溢洪閘裂縫的原因及處理措施

孟凡會(huì)，汪新健，吳濤

（1.山東省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，山東濟(jì)南 250014；2.山東城市建設(shè)職業(yè)學(xué)院，山東濟(jì)南 250103）

溢洪閘裂縫的原因及處理措施

孟凡會(huì)1，汪新健1，吳濤2

（1.山東省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，山東濟(jì)南 250014；2.山東城市建設(shè)職業(yè)學(xué)院，山東濟(jì)南 250103）

本文通過(guò)對(duì)五蓮縣某中型水庫(kù)閘墩裂縫進(jìn)行跟蹤檢測(cè)，具體分析閘墩裂縫產(chǎn)生的原因，根據(jù)裂縫的類別提出了修補(bǔ)閘墩裂縫的最優(yōu)方法。

閘墩裂縫；成因；措施

以五蓮縣某中型水庫(kù)為例,溢洪閘采用開敞閘室結(jié)構(gòu)，堰型為寬頂堰，閘室共設(shè)5孔，單孔凈寬5 m?？刂贫螏r性為砂礫巖，強(qiáng)～弱風(fēng)化，裂隙發(fā)育，多閉合狀。溢洪閘基礎(chǔ)坐落于強(qiáng)~弱風(fēng)化砂礫巖，弱風(fēng)化砂礫巖具弱透水性，抗?jié)B穩(wěn)定性好。

閘墩和閘底板均為C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土保護(hù)層厚度為50 mm。混凝土由自建拌合站生產(chǎn)，按照試驗(yàn)室配合比進(jìn)行配料，閘底板、閘墩配合比報(bào)告見表1。澆筑過(guò)程采用混凝土罐車運(yùn)輸混凝土，混凝土輸送泵送料入倉(cāng)，混凝土塌落度范圍為10 cm～16 cm。

1 裂縫出現(xiàn)及發(fā)展過(guò)程

閘底板澆筑日期為2014.4.3～4.16，閘墩澆注時(shí)期為2014.4.23～5.29，2014年5月14日，左1#中墩發(fā)現(xiàn)第一條裂縫，2014年6月9日對(duì)該裂縫進(jìn)行檢測(cè)，裂縫寬度為0.0～0.2 mm，裂縫深度小于20 mm。施工單位采用嵌縫膠對(duì)裂縫進(jìn)行封堵處理，裂縫處理完畢后，至2015年6月4日未發(fā)現(xiàn)有持續(xù)發(fā)展趨勢(shì)。2015年6月3日，各閘墩均發(fā)現(xiàn)裂縫。2015年6月4日對(duì)閘墩裂縫進(jìn)行檢測(cè)。

本次檢測(cè)使用的主要檢測(cè)設(shè)備為裂縫綜合測(cè)試儀（PTS-E40）和鋼卷尺。裂縫綜合測(cè)試儀性能指標(biāo)：寬度測(cè)量范圍：0.01～2.1 mm（最大測(cè)量范圍為0～6 mm）；精度：0.01 mm；深度測(cè)量范圍：10～400 mm；精度±5%。

表1 閘底板、閘墩混凝土配合比

圖1 檢測(cè)位置示意圖

對(duì)溢洪道工程閘墩裂縫進(jìn)行檢測(cè)（閘墩編號(hào)從左至右分別為左邊墩、左1#中墩、左2#中墩、左3#中墩、左4#中墩、右邊墩），閘墩豎向裂縫共十條，閘墩斜向裂縫共4條，豎向裂縫共檢測(cè)15點(diǎn)，編號(hào)分別為1，2……15，斜向裂縫共檢測(cè)3點(diǎn)，編號(hào)為A，B，C。具體位置如圖1所示。

檢測(cè)結(jié)果顯示：①豎向裂縫寬度最大值為0.59 mm，裂縫深度最大值為46 mm；②斜向裂縫寬度最大值為0.50 mm，裂縫深度最大值為20 mm。裂縫深度均小于鋼筋保護(hù)層厚度50 mm。

2 水工混凝土裂縫的分類

根據(jù)裂縫的寬度、深度將水工鋼筋混凝土工程裂縫分為四類：A類裂縫即龜裂或細(xì)微裂縫、B類裂縫即表面或淺層裂縫、C類裂縫即深層裂縫、D類裂縫即貫穿性裂縫。

2.1 細(xì)微裂縫

細(xì)微裂縫寬度小于0.2 mm，深度小于30 cm。細(xì)微裂縫在水工建筑物混凝土上經(jīng)常見到，方向各異：有豎向、水平向、斜向裂縫；細(xì)微裂縫長(zhǎng)度和深度一般都比較小，對(duì)于水工建筑物的安全性、耐久性沒(méi)有影響。

2.2 表面或淺層裂縫

表面或淺層裂縫寬度大約0.2 mm～0.3 mm，深度30 cm～100 cm；淺層裂縫位于澆注面表面或者其水平施工縫上。大部分淺層裂縫是發(fā)生在施工的過(guò)程當(dāng)中，對(duì)于水工建筑物的危害比較小。但如果淺層裂縫在基礎(chǔ)或者是上游面，且閘墩內(nèi)部的溫度比較高，這樣的情況就需要做適當(dāng)?shù)奶幚韥?lái)防止表面裂縫繼續(xù)發(fā)展，甚至惡化為深層裂縫或者貫穿裂縫。

2.3 深層裂縫

深層裂縫一般發(fā)生于表層，縫寬大約在0.3 mm～0.4 mm，縫深大約100 cm～200 cm或者大于結(jié)構(gòu)厚度1/4。一般情況下位于水工建筑物的表層，而且也是從表面開裂發(fā)展的，因此深層裂縫也叫表面深層裂縫。

2.4 貫穿裂縫

貫穿裂縫寬度大于0.4 mm，裂縫深度大于200 cm或者大于2/3結(jié)構(gòu)厚度；貫穿裂縫一般位于水工建筑物的基礎(chǔ)部位，裂縫寬度和深度大，深度大于鋼筋保護(hù)層厚度甚至超過(guò)幾個(gè)澆注層厚度。貫穿裂縫往往在水工建筑物基礎(chǔ)后期的降溫過(guò)程當(dāng)中產(chǎn)生；若受基礎(chǔ)約束情況下，混凝土在氣溫下降和內(nèi)部降溫的共同作用下也會(huì)產(chǎn)生貫穿裂縫。

本工程裂縫寬度屬于B類和C類裂縫，即既有淺層裂縫也有深層裂縫。但總體裂縫深度較小，均小于保護(hù)層厚度。

3 閘墩裂縫產(chǎn)生的原因及分析

對(duì)裂縫進(jìn)行綜合的分析，認(rèn)為有以下幾個(gè)方面的原因：閘墩的配筋率不足、溫度應(yīng)力、干縮裂縫、外部約束產(chǎn)生的裂縫。

本工程閘底板未發(fā)現(xiàn)裂縫，但各閘墩均在閘墩縱向中間部位產(chǎn)生裂縫，裂縫位置相似，裂縫寬度和深度相似，且裂縫發(fā)生在澆筑完畢12個(gè)月以后。從施工日志看，工程施工過(guò)程中，混凝土配合比合格、混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)、拆模時(shí)間均符合規(guī)范要求。但閘墩坐落在弱風(fēng)化砂礫巖石上，基礎(chǔ)壓縮性小，閘底板和閘墩澆筑時(shí)間相隔7～56天不等，因此推斷裂縫產(chǎn)生的原因是外部約束。

在閘墩混凝土澆筑早期，大量水化熱產(chǎn)生，溫度升高，閘墩體積膨脹，但受到閘底板約束，產(chǎn)生相應(yīng)的壓應(yīng)力，早期混凝土基本處于塑性狀態(tài)，產(chǎn)生的壓應(yīng)力很小，且很快會(huì)釋放。但隨著熱量的散發(fā)，混凝土逐步降溫，閘墩體積開始收縮，此時(shí)受到閘底板的拉應(yīng)力約束，產(chǎn)生的拉應(yīng)力易超過(guò)其抗拉強(qiáng)度，于是，在閘墩上較易產(chǎn)生垂直于底板和水流方向的裂縫。分析認(rèn)為，影響混凝土外部約束的因素主要是閘墩的伸縮縫長(zhǎng)度和底板與閘墩混凝土的澆筑時(shí)間間隔，澆筑間隔時(shí)間越長(zhǎng)，影響越大。

4 結(jié)語(yǔ)

閘墩的裂縫產(chǎn)生和發(fā)展與實(shí)際工程的環(huán)境、施工工藝等有很大關(guān)系，不同閘墩的裂縫需分析原因，選擇不同的處理方式。本工程閘墩未設(shè)施工縫，裂縫產(chǎn)生的原因主要是應(yīng)力約束，可采用化學(xué)灌漿處理方法對(duì)裂縫進(jìn)行修復(fù)。

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（責(zé)任編輯 遲明春）

TU755.8

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1009-6159（2017）-04-0039-02

2016-11-02

孟凡會(huì)（1982—），女，工程師