淺談混凝土大壩裂縫的成因及防治

1、<p>　　淺談混凝土大壩裂縫的成因及防治</p><p>　　摘要：當(dāng)大壩發(fā)生裂縫時(shí)，就需要監(jiān)測裂縫的發(fā)展情況，分析產(chǎn)生的原因和對(duì)大壩安全的影響，以便進(jìn)行處理。本文結(jié)合某混凝土大壩裂縫觀測資料，分析大壩裂縫成因與相關(guān)處理措施。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：混凝土大壩；裂縫成因；防治 </p><p>　　中圖分類號(hào)：TU37 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

2、 </p><p>　　在現(xiàn)代混凝土建筑物種大體積混凝土結(jié)構(gòu)占有重要地位，由于溫度、外荷載等的作用下，大體積混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫較多，縫寬也較大?；炷翂问亲钣写硇缘拇篌w積混凝土建筑物。本文結(jié)合某混凝土大壩裂縫觀測資料，分析大壩裂縫成因與相關(guān)處理措施。 </p><p><b>　　1 工程概況 </b></p><p>　　某水庫大壩最大壩高1

3、19．14 m，壩頂高程660．14 m，正常蓄水位658 m，總庫容5．72億m，裝機(jī)容量150MW。2010年04月，雙曲拱壩和重力墩出現(xiàn)裂縫，隨后對(duì)該大壩進(jìn)行了全面的檢測，為大壩加固處理提供資料。 </p><p>　　2 裂縫檢測，確定處理方案 </p><p>　　測點(diǎn)的布置主要集中在164m與184m高程壩后橋、下游面壩底等區(qū)域的十二條裂縫十五個(gè)測點(diǎn)的探測任務(wù)。通過現(xiàn)場檢測和數(shù)

4、據(jù)處理分析，共得到了十二條裂縫十五個(gè)測點(diǎn)的裂縫深度和寬度值。 </p><p>　　2．1從已檢測的十二條裂縫結(jié)果來看，裂縫的深度范圍在467．8～1386．4mm之間，裂縫寬度在0．05～0．95mm之間，混凝土的波速值在3170～3759m／s之間。其中裂縫寬度0．05-0．20mm之間4處，0．20-0．50mm之間6處，0．50-0．95mm之間5處。 </p><p>　　2．2

5、混凝土的聲速值與混凝土的密實(shí)性、孔隙率、彈模、強(qiáng)度等密切相關(guān)，從現(xiàn)場測得的混凝土波速值可看到，各個(gè)部位存在一定的差異，說明其混凝土的均勻性有一定的差異。 </p><p>　　通過裂縫檢測，鑒于該大壩工程裂縫的實(shí)際情況，經(jīng)分析決定該大壩所有裂縫采用化學(xué)灌漿方案，并選用PSI-CW環(huán)氧漿材。 </p><p><b>　　3 關(guān)鍵施工工藝 </b></p>

6、<p>　　灌漿施工步驟：搭設(shè)施工平臺(tái)→探縫深→鉆灌漿孔→清縫及通氣試驗(yàn)→鑿槽→PSI→130封縫、固定灌漿嘴→壓力水清洗→高壓風(fēng)驅(qū)水→環(huán)氧灌漿→表面處理→質(zhì)量檢查→現(xiàn)場清理。 </p><p>　　探縫深：采用超聲波檢測混凝土裂縫深度(平測法)。 </p><p>　　鉆孔：同一條縫上的灌漿孔一次鉆成，為了防止鉆孔時(shí)鉆出的粉末將縫隙堵塞，鉆孔最好采用取芯鉆而不是速度較快的風(fēng)鉆

7、。 </p><p>　　壓注水試驗(yàn)：由于化學(xué)灌漿成本較高，在每條裂縫正式灌漿前都有必要通過壓水試驗(yàn)來確定吸漿量，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)漏漿之處，避免不必要的浪費(fèi)，同時(shí)備足材料，一次性完成灌漿，防止停工待料影響工程質(zhì)量。 </p><p>　　漿材配制：施工配漿時(shí)，在緩慢攪動(dòng)A液（PSI—CWA液）同時(shí)將B液（固化劑）緩慢加入A液(攪拌速度要適宜，攪拌太慢，2種液體不能夠充分混合，攪拌太快加速兩者之

8、間的反應(yīng)，凝結(jié)時(shí)間過短)，攪拌用容器具不得有油污及雜質(zhì)，應(yīng)根據(jù)裂縫寬度、環(huán)境溫度決定漿材的每次拌合量，并保持漿液在陰涼的環(huán)境下，不得長時(shí)間暴露在高溫空氣中。 </p><p>　　灌漿：灌漿過程中，鄰孔可作為排水、排氣孔，若鄰孔出漿，排除積水后，開始灌注鄰孔，第1孔仍保持壓力灌漿，當(dāng)?shù)?孔出漿時(shí)，視進(jìn)漿情況停止第1孔灌漿(第1孔出現(xiàn)不進(jìn)漿或在設(shè)計(jì)最大壓力下進(jìn)漿率小于0．05 L／min，延續(xù)灌注時(shí)間不少于60 m

9、in可停止第1孔灌漿)，灌漿壓力應(yīng)保持在0．1～0．3 MPa，當(dāng)灌到最后一個(gè)灌漿嘴時(shí)應(yīng)適當(dāng)加大壓力進(jìn)漿，進(jìn)漿期間應(yīng)觀察是否在進(jìn)漿，灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)以不吸漿為原則，如果進(jìn)漿率小于0．01 L／min，屏漿30 min可作為結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，停止灌漿。 </p><p>　　特殊情況處理：當(dāng)吸漿量較大時(shí)(一般認(rèn)為吃漿在1 t以上仍沒有灌漿壓力的)，應(yīng)加強(qiáng)觀測，檢查有無滲漏之處，特別是對(duì)一些裂縫可能存在土埋部分，或者是鉆孔可能經(jīng)

10、過壩體內(nèi)埋設(shè)的冷卻水管的地方；處理混凝土裂縫的時(shí)間選擇上，既要滿足工程進(jìn)度的要求，又要考慮使裂縫的開度盡量大些，最好達(dá)到穩(wěn)定的寬度。 </p><p>　　4 裂縫處理后效果檢測 </p><p>　　裂縫處理后，為了解混凝土拱壩裂縫缺陷的修補(bǔ)處理效果，采用超聲波法和鉆孔對(duì)測比較法。在已修補(bǔ)過的裂縫附近區(qū)域鉆孔。以跨縫和不跨縫的的兩對(duì)測孔的超聲波檢測數(shù)據(jù)的對(duì)比來反應(yīng)混凝土裂縫缺陷的修補(bǔ)處理

11、效果。當(dāng)混凝土裂縫缺陷的修補(bǔ)質(zhì)量良好，則超聲波通過與不通過原裂縫，其聲學(xué)參數(shù)值應(yīng)該基本一致。若混凝土裂縫缺陷的修補(bǔ)區(qū)局部存在孔隙、不密實(shí)，該部分混凝土與臨近正常的混凝土相比，其聲學(xué)參數(shù)值存在明顯差異。因此判為異常值的測點(diǎn)在無其他因素影響時(shí)，可判定該部位混凝土修補(bǔ)效果不良。下圖為現(xiàn)場鉆孔布置示意圖。 </p><p>　　在已修補(bǔ)過的裂縫兩側(cè)鉆測試孔三個(gè)，其中孔A、孔B兩個(gè)測試孔位于裂縫的兩側(cè)，對(duì)稱布置，其孔軸線應(yīng)

12、保持平行；比較孔C位于孔A的同側(cè)，其孔軸線應(yīng)與孔A、孔B保持平行(即三個(gè)孔的軸線都應(yīng)保持互相平行)，孔C跟孔A的距離與孔B跟孔A的距離相同，均為1000mm，孔徑均為35mm，即每一對(duì)測點(diǎn)都應(yīng)保持測距相同，傾斜度一致，以保證各測點(diǎn)具有一定的可比性。，三個(gè)孔的鉆孔深度均為1200mm。三孔軸線方向與壩面成60°角度。 </p><p><b>　　檢測結(jié)果見下圖： </b></

13、p><p>　　通過后期水庫蓄水，大壩也沒有出現(xiàn)明顯漏水現(xiàn)象，說明漿液在縫內(nèi)已灌滿，并且固結(jié)良好，達(dá)到了預(yù)期的補(bǔ)強(qiáng)加固、防滲的目的。通過本工程可以了解到聲波穿透法檢測混凝土裂縫，能準(zhǔn)確測出混凝土裂縫的深度，具有精度高、工期短、成本低等優(yōu)點(diǎn)?；瘜W(xué)灌漿技術(shù)，具有配料簡單、操作方便、效果明顯等優(yōu)點(diǎn)，值得推廣。 </p><p><b>　　5 討論 </b></p>

14、<p>　　5.1按大體積混凝土裂縫的成因，混凝土壩裂縫有以下幾種： </p><p>　　5.1.1表面裂縫，碾壓混凝土壩產(chǎn)生的裂縫大部分是表面裂縫，主要是內(nèi)表溫差產(chǎn)生的拉應(yīng)力和養(yǎng)護(hù)、保溫不及時(shí)引起的。 </p><p>　　5.1.2水平裂縫，主要產(chǎn)生在層間結(jié)合部位，特別是冬季停工面和施工常間歇面上下游附近，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)水平貫穿裂縫，在嚴(yán)寒地區(qū)這種裂縫難以避免。這類裂

15、縫主要是由于溫差引起的應(yīng)力與壩塊長度有關(guān)，壩塊越長應(yīng)力越大，由于碾壓混凝土壩壩塊較長，上下層溫差產(chǎn)生的溫度應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過碾壓混凝土的抗拉強(qiáng)度；另外，層間特別是越冬層面的抗拉強(qiáng)度低于本體抗拉強(qiáng)度，因此容易產(chǎn)生裂縫。 </p><p>　　5.1.3橫向裂縫，一般起自混凝土與基巖的接觸部位，向上延伸入壩體內(nèi)部， 屬結(jié)構(gòu)性裂縫。這類裂縫可能開始于第一個(gè)較冷的季節(jié)，也可以產(chǎn)生于暴露在日氣溫快速且大幅度下降的環(huán)境中的混凝土表

16、面，并且向壩內(nèi)擴(kuò)展，橫向裂縫可以是局部的，也可以是貫穿性的，是在溫度應(yīng)力和載荷作用下不斷發(fā)展的。 </p><p>　　5.1.4劈頭裂縫，主要原因是施工過程中上游面出現(xiàn)了表面裂縫，在內(nèi)外溫差和遇寒冷空氣或蓄水后水溫較低并在縫內(nèi)裂隙水劈裂的共同作用下，存在產(chǎn)生劈頭裂縫的可能性。 </p><p>　　5.1.5底孔超冷引起的裂縫，主要原因是孔口內(nèi)壁與空氣或水接觸，冬季水溫或氣溫遠(yuǎn)低于壩內(nèi)穩(wěn)

17、定溫度，在孔口附近出現(xiàn)較大溫差，這種現(xiàn)象稱為超冷。施工期，孔口暴露在表面，容易出現(xiàn)表面裂縫。 </p><p>　　5.2從大壩結(jié)構(gòu)、混凝土材料、大壩施工、綜合管理等方面采取措施，對(duì)防止混凝土大壩裂縫的產(chǎn)生均可起到一定的效果，但也存在不足之處。 </p><p>　　5.3混凝土大壩產(chǎn)生的裂縫，絕大多數(shù)是表面裂縫，這些表面裂縫主要是由混凝土表面的溫差和濕差引起的，新型材料聚氨酯硬質(zhì)泡沫，采

18、取噴涂工藝將其噴涂到混凝土大壩表面，對(duì)混凝土表面進(jìn)行保護(hù)，有效降低了混凝土表面溫度梯度、濕度梯度，減少了表面裂縫的產(chǎn)生。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]廖波．小浪底泄洪工程高標(biāo)號(hào)混凝土裂縫產(chǎn)生的原因及防治[J]．水利學(xué)報(bào)，2010． </p><p>　　[2]程云峰．毛坦水電站砌石拱壩裂縫的環(huán)氧