論述水閘閘墩裂縫成因及防治措施

葛開明+陳德偉

（無(wú)錫恒誠(chéng)水利工程建設(shè)有限公司 江蘇無(wú)錫 214000）

摘 要：水閘是城市現(xiàn)代建設(shè)中水利基礎(chǔ)設(shè)施中的重要組成部分，具有排洪、排澇等功能。隨著現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展進(jìn)步，水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也不斷完善，水閘工程數(shù)量也不斷增加。但水閘閘墩澆筑后往往會(huì)出現(xiàn)裂縫問題，嚴(yán)重影響水閘的安全有序運(yùn)行。本文主要分析水閘閘墩的裂縫成因，并提出科學(xué)化的防治措施，僅供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：水閘閘墩；裂縫成因；防治措施

引言

近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)基礎(chǔ)公共設(shè)施建設(shè)的速度越來越快。水利工程項(xiàng)目屬于基礎(chǔ)公共設(shè)施建設(shè)的范疇，在當(dāng)前大的環(huán)境的影響下，水利工程建設(shè)發(fā)展的速度越來越快。但在水利工程建設(shè)快速發(fā)展的過程中，閘墩施工質(zhì)量問題成為人們關(guān)注的一個(gè)重點(diǎn)問題。影響水閘閘墩質(zhì)量的因素有很多，其中裂縫是影響水閘閘墩的一個(gè)關(guān)鍵性因素。因此為了保護(hù)水閘閘墩的質(zhì)量，必須進(jìn)行水閘閘墩裂縫成因及防治措施的研究。

1水閘工程現(xiàn)狀

閘墩是水閘的重要組成部分之一，目前使用的閘墩大多數(shù)都是混凝土結(jié)構(gòu)閘墩的底部被固定在閘底板上，上部則處于比較自由的狀態(tài)，可以在一定范圍內(nèi)進(jìn)行伸縮。閘墩裂縫的形式比較統(tǒng)一，無(wú)論何種類型的閘墩，產(chǎn)生的裂縫形狀都差不多。一般來說，閘墩裂縫是棗核形狀的，即裂縫兩頭比較細(xì)小，中間位置比較寬大，而且閘墩裂縫大多出現(xiàn)在閘墩的中間部位，呈豎直分布。在水利工程領(lǐng)域中，人們將閘墩出現(xiàn)的裂縫稱為“上不著頂、下不著底”，就是說裂縫發(fā)生的位置一般不會(huì)達(dá)到閘墩的頂部，同時(shí)也不會(huì)到達(dá)閘墩的底部。

通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在很多水閘工程中都出現(xiàn)了閘墩裂縫，例如北京永定河閘、江蘇的三河閘等均出現(xiàn)了閘墩裂縫甚至有一些新建的水閘工程也出現(xiàn)了閘墩裂縫，由此可見，水閘閘墩裂縫是一種比較普遍的現(xiàn)象，應(yīng)引起人們的注意因此，必須要采取合理的措施防治水閘閘墩裂縫。

2水閘閘墩裂縫成因分析

2.1混凝土配合比

工程實(shí)踐表明，大體積混凝土中的粉煤灰摻加量不超過30%時(shí)，隨著粉煤灰摻量的增加會(huì)減少混凝土的收縮量，這是因?yàn)榧尤敕勖夯液鬁p少了水泥用量，粉煤灰早期較少參與水化反應(yīng)，生成的水泥石硬化體結(jié)構(gòu)相對(duì)疏松，小孔含量降低，早期自收縮明顯減少；同時(shí)粉煤灰混凝土早期強(qiáng)度較低，彈性模量較小，從而在混凝土收縮受約束時(shí)引發(fā)的彈性應(yīng)力較低且發(fā)展較慢，使混凝土有足夠的時(shí)間發(fā)揮其徐變性能，松弛彈性應(yīng)力。分析認(rèn)為，先期閘墩混凝土澆筑粉煤灰的摻量選用15%，顯然是偏少的，應(yīng)對(duì)粉煤灰的摻量進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑黾印?/p>

2.2溫度收縮

混凝土澆筑結(jié)束后，其內(nèi)部的水泥成分持續(xù)水化，釋放水化熱，使混凝土內(nèi)部溫度上升，達(dá)到最高溫度值后，混凝土溫度持續(xù)降低，通過與外界的熱交換，其溫度逐漸回歸到環(huán)境溫度值。這時(shí)，熱量變化引起溫度變形，如結(jié)構(gòu)拉應(yīng)力超過此時(shí)的混凝土允許拉應(yīng)力強(qiáng)度，結(jié)構(gòu)構(gòu)件就會(huì)出現(xiàn)溫度裂縫。類似工程實(shí)測(cè)資料表明，混凝土未開裂前，鋼筋應(yīng)力很小，只有在開裂以后鋼筋應(yīng)力才顯著增加，它只能發(fā)揮限制裂縫寬度的作用，溫度鋼筋在控制溫度裂縫的作用中，只能被動(dòng)防御，因此只有考慮合適的結(jié)構(gòu)體形，施工時(shí)采取措施低溫澆筑，降低混凝土的溫度應(yīng)力，才能減少或避免裂縫現(xiàn)象的產(chǎn)生。

2.3底板約束

混凝土產(chǎn)生溫度應(yīng)力，只有在其受到約束的情況下，才會(huì)誘發(fā)拉伸應(yīng)力，當(dāng)超過其抗拉強(qiáng)度時(shí)產(chǎn)生裂縫。閘墩混凝土在溫度應(yīng)力與收縮應(yīng)力的共同作用下，閘墩混凝土發(fā)生變形，由于受到閘底板的約束，無(wú)法自由變形，導(dǎo)致在閘墩的最薄弱處的混凝土產(chǎn)生有規(guī)則的裂縫。在本工程中，底板對(duì)閘墩的約束作用是無(wú)法解除的，只有加強(qiáng)施工控制，盡量降低混凝土的溫度應(yīng)力，控制其產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力不超過混凝土的抗拉強(qiáng)度以避免裂縫的產(chǎn)生。

3水閘閘墩裂縫的防治措施

通過以上分析掌握了閘墩裂縫的形成原因，為有效防治閘墩裂縫，加強(qiáng)水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)質(zhì)量控制，應(yīng)當(dāng)從混凝土原材料、配合比、溫度控制以及混凝土養(yǎng)護(hù)等多個(gè)角度入手，切實(shí)降低水閘閘墩裂縫的發(fā)生幾率。

3.1明確混凝土原材料的配合比

為加強(qiáng)水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)質(zhì)量控制，應(yīng)當(dāng)依據(jù)混凝土拌合物的組料情況，確定最優(yōu)配合比，結(jié)合施工實(shí)際需求將粉煤灰摻量控制在20%，以0.50水膠比對(duì)混凝土進(jìn)行配置，并掌握好配置中水泥用量以及用水量，從而確?；炷僚渲锰幱谧罴褷顟B(tài)。在此基礎(chǔ)上應(yīng)當(dāng)就混凝土拌和物強(qiáng)度以及和易性開展試驗(yàn)研究，以確定最優(yōu)配合比，為水閘閘墩裂縫防治提供有利條件。

3.2施工過程控制

為降低水閘閘墩裂縫發(fā)生幾率，在明確混凝土原材料配合比的基礎(chǔ)上，應(yīng)當(dāng)充分做好施工過程中的質(zhì)量管理與控制工作。也就是說，應(yīng)當(dāng)從原詞啊聊質(zhì)量控制、混凝土施工過程控制等方面入手，全面提高水閘閘墩施工質(zhì)量，降低裂縫發(fā)生幾率，確保水工建筑物的實(shí)際使用價(jià)值的最大化發(fā)揮。在原材料質(zhì)量控制方面，施工人員應(yīng)當(dāng)對(duì)水閘閘墩施工中所需的原材料進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量把關(guān)，尤其是要加強(qiáng)水泥、粉煤灰、砂石骨料等材料的選取和控制，確保其具備質(zhì)量檢驗(yàn)合格證并且滿足施工的具體要求。在施工過程中應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格依照水閘閘墩施工的相關(guān)制度對(duì)進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)的原材料進(jìn)行抽樣檢查，確保原材料的質(zhì)量和性能滿足施工標(biāo)準(zhǔn)。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)當(dāng)結(jié)合施工期間氣候條件和材料具體變化適當(dāng)調(diào)整原詞啊聊配合比，堅(jiān)持具體問題具體分析的原則，最大程度上降低水閘閘墩施工裂縫的形成。在混凝土施工控制方面，要求施工人員從施工細(xì)節(jié)入手，加強(qiáng)混凝土澆筑施工的管理與控制，尤其是要做好原材料的溫度控制工作，基于混凝土拌和了的出機(jī)口溫度和入倉(cāng)溫度入手，加強(qiáng)混凝土拌和料的性能與質(zhì)量控制。在砂石料頂部設(shè)置遮陽(yáng)篷和噴霧裝置，便于子啊外界氣溫過高條件下對(duì)混凝土材料進(jìn)行妥善處理。施工人員應(yīng)當(dāng)注意的是，砂石料堆放過程中其高度應(yīng)當(dāng)在6m以上，施工操作時(shí)從料堆底部取料，以免影響砂石料的使用性能。在散裝水泥與粉煤灰進(jìn)罐過程中，施工人員應(yīng)當(dāng)控制好具體溫度，必要條件下是哪莊水泥與粉煤灰溫度過高時(shí)，應(yīng)當(dāng)將其置于陰涼處?kù)o置一段時(shí)間，確認(rèn)降溫后方可進(jìn)罐。尤其是夏季溫度較高的施工條件下，水箱降溫處理后方可對(duì)混凝土進(jìn)行拌和操作，以免影響混凝土拌和質(zhì)量。

3.3混凝土的養(yǎng)護(hù)

為加強(qiáng)混凝土施工質(zhì)量控制，降低水閘閘墩裂縫發(fā)生幾率，應(yīng)當(dāng)對(duì)及時(shí)對(duì)混凝土進(jìn)行溫度觀測(cè)，并做好混凝土養(yǎng)護(hù)工作，確?；炷潦┕べ|(zhì)量滿足水閘閘墩施工的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。因此施工人員應(yīng)當(dāng)在不同季節(jié)條件下將溫度觀測(cè)儀安置于閘墩結(jié)構(gòu)相關(guān)位置，對(duì)澆筑后的混凝土進(jìn)行溫度測(cè)量并加以準(zhǔn)確記錄，以促進(jìn)混凝土養(yǎng)護(hù)工作的順利開展。待混凝土澆筑完成并拆模后，為避免裂縫出現(xiàn)，應(yīng)當(dāng)在混凝土外部涂抹適量養(yǎng)護(hù)劑，將水閘閘墩墩面覆蓋，適量灑水以保持墩面處于濕潤(rùn)狀態(tài)，依據(jù)觀測(cè)溫度調(diào)整混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間，從而對(duì)閘墩裂縫進(jìn)行科學(xué)化防治。

3.4增加溫度構(gòu)造鋼筋

在閘墩結(jié)構(gòu)的溫度和收縮應(yīng)力較大區(qū)域以及施工縫等薄弱處增配構(gòu)造鋼筋。采取上述措施后，較好地解決了閘墩混凝土施工過程中不同階段的溫度控制問題，基本消除了閘墩的裂縫現(xiàn)象，閘墩混凝土的強(qiáng)度及其他性能均滿足設(shè)計(jì)要求。

結(jié)語(yǔ)

導(dǎo)致水閘閘墩裂縫產(chǎn)生的因素比較多，閘墩裂縫是在這些因素的公共作用下產(chǎn)生的。因此，在進(jìn)行閘墩裂縫防治過程中應(yīng)針對(duì)裂縫的類型采用不同的措施，這樣才能保證防治的效果。

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