某超高壓輸電線路工程基礎(chǔ)開(kāi)裂原因分析及加固處理

高培國(guó),高汝濤,李 鑫

(中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)東北電力設(shè)計(jì)院有限公司,長(zhǎng)春 130021)

0 引言

因輸電線路具有路徑長(zhǎng)、沿線地質(zhì)條件復(fù)雜多變、施工難度大等特點(diǎn),導(dǎo)致在竣工后桿塔基礎(chǔ)可能會(huì)遇到各種質(zhì)量問(wèn)題,如不均勻沉降、基礎(chǔ)開(kāi)裂、地基塌陷等,尤其以基礎(chǔ)開(kāi)裂最為普遍。導(dǎo)致開(kāi)裂的原因包括:施工和使用階段的靜荷載、動(dòng)荷載等外荷載引起的裂縫;溫度濕度變化、不均勻沉降、凍脹等物理因素引起的裂縫;鋼筋銹蝕、化學(xué)反應(yīng)膨脹等化學(xué)因素引起的裂縫;脫模撞擊、養(yǎng)護(hù)不到位等施工操作引起的裂縫等。

某超高壓輸電線路工程基礎(chǔ)采用群樁基礎(chǔ),承臺(tái)柱混凝土出現(xiàn)裂縫?，F(xiàn)對(duì)該基礎(chǔ)開(kāi)裂的原因進(jìn)行分析,并進(jìn)行相應(yīng)的加固處理。

1 基礎(chǔ)開(kāi)裂情況調(diào)查

為查明開(kāi)裂原因,對(duì)桿塔基礎(chǔ)進(jìn)行了詳細(xì)的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè),檢測(cè)內(nèi)容包括[1]:基礎(chǔ)尺寸、基頂高程,混凝土的強(qiáng)度、碳化深度、保護(hù)層厚度,主筋及箍筋的規(guī)格和間距,裂縫的分布、長(zhǎng)度、寬度、深度,以及混凝土成分、骨料堿活性分析等,經(jīng)全面地檢測(cè)分析,檢測(cè)結(jié)果如下。

1) B腿基礎(chǔ)實(shí)測(cè)截面尺寸略小于設(shè)計(jì)值,主要缺陷為立柱頂裂縫,立柱樁身縱向裂縫、斜裂縫、小裂紋,局部面層混凝土脫落。裂縫寬度為0.04～10.06 mm,長(zhǎng)度為120～1 663 mm,沿裂縫開(kāi)挖至承臺(tái),承臺(tái)未見(jiàn)裂縫。實(shí)測(cè)鋼筋數(shù)量與設(shè)計(jì)相符,實(shí)測(cè)保護(hù)層厚度平均值為68 mm,實(shí)測(cè)箍筋間距平均值為202 mm,基本與設(shè)計(jì)一致。依據(jù)回彈及芯樣抗壓結(jié)果,混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

2) C腿基礎(chǔ)實(shí)測(cè)截面尺寸略大于設(shè)計(jì)值,主要缺陷為沿樁身縱向裂縫、斜裂縫、小裂紋,立柱頂裂縫,局部面層混凝土脫落,裂縫寬度為0.06～2.21 mm,長(zhǎng)度為268～1 729 mm,沿裂縫開(kāi)挖至承臺(tái),承臺(tái)未見(jiàn)裂縫。實(shí)測(cè)鋼筋數(shù)量與設(shè)計(jì)相符,實(shí)測(cè)保護(hù)層厚度平均值為67 mm,實(shí)測(cè)箍筋間距平均值為200 mm,與設(shè)計(jì)一致。依據(jù)回彈及芯樣抗壓結(jié)果,混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

2 基礎(chǔ)開(kāi)裂原因分析

從調(diào)查情況來(lái)看,A、D腿基礎(chǔ)未出現(xiàn)開(kāi)裂情況,B、C腿卻出現(xiàn)了不同程度的開(kāi)裂,經(jīng)骨料堿活性檢測(cè)并結(jié)合其他調(diào)查情況分析,B、C腿開(kāi)裂的原因主要為:

1) B、C腿混14d快速法膨脹率為0.26%,標(biāo)準(zhǔn)要求小于0.1%[2],有潛在危害,混凝土堿骨料反應(yīng)可能引起混凝土破壞產(chǎn)生裂縫;

2) 立柱縱筋保護(hù)層厚度差異較大,過(guò)厚或過(guò)薄均可能造成強(qiáng)度降低;

3) 首道箍筋離樁頂距離較大,起不到限制裂縫擴(kuò)展作用;

4)混凝土配合比或外加劑添加不當(dāng),后期養(yǎng)護(hù)不到位可能引起立柱表層混凝土脫落。

3 基礎(chǔ)裂縫處理措施

根據(jù)調(diào)查結(jié)果,提出以下處理方案: A、D腿基礎(chǔ)未出現(xiàn)較大的質(zhì)量問(wèn)題,可繼續(xù)使用,但應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè),以免未來(lái)出現(xiàn)開(kāi)裂情況,影響基礎(chǔ)耐久性和承載力;為了防止B、C腿基礎(chǔ)主柱繼續(xù)開(kāi)裂及保證基礎(chǔ)承載力,采用濕式外包鋼和增大混凝土截面的辦法進(jìn)行加固[3]。具體加固措施如下。

1) 在主柱四周外包型鋼,即在主柱四角設(shè)置角鋼并用綴板焊接。該做法能夠使原柱的橫向變形受到型鋼骨架的約束,提高了混凝土的承載力。粘貼角鋼前應(yīng)確保角鋼和混凝土粘貼面無(wú)塵土、油污、水漬,焊接前應(yīng)在角鋼和鋼板內(nèi)側(cè)填塞膠黏劑,粘貼于基礎(chǔ)主柱表面,保證角鋼和鋼板與主柱混凝土粘貼牢靠無(wú)縫隙,角鋼采用Q355L 125 mm×10 mm,綴板采用Q355-50 mm×6 mm。

2) 在原基礎(chǔ)主柱外圍植入縱向受力鋼筋和橫向架立筋并澆筑混凝土。為了防止基礎(chǔ)頂面新舊混凝土存在色差,基礎(chǔ)頂面需鑿除部分混凝土重新澆筑。凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40,相對(duì)原混凝土提高了一個(gè)等級(jí),采用鋼纖維加固型高強(qiáng)無(wú)收縮灌漿料配制[4-6],即在加固型高強(qiáng)無(wú)收縮灌漿料配制的混凝土中添加適量的鋼纖維。主筋為直徑22 mm的HRB400鋼筋,箍筋為直徑8 mm的HPB300鋼筋,架立筋為直徑14 mm的HRB400鋼筋。

3) 為了修補(bǔ)裂縫,沿基礎(chǔ)主柱裂縫刻“V”型槽,在裂縫處鉆注漿孔,孔徑一般比注漿管直徑大1～2 mm,孔距不大于500 mm。鉆孔必須避開(kāi)基礎(chǔ)鋼筋和地腳螺栓,必要時(shí)注漿孔可適當(dāng)傾斜。用毛刷清理基礎(chǔ)主柱裂縫和注漿孔,并用高壓風(fēng)槍吹凈灰塵,插入注漿管,用環(huán)氧樹脂等封閉裂縫表面;注入改性環(huán)氧樹脂,注漿壓力為0.4～0.6 MPa。當(dāng)漿液在10～15 min內(nèi)不再下沉?xí)r,則可停止注漿。注漿孔應(yīng)避開(kāi)原基礎(chǔ)鋼筋,基礎(chǔ)鋼筋和地腳螺栓位置可采用鋼筋探測(cè)儀確定,鋼筋探測(cè)儀無(wú)法定位時(shí)也可鑿開(kāi)混凝土保護(hù)層定位。

4 加固方案的實(shí)施

為保證加固方案實(shí)施質(zhì)量,加固應(yīng)在天氣情況好、風(fēng)速小(小于10 m/s)的條件下進(jìn)行,并應(yīng)按下列程序進(jìn)行[7]:鑿除保護(hù)帽,清理、修整原結(jié)構(gòu)、構(gòu)件→粘貼包角鋼和箍板并焊接→鉆注漿孔并注漿→原混凝土面鑿毛→安裝新增鋼筋(包括種植筋)→界面處理→安裝模板→澆筑混凝土→養(yǎng)護(hù)及拆?！鷿仓Ｗo(hù)帽→施工質(zhì)量檢驗(yàn)。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)該輸電線路基礎(chǔ)開(kāi)裂的調(diào)查分析及處理,得出以下結(jié)論。

1) 在對(duì)開(kāi)裂基礎(chǔ)進(jìn)行處理前,應(yīng)對(duì)基礎(chǔ)的尺寸、基頂高程、保護(hù)層厚度、鋼筋規(guī)格、混凝土成分、裂縫的分布、長(zhǎng)度、寬度、深度等方面進(jìn)行檢測(cè)鑒定,并分析開(kāi)裂的原因。

2) 基礎(chǔ)開(kāi)裂的原因?yàn)閴A骨料反應(yīng),為保證基礎(chǔ)耐久性及承載力,應(yīng)加強(qiáng)施工階段的質(zhì)量控制。

3) 采用濕式外包鋼和增大混凝土截面的加固方案,該方案能夠使原柱的橫向變形受到型鋼骨架的約束,提高了混凝土的承載力。為增強(qiáng)混凝土抗開(kāi)裂能力,混凝土采用鋼纖維加固型高強(qiáng)無(wú)收縮灌漿料配制。

4) 沿基礎(chǔ)主柱裂縫刻“V”型槽,合理設(shè)置灌漿孔,通過(guò)灌漿孔高壓注入改性環(huán)氧樹脂修補(bǔ)裂縫。

5) 為保證加固方案實(shí)施質(zhì)量,加固方案的實(shí)施應(yīng)選擇適宜的天氣條件下進(jìn)行,并嚴(yán)格按照規(guī)定的施工流程執(zhí)行。