某引水工程末端水池裂縫分析及處理措施

寧曉立

（晉城市防汛抗旱指揮部辦公室 山西晉城 048026）

1 工程概況

該工程為某縣城一引水工程，主要解決該縣城、城西周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民生活用水和部分工業(yè)用水。該工程主要內(nèi)容包括鋪設(shè)輸水干管18.08km，修建加壓泵站2座，修建調(diào)蓄水池2處3座。其中末端水池位于該工程重力輸水管道末端，總?cè)萘繛?萬m3，分上下兩個(gè)1.5萬m3蓄水池，以便維修使用。兩蓄水池尺寸相同，長(zhǎng)寬尺寸57.4m×57.4m，池深5m，為矩形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，兩個(gè)蓄水池高程相差10 m。池頂蓋為多柱無梁樓板結(jié)構(gòu)，柱與柱和柱與池壁跨距為4100 mm，共14跨。池體混凝土為C25鋼筋混凝土，混凝土設(shè)計(jì)抗?jié)B等級(jí)為W6，池壁厚300 mm，池頂板厚200 mm，底板厚350 mm，水池底板、側(cè)墻及頂板設(shè)縱橫各兩條后澆帶，池頂覆土300 mm。

2 裂縫出現(xiàn)情況

工程在施工時(shí)先施工1#蓄水池，基礎(chǔ)開挖至設(shè)計(jì)高程，先鋪設(shè)素混凝土墊層找平，再進(jìn)行底板澆注，底板澆筑時(shí)為2012年9月30日，混凝土共分四次澆筑，10月7日底板、池壁及頂板全部澆筑完成，后澆帶尚未澆筑。10月29日拆模時(shí)發(fā)現(xiàn)底四周池壁均有裂縫，總計(jì)16條，裂縫均為自下而上豎向裂縫，長(zhǎng)度在30 cm至1.8m之間，經(jīng)對(duì)所有裂縫進(jìn)行超聲波檢查，裂縫的最大寬度為0.36mm，最大深度為36.2mm，開始產(chǎn)生裂縫時(shí)間不明確，穩(wěn)定時(shí)間大約是發(fā)現(xiàn)裂縫一個(gè)月后，11月30日以后裂縫基本不再變化。豎向裂縫均未貫通至池頂板和底板，屬非貫通裂縫。

3 裂縫產(chǎn)生的原因分析

混凝土裂縫產(chǎn)生的原因有多種，是混凝土結(jié)構(gòu)中普遍存在的一種現(xiàn)象，但是裂縫的出現(xiàn)會(huì)降低建筑物的抗?jié)B能力，影響建筑物的使用功能，而且會(huì)引起鋼筋的銹蝕，降低材料的耐久性，因此要對(duì)混凝土裂縫進(jìn)行認(rèn)真分析、查找原因，并要有針對(duì)性地進(jìn)行處理，以保證建筑物的正常使用。裂縫產(chǎn)生以后，先暫停了對(duì)2#蓄水池的施工，業(yè)主組織設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、原材料供貨方（主要指商品混凝土供貨方）四方對(duì)裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析，本人作為設(shè)計(jì)方參加了會(huì)議，分析主要原因有以下幾點(diǎn)：

3.1 從工程設(shè)計(jì)角度分析

(1)工程地質(zhì)方面：根據(jù)地質(zhì)勘探資料及基礎(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)開挖情況看，1#水池地基地層巖性為二迭系上統(tǒng)石千峰組砂質(zhì)泥巖、砂質(zhì)頁巖和砂巖互層，灰黃色、紫紅色，強(qiáng)風(fēng)化，中厚層狀，塊狀結(jié)構(gòu)，節(jié)理裂隙較為發(fā)育。覆蓋層頂部為第四系全新統(tǒng)坡殘積土石混合松散層，厚約0～0.5m；下部為第四系中更新統(tǒng)棕紅色黏土，厚約10～20 m，結(jié)構(gòu)較密，富含鈣質(zhì)結(jié)核，蓄水池地基全部做在基巖上，不存在因地基不均勻沉降而引起池壁裂縫問題。

（2）結(jié)構(gòu)計(jì)算方面：根據(jù)《給水排水工程構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50069–2002)[2]要求，裂縫控制通過抗裂度驗(yàn)算、裂縫開展寬度驗(yàn)算和構(gòu)造措施來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本工程鋼筋配置情況，對(duì)裂縫寬度進(jìn)行了驗(yàn)算，算得ωmax=0.18mm，滿足規(guī)范要求。

（3）伸縮縫設(shè)置：本水池采用的是設(shè)置后澆帶的方法來取代伸縮縫，后澆帶每邊設(shè)兩道，底板、池壁至頂板貫通，間距19.1m，根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范對(duì)鋼筋混凝土水池的要求，允許在設(shè)置后澆帶后加大伸縮縫最大間距，或添加可靠的外加劑，減少其收縮變形，本水池后澆帶設(shè)置間距在規(guī)范允許范圍內(nèi)，且本工程在水池出現(xiàn)裂縫時(shí)后澆帶尚未澆筑。

經(jīng)以上分析，本水池在設(shè)計(jì)上滿足規(guī)范要求。

3.2 從原材料角度進(jìn)行分析

由于本引水工程主要是解決一縣城生產(chǎn)、生活用水，供水保證率高，水池位置選在該縣城北部一較高山頭，不需二次加壓就可覆蓋整個(gè)縣城，但受地形、交通及施工用水等方面的限制，水池的施工不具備現(xiàn)場(chǎng)拌制混凝土的條件，施工時(shí)改用商品混凝土，根據(jù)質(zhì)檢部門對(duì)該商品混凝土的檢測(cè)結(jié)果，商品混凝土的水灰比、外加劑、抗凍、抗?jié)B指標(biāo)均符合要求，坍落度為180 mm，偏大，造成混凝土在硬化過程中，由于水分蒸發(fā)和膠凝土失水后引起干縮量增大，產(chǎn)生裂縫的概率也增大。也存在商品混凝土現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制不嚴(yán)，出現(xiàn)隨意向已拌好的混凝土中加水的現(xiàn)象，并在加水以后不進(jìn)行二次攪拌，造成混凝土水灰比增大，嚴(yán)重影響混凝土拌和物的質(zhì)量，使混凝土產(chǎn)生收縮裂縫的機(jī)會(huì)增加是引起水池裂縫的主要原因之一。

3.3 從工程施工角度進(jìn)行分析

本工程使用的是商品混凝土，單從施工條件及施工工藝進(jìn)行分析：

（1）施工條件：本水池混凝土共分四次澆筑，澆筑日期為9月30日至10月7日，澆筑時(shí)的平均氣溫較低，混凝土本身與外界氣溫相差懸殊，本身溫度長(zhǎng)時(shí)間過高，受到外界溫度約束造成裂縫?；炷翝仓瓿珊?，受山頂風(fēng)力太大的影響，混凝土表面失水太快，造成毛細(xì)管中產(chǎn)生較大的負(fù)壓而使混凝土體積急劇收縮，而此時(shí)混凝土早期強(qiáng)度低，不能抵抗這種變形應(yīng)力而導(dǎo)致開裂。一般的地下、半地下結(jié)構(gòu)遭受的最大溫差是在施工期間，一些現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫大多在早期、中初期。如水池一般在工程尚未投入使用或剛剛投入使用時(shí)，有可能出現(xiàn)裂縫、漏水的現(xiàn)象，投入使用后，有些微小的裂縫會(huì)慢慢自己“閉合”。

（2）施工縫的預(yù)留：一般來講，水池的壁板、隔板、中間柱允許留水平向施工縫，下部宜留在底板以上200 mm處或腋角處，上部宜留在現(xiàn)澆底板底面以下200 mm處或柱帽下部。施工時(shí)施工縫的預(yù)留符合要求。

（3）混凝土的養(yǎng)護(hù)：混凝土初凝時(shí)，即應(yīng)該開始養(yǎng)護(hù)，拆模后應(yīng)及時(shí)覆蓋，并應(yīng)在潮濕狀態(tài)下養(yǎng)護(hù)14天以上，在日最低氣溫低于5°C時(shí)應(yīng)采取保溫措施，采用蒸汽養(yǎng)護(hù)的溫度不宜高于80°C。本工程由于施工用水條件困難，養(yǎng)護(hù)不及時(shí)，拆模時(shí)間較遲，拆模后沒有進(jìn)行覆蓋及養(yǎng)護(hù)，也是混凝土表面產(chǎn)生裂縫的主要原因之一。

4 裂縫處理的措施

根據(jù)對(duì)裂縫產(chǎn)生原因的分析結(jié)果，參建各方提出了不同的處理意見，最后選擇了兩種方案分別對(duì)其中的一到兩條裂縫先進(jìn)行處理，試水實(shí)驗(yàn)后不漏水，再選擇最優(yōu)方案進(jìn)行大面積處理。

方案一：選出實(shí)驗(yàn)的裂縫，首先進(jìn)行表面的清掃，找清裂縫的走向，然后人工鑿出V型槽，寬度5～6cm，深度2～5cm，用水清洗干凈，最后用吹風(fēng)機(jī)將槽內(nèi)的灰塵吹干，用配好的聚硫密封膠塞填實(shí)，并用丙綸絲布黏貼以利于水泥砂漿抹面。此布屬無機(jī)物，無毒無害，不易老化，膨脹系數(shù)與混凝土基本一致，其防水年限幾乎與結(jié)構(gòu)的壽命相同。由于其較強(qiáng)的滲透結(jié)晶能力，遇水反而更能提高混凝土的抗?jié)B性能，防水能力更強(qiáng)，滲透結(jié)晶與日俱增。涂層與摻合劑對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的裂縫遇水有自我修復(fù)的能力，遇水可以產(chǎn)生二至三次結(jié)晶，封堵裂縫。最后進(jìn)行水泥砂漿抹面。

方案二：選出實(shí)驗(yàn)的裂縫后，先進(jìn)行表面的清掃，用鋼鑿鑿成V形口，在干燥條件下，分兩次涂刷環(huán)氧樹脂水泥，再抹環(huán)氧砂漿。使表面與原混凝土齊平。最后用與原粉刷相同的涂料修補(bǔ)抹面。

以上兩種方案處理完畢后，一面用原水池面，另三面用磚砌筑水池并用水泥砂漿抹面作防水處理，作用水頭4.5m，做灌水試驗(yàn)，檢查處理效果，選擇效果好的方案作為裂縫處理的最終方案。經(jīng)試驗(yàn)，最后選擇方案一對(duì)本水池進(jìn)行裂縫處理。

5 結(jié)論及建議

綜合以上分析，要減少鋼筋混凝土水池裂縫的產(chǎn)生，必須對(duì)水池進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用符合要求的施工材料及科學(xué)可靠的施工方案。設(shè)計(jì)中也要對(duì)材料的使用和水池的施工養(yǎng)護(hù)提出明確要求，以避免由此引發(fā)裂縫。建議在水池施工完畢后宜盡早進(jìn)行滿水試驗(yàn),并盡快投入使用,避免長(zhǎng)期使水池處于無水狀態(tài)和將水池裸露于大氣中,否則應(yīng)對(duì)水池采取防凍、防曬措施。實(shí)踐表明水池施工完畢后長(zhǎng)期不使用裸露在大氣中者,多數(shù)會(huì)產(chǎn)生裂縫,值得施工管理者特別注意。