水利施工中混凝土裂縫產(chǎn)生的原因及防治

焦燕飛

(咸陽市羊毛灣水庫管理局，陜西乾縣713300)

水資源是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的基本條件，合理調(diào)控運用水資源對區(qū)域農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展有著重要的推動作用。混凝土是水利工程建筑的常用材料，尤其是高性能混凝土的使用大大改善了水利建筑的結(jié)構(gòu)性能。現(xiàn)場勘測結(jié)果顯示，水利施工期間混凝土易產(chǎn)生不同程度的裂縫問題，破壞了底層結(jié)構(gòu)的牢固性，如:堤壩結(jié)構(gòu)、溢洪道、進(jìn)水口等。因此，在施工前后注重混凝土裂縫的防治是很有必要的。

1 水利工程建設(shè)的特點

水利工程是用于控制和調(diào)配自然界的地表水和地下水，達(dá)到除害興利目的而修建的工程。只有修建水利工程，才能控制水流，防止洪澇災(zāi)害，并進(jìn)行水量的調(diào)節(jié)和分配，以滿足人民生活和生產(chǎn)對水資源的需要。水利工程與其他工程相比，具有如下特點:①影響面廣。水利工程規(guī)劃是流域規(guī)劃或地區(qū)水利規(guī)劃的組成部分，而一項水利工程的興建，對其周圍地區(qū)的環(huán)境將產(chǎn)生很大的影響，既有興利除害有利的一面，又有淹沒、浸沒、移民、遷建等不利的一面。為此，制定水利工程規(guī)劃，必須從流域或地區(qū)的全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，以期減免不利影響，收到經(jīng)濟、社會和環(huán)境的最佳效果。②水利工程一般規(guī)模大，投資多，技術(shù)復(fù)雜，施工難度大，工期較長。

2 水利施工中混凝土裂縫的情況

現(xiàn)代水利工程建設(shè)項目，以混凝土結(jié)構(gòu)占主導(dǎo)地位，混凝土結(jié)構(gòu)由于內(nèi)外因素的作用不可避免地存在裂縫，而裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)物承載能力、耐久性及防水性降低的主要原因。許多水利施工單位針對混凝土裂縫，開發(fā)了工程自動低壓灌漿的方法進(jìn)行修復(fù)。自動低壓灌漿技術(shù)是混凝土裂縫灌漿領(lǐng)域包括材料、機具、施工的一項綜合技術(shù)。國際發(fā)展趨勢表明，建筑物維修、改造業(yè)已成為當(dāng)今社會的熱門課題，而混凝土裂縫無處不在，無法避免，建筑物的破壞往往是從裂縫開始，因此，對裂縫的控制和處理至關(guān)重要。許多施工單位提出了可對混凝土微細(xì)裂縫進(jìn)行自動壓力灌漿的新型機具和適應(yīng)各種形態(tài)裂縫修復(fù)的灌漿樹脂、配套材料，提供了混凝土缺損維修的聚合物砂漿和界面處理技術(shù)，并對裂縫成因和微細(xì)裂縫注入理論進(jìn)行了分析，編制了相對完整的混凝土裂縫處理方案。

3 水利施工中混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

與其它建筑結(jié)構(gòu)相比，水利工程最大的特點是與水接觸面較大，特殊的環(huán)境位置給混凝土裂縫病害的形成創(chuàng)造了條件。從裂縫產(chǎn)生的原理來看，水利施工中病害的成因集中表現(xiàn)為異常變形、受力失衡、溫度差異、地質(zhì)變動等等。但混凝土裂縫形成的具體因素確實很復(fù)雜的，施工人員要根據(jù)現(xiàn)場勘查的具體情況，判斷裂縫形成的具體因素，為后期病害防治提供參考依據(jù)。

3.1 異常變形

水利建筑澆注混凝土材料后，其需要經(jīng)過一段時間的凝固才能完全形成結(jié)構(gòu)體系。異常變形通常是指混凝土的塑性收縮，即混凝土材料在完全凝固之前長時間暴露在外，空氣流通、太陽暴曬等環(huán)境導(dǎo)致其內(nèi)部水分蒸發(fā)過快，易導(dǎo)致塑性收縮現(xiàn)象的發(fā)生。如:水利工程建設(shè)面積寬廣，新澆筑的混凝土在未完全凝固前水分流失過快，干燥天氣會帶來塑性變形。塑性變形引起的裂縫較為嚴(yán)重，其長度短則幾十厘米，長則幾米。

3.2 受力失衡

力學(xué)作用對水利建筑結(jié)構(gòu)的破壞力也不容忽視，尤其是橫向、縱向受力不均衡將造成瞬間性的斷裂。在舊水利工程加固改造期間，對水利壩體的上部結(jié)構(gòu)采取加固處理，但中、下部結(jié)構(gòu)體卻面臨著多方向的受力荷載。具體情況:橫向荷載來源于水庫內(nèi)的水流沖擊，對壩體的定向沖擊而產(chǎn)生力學(xué)荷載作用;縱向荷載，頂部施工對中下部結(jié)構(gòu)造成的縱向荷載較小，但長時間施工也會造成不利影響，受力失衡后多處位置會出現(xiàn)裂縫。

3.3 溫度差異

早期國內(nèi)建立的多數(shù)是中小型水利工程，隨著社會對水資源使用量的上升，正在實施的大型水利項目也不斷增多。大型水利施工需用到大體積混凝土，混合料在攤鋪或澆注期間的消耗量大，這也是混凝土裂縫產(chǎn)生的一個關(guān)鍵因素。盡管大體積混凝土滿足了大范圍施工的要求，但其在凝固過程中出現(xiàn)了大量的水化熱，材料內(nèi)外溫度高低不一，釋放的能量也不均衡。據(jù)材料試驗顯示，大體積混凝土內(nèi)表溫度差最高達(dá)5℃，溫度裂縫的發(fā)生率極高。

3.4 地質(zhì)變動

一般情況下，水利工程項目的地理位置比較偏僻，多數(shù)是接近原生態(tài)自然的區(qū)域，這種地域的地質(zhì)構(gòu)造十分復(fù)雜，遇到特殊季節(jié)時會產(chǎn)生異常的地質(zhì)變動。如:夏季是地下水運動的頻繁時期，水文地質(zhì)活動增大了對水利建筑的沖擊力，尤其是壩體建筑的底層結(jié)構(gòu)會承受巨大的力荷載。當(dāng)?shù)鼗Y(jié)構(gòu)牢固性失調(diào)后，上部建筑隨即會出現(xiàn)“沉降裂縫”。同時，混凝土結(jié)構(gòu)體的抗?jié)B性能減弱，部分水資源直接浸入到建筑結(jié)構(gòu)而影響水利施工的質(zhì)量。

4 復(fù)合土釘墻技術(shù)用于裂縫處理

復(fù)合土釘墻技術(shù)是現(xiàn)代建筑工程的新技術(shù)，不僅防止了易產(chǎn)生裂縫的進(jìn)一步擴大，也可經(jīng)過加固處理增強建筑抗病害的能力。該項技術(shù)在國內(nèi)已建立一套完整的體系，無論是流程規(guī)劃或技術(shù)工藝，施工單位均能很好的掌握。復(fù)合土釘墻技術(shù)的重點在于水利基坑工程的施工改造，通過優(yōu)化基坑結(jié)構(gòu)的牢固性、穩(wěn)定性、耐久性，防止堤壩、溢洪道等上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。其在裂縫處理中需按照以下流程:

4.1 開挖土方

水利施工中引入復(fù)合式土釘墻技術(shù)，其主要采用了分層開挖的工藝流程，并且每一個層面的開挖深度均有明確的規(guī)定。常用的分層開挖分為3個層面，分別是2 m、3 m、4 m，現(xiàn)場可根據(jù)基坑工程的大小適當(dāng)調(diào)整開挖幅度，開挖工具盡量不要碰撞到鋼筋網(wǎng)。

4.2 邊坡修理

水利施工勘測技術(shù)不先進(jìn)，施工人員在開挖土方時不可避免的存在誤差。水利基坑每開挖一層邊坡，操作人員都需要進(jìn)行質(zhì)量檢測。如:堤壩邊坡修理是要噴灑混凝土材料，噴灑結(jié)束應(yīng)檢查混凝土的厚度大小是否合適。噴灑強要對坡面適當(dāng)修整，保持建筑面良好的平整度。

4.3 土釘制作

水利基坑周圍成孔制作也要與所選用的鋼筋材料相匹配，盡可能為鋼筋的插入提供足夠的空間。鋼筋網(wǎng)編制需注意:①間距的控制，每根鋼筋之間的距離要按照圖紙掌握;②型號的控制，鋼筋的粗細(xì)、材質(zhì)等均要滿足基坑施工的要求，保證鋼筋網(wǎng)與土釘充分連接。

4.4 噴灑材料

高性能混凝土材料噴灑是裂縫處理的關(guān)鍵步驟，為了保證噴灑的凝固效果，配制混凝土材料時需控制好原材料質(zhì)量?；炷敛牧鲜褂们耙M(jìn)行質(zhì)量檢測，利用抽樣檢測的方式判斷材料的性能，合格后才能用于鋼筋網(wǎng)處理中。鋼筋網(wǎng)徹底凝固后，對水利建筑基層結(jié)構(gòu)性能具有很好的維護(hù)性。

5 結(jié)論

總之，水利施工中混凝土裂縫病害產(chǎn)生的原因相對復(fù)雜，且對水利項目的多個結(jié)構(gòu)均造成惡劣嚴(yán)重的損壞。從安全、經(jīng)濟、性能等多個角度考慮，水利施工中加強裂縫病害的防治是極其重要的。復(fù)合土釘墻技術(shù)的推廣運用，可從水利建筑的底層結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，通過加固地基構(gòu)造的方式改善水利建筑的整體性能。

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