清河水庫溢洪道混凝土裂縫成因分析及處理方法

姜鳳海

（遼寧省清河水庫管理局，遼寧 鐵嶺 112003）

1 概述

清河水庫是一座以防洪、灌溉為主，兼顧工業(yè)供水、養(yǎng)魚、旅游等綜合利用、多年調(diào)解的大型水利樞紐工程。水庫控制流域面積2 376km2，總庫容9.71億m3。溢洪道工程1958年10月13日動(dòng)工。1959年5月22日曾進(jìn)行一次大規(guī)模洞室爆破，1962年溢洪道進(jìn)口修改設(shè)計(jì)，將原設(shè)計(jì)2孔正常溢洪道、6孔非常溢洪道改為6孔正常溢洪道，加上右岸開挖中發(fā)生多次滑坡塌方，至1966年9月26日才正式建成。根據(jù)《遼寧清河水庫工程質(zhì)量檢測(cè)報(bào)告》，溢洪道各控制段表面明顯可見性裂縫，總計(jì)230條。

2 裂縫成因分析

資料統(tǒng)計(jì)表明：溢洪道閘門邊墩、中墩均存在垂直裂縫，位置在閘門和牛腿之間，縫寬1～2mm，長度貫穿閘墩及閘墩基礎(chǔ)，北側(cè)邊墩有2條裂縫。溢洪道邊墻存在少量裂縫。從資料計(jì)算復(fù)核分析，牛腿設(shè)計(jì)抗裂能力滿足規(guī)范要求，但支座閘墩鋼筋分布集中，荷載分散面積小，在鋼筋尾部形成集中荷載，因此，在溫度裂縫誘導(dǎo)下發(fā)展成閘墩現(xiàn)狀裂縫分布。

根據(jù)《遼寧清河水庫工程質(zhì)量檢測(cè)報(bào)告》及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，所有中墩均在其大致中間部位存在貫穿豎向裂縫，裂縫從基礎(chǔ)向上發(fā)展，但尚未發(fā)展至墩頂，并且裂縫均處于牛腿分布筋邊緣。邊墩裂縫較多，其中一條裂縫折向牛腿根部，說明裂縫后期受牛腿作用影響較為顯著，但由于邊墩裂縫后側(cè)抗水平荷載能力較大，因此，邊墩裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)影響遠(yuǎn)較中墩小。

因此裂縫產(chǎn)生原因主要包括溢洪道閘墩過長和溫度應(yīng)力約束、混凝土的干縮、自生體積變形和外部約束作用等幾方面，其中主導(dǎo)因素是外部約束作用——基礎(chǔ)溫度應(yīng)力所致，牛腿荷載對(duì)于閘墩裂縫后期發(fā)展有較大影響。

3 滲水原因分析

（1）地質(zhì)條件。根據(jù)地質(zhì)勘察資料，溢洪道各控制段巖石節(jié)理發(fā)育，規(guī)模較小的斷層有30余條，破壞了巖石的完整性，在水壓力作用下很容易形成滲流通道。

（2）邊墩及邊墻止水。由于各控制段左右邊墩及邊墻底面與基巖相接處設(shè)計(jì)無止水，使得左右邊墩及邊墻巖石裂隙滲水沿混凝土裂縫內(nèi)滲出。

4 裂縫安全影響分析

經(jīng)“95.7”洪水（134.93m）考驗(yàn)，閘墩未出現(xiàn)異常，說明閘墩穩(wěn)定和強(qiáng)度目前狀態(tài)下沒有問題，這主要是裂縫尚未完全貫通墩頂，鋼筋銹蝕輕微，縫前縫后閘墩作為一體承受荷載。但裂縫繼續(xù)發(fā)展變寬，引起鋼筋銹蝕斷裂，導(dǎo)致縫后閘墩單獨(dú)受力，將導(dǎo)致溢洪道抗滑不穩(wěn)和基底應(yīng)力不滿足規(guī)范要求，危及水利工程安全，必須對(duì)裂縫進(jìn)行工程技術(shù)處理。

5 裂縫處理方法

（1）混凝土裂縫大于0.5mm采用開槽法，施工采用環(huán)氧樹脂∶聚硫橡膠∶水泥∶砂=10∶3∶12.5∶28。首先用人工將曬干篩后的砂、水泥按比例配好攪拌均勻，將環(huán)氧樹脂與聚硫橡膠也按配比拌勻。然后摻入已拌好的砂、水泥當(dāng)中，再用人工繼續(xù)攪拌。最后用少量的丙酮（約0.2kg）將已拌好的砂漿稀釋到適中稠度。及時(shí)將拌好的改性環(huán)氧樹脂砂漿用橡膠桶裝到已鑿好洗凈吹干后的混凝土鑿槽內(nèi)進(jìn)行嵌入，一組砂漿的整個(gè)施工過程需要30min左右完成。在砂漿嵌入縫槽內(nèi)處理好后2h以內(nèi)及時(shí)用毛氈、麻袋進(jìn)行覆蓋，待完全初凝后，開始用水養(yǎng)護(hù)。

（2）混凝土裂縫寬度為0.2～0.3mm采用低壓注漿法。施工修補(bǔ)工序?yàn)榱芽p清理—試漏—配制注漿液—壓力注漿—二次注漿—清理表面。當(dāng)裂縫數(shù)量較多時(shí)，先要在裂縫位置上貼醫(yī)用白膠布，再用窄毛刷沾漿沿裂縫來回涂刷封縫，使裂縫封閉，大約10min后，揭去膠布條，露出小縫，粘貼注漿嘴用鍵包嚴(yán)。固化后周邊可能有裂口，必須反復(fù)用漿補(bǔ)上，以避免注漿漏漿。注漿操作一般在粘嘴的第二天進(jìn)行，若氣溫高的話，半天就可注漿。操作時(shí)先用補(bǔ)縫器吸取注漿液，插入注漿嘴，用手推動(dòng)補(bǔ)縫器活塞，使?jié){液通過注漿嘴壓入裂縫，當(dāng)相鄰的嘴中流出漿液時(shí)，就可拔出補(bǔ)縫器，堵上鋁鉚釘。為了保證漿液充滿，在注漿后約30min可以對(duì)每個(gè)注漿嘴再次補(bǔ)漿。

（3）混凝土裂縫寬度小于0.2mm采用表面覆蓋法。分涂覆裂縫部分及全部涂覆兩種方法，這種方法的缺點(diǎn)是修補(bǔ)工作無法深入到裂縫內(nèi)部，對(duì)延伸裂縫難以追蹤其變化。施工時(shí)，首先用鋼絲刷子將混凝土表面打毛，清除表面附著物，用水沖洗干凈后充分干燥，然后用樹脂充填混凝土表面的氣孔，再用修補(bǔ)材料涂覆表面。

［1］孫凱.淺析鋼筋混凝土的裂縫［J］.甘肅科技，2004.

［2］廖啟勝.淺析混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件裂縫產(chǎn)生的部分原因及其預(yù)防措施［J］.龍巖師專學(xué)報(bào)，2004，（1）.

［3］張春生，張海波，李世良.混凝土建筑物裂縫處理措施［J］.水利科技與經(jīng)濟(jì)，2004，（3）.