料、鋼筋、外加劑等原材料的檢測(cè)

施工前對(duì)粗、細(xì)骨料、水泥、外加劑進(jìn)行了檢測(cè),檢測(cè)結(jié)果符合SL 207-82水工混凝土施工規(guī)范。渡槽鋼筋的位置、型號(hào)、數(shù)量基本符合設(shè)計(jì)圖紙的要求。

3.2 對(duì)混凝土強(qiáng)度的檢測(cè)

對(duì)渡槽留置的混凝土試塊進(jìn)行28 d強(qiáng)度抗壓檢測(cè),實(shí)測(cè)強(qiáng)度平均值41 MPa,滿足C30強(qiáng)度的設(shè)計(jì)要求。

3.3 對(duì)排洪渡槽結(jié)構(gòu)分析

1)渡槽主梁為“U”形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),渡槽主梁、底板、拉梁及人行道板為共同受力體系,而由于渡槽分期澆筑,導(dǎo)致渡槽壁位置主要受拉的彎起鋼筋未發(fā)揮作用。2)渡槽一期主梁及底板混凝土模板支撐體系在冬季實(shí)施,模板支撐體系位于凍土層上,而渡槽底板及一期主梁混凝土澆筑時(shí)間段為2008年3月11日～19日,當(dāng)時(shí)溫度為2℃～20℃,故在混凝土養(yǎng)護(hù)期模板支撐系統(tǒng)由于基礎(chǔ)凍土層融化而下沉,二期主梁及上部結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土未實(shí)施,未到齡期的一期主梁過載引起裂縫。

4 槽身裂縫對(duì)渡槽使用的危害、補(bǔ)救及預(yù)防裂縫發(fā)生的措施

4.1 裂縫的危害

1)在混凝土未達(dá)到設(shè)計(jì)齡期前,渡槽主梁產(chǎn)生裂縫及撓度,會(huì)降低混凝土對(duì)鋼筋的握裹力;2)主梁產(chǎn)生貫穿裂縫,使鋼筋同外界空氣接觸,使鋼筋更易銹蝕;3)降低工程的使用壽命。

4.2 裂縫的修補(bǔ)措施

4.2.1 對(duì)槽身底板及主梁支撐系統(tǒng)基礎(chǔ)面進(jìn)行處理

首先在渡槽底板支撐系統(tǒng)基面沿縱向每80 cm設(shè)一混凝土支墩,尺寸為1.2 m×0.6 m×0.3 m,并沿縱、橫方向按 80 cm加密豎向鋼管支撐。

4.2.2 對(duì)混凝土施工縫、鋼筋、底板凹洼不平處進(jìn)行處理

1)人工采用錘、鋼釬將施工縫部位的混凝土表層砂漿、松動(dòng)的石子全部清除,直到露出新混凝土面,將各類雜物清除干凈。2)人工用鋼刷對(duì)鋼筋進(jìn)行除銹處理,除銹完成后取樣對(duì)鋼筋進(jìn)行抗拉試驗(yàn)。3)采用C40 F200 W6的細(xì)石混凝土,對(duì)底板中凹洼不平處找平,找平要滿足底板縱坡設(shè)計(jì)要求。

處理加固后進(jìn)行渡槽側(cè)壁的澆筑,待渡槽側(cè)壁與主梁形成共同工作體系,且側(cè)壁混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后,對(duì)渡槽主梁裂縫采用剛性化學(xué)灌漿(無損貼嘴化學(xué)灌漿法)處理。無損貼嘴化學(xué)灌漿法的施工流程為：注漿嘴加工→打磨→沖洗→裂縫描述→貼嘴→封縫→壓風(fēng)檢查→灌漿→灌漿嘴清除→質(zhì)量檢查。

4.3 槽身裂縫的預(yù)防

將渡槽主梁及底板模板支撐系統(tǒng)改為土?；A(chǔ),具體操作如下：待基礎(chǔ)混凝土澆筑完畢達(dá)到一定強(qiáng)度后,將渡槽槽身底板位置底部全部用砂礫石填筑起來,兩邊各超填4 m(作為施工面),填筑時(shí)要分層壓實(shí)(相對(duì)壓實(shí)度大于0.75),填至槽殼底部高程。槽殼底模采用土模在土面上做出槽殼底部初型,高程比槽殼低5 cm,之后采用水泥砂漿找平,高程與渡槽底板及主梁底部高程保持一致,同時(shí)為了更易脫模,應(yīng)在砂漿面上鋪設(shè)一層地板革。

該方法在新建察渠其他排洪渡槽工程中應(yīng)用,取得了很好的效果,待達(dá)到混凝土設(shè)計(jì)齡期拆模后渡槽底板均無裂縫產(chǎn)生。

5 結(jié)語

混凝土結(jié)構(gòu)中表面裂縫是一種普遍存在的現(xiàn)象,一旦發(fā)展成破壞性裂縫對(duì)建筑物危害巨大。在現(xiàn)場施工中要根據(jù)不同的情況、不同的施工方法,有效控制混凝土梁裂縫的產(chǎn)生,以預(yù)防為主,避免混凝土梁裂縫影響結(jié)構(gòu)使用。本文通過對(duì)新建察渠排洪渡槽工程主梁的裂縫情況的資料進(jìn)行搜集整理,對(duì)其形成原因得出一些認(rèn)識(shí),并對(duì)外部環(huán)境類似的渡槽工程提出了裂縫的處理和預(yù)防措施,具有一定的參考價(jià)值。

[1]GB 50010-2002,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]王鐵夢(mèng).工程結(jié)構(gòu)裂縫控制[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社,1997.

[3]王續(xù)增,楊婷連,梁宇薇.混凝土工程裂縫成因分析及預(yù)防措施綜述[J].山西建筑,2009,35(2)：130-131.