水閘混凝土底板施工中裂縫產(chǎn)生原因淺析

郭士紅

（山東省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，山東濟(jì)南 250014）

水閘混凝土底板施工中裂縫產(chǎn)生原因淺析

郭士紅

（山東省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，山東濟(jì)南 250014）

本文對(duì)坐落于巖基上的水閘底板在施工過(guò)程中出現(xiàn)裂縫的原因進(jìn)行分析，并采取相應(yīng)的工程措施，有效的避免了裂縫的產(chǎn)生。

閘底板；巖基；裂縫；溫度鋼筋

威海市石家河水閘基礎(chǔ)為巖基，共5孔，單孔凈寬12.0 m，閘孔總凈寬60.0 m，中墩厚1.6 m，總寬度66.4 m，閘室順?biāo)飨蜷L(zhǎng)17.0 m。底板混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，抗凍等級(jí)為F150，抗?jié)B等級(jí)為W4。閘室底板采用大小底板分離式結(jié)構(gòu)，共分為11塊，底板編號(hào)及施工中裂縫產(chǎn)生的位置見(jiàn)圖1。

閘底板于2016年8月10日開(kāi)始施工澆筑，2016年8月19日下午查看養(yǎng)護(hù)情況時(shí)發(fā)現(xiàn)底板上有裂縫，經(jīng)過(guò)排查共發(fā)現(xiàn)裂縫5條，分別在2#底板工作閘門(mén)門(mén)槽位置，2#底板下游1/3處；4#底板工作閘門(mén)門(mén)槽位置，4#底板下游1/3處；6#底板下游1/3處。其中2#底板的兩條裂縫均為從底板頂面到底板底部的貫通裂縫，其它裂縫無(wú)法確定是否為貫通裂縫。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)最大的裂縫寬度為1 mm。裂縫具體位置詳見(jiàn)圖1。各個(gè)底板的澆筑時(shí)間見(jiàn)表1。

表1 底板澆筑時(shí)間表

圖1 底板編號(hào)及裂縫分布圖

發(fā)現(xiàn)裂縫后對(duì)已澆筑完成的6塊底板加強(qiáng)了養(yǎng)護(hù)，但8#底板還是出現(xiàn)了裂縫，裂縫的位置同6#底板的位置。從表1中可以得出，基本上同時(shí)段澆筑的6塊底板中的4塊大底板全部出現(xiàn)了裂縫，2塊小底板沒(méi)有出現(xiàn)裂縫。

1 裂縫產(chǎn)生原因分析

1.1 水閘地質(zhì)資料分析

水閘底板基礎(chǔ)為中風(fēng)化二長(zhǎng)花崗巖，夾中生代輝綠玢巖巖脈。二長(zhǎng)花崗巖中風(fēng)化層：灰白色，巖芯完整，呈長(zhǎng)柱狀，柱長(zhǎng)大于60.0 cm，局部發(fā)育閉合裂隙，具弱透水性，巖質(zhì)堅(jiān)硬。強(qiáng)風(fēng)化輝綠玢巖：灰綠色，巖芯呈短柱狀，錘擊易碎，巖芯飽和強(qiáng)度低，手可捏碎。

閘底板基礎(chǔ)為巖基，巖基的巖性較好，混凝土澆筑后在硬化過(guò)程中，由于干縮引起體積變形受到基巖約束易產(chǎn)生裂縫，裂縫甚至?xí)灤┱麄€(gè)構(gòu)件。2#、4#、6#、8#底板裂縫出現(xiàn)的時(shí)間為混凝土澆筑后第7天。在炎熱的夏季，混凝土7天齡期的強(qiáng)度能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度的90%左右。混凝土強(qiáng)度的快速增大受到基礎(chǔ)巖面的約束，造成底板內(nèi)部應(yīng)力的集中釋放，裂縫就出現(xiàn)在底板長(zhǎng)邊方向，以及底板厚度較薄的閘門(mén)門(mén)槽處。

1.2 混凝土養(yǎng)護(hù)條件分析

2#、4#、6#、8#底板的混凝土材料、澆筑過(guò)程、養(yǎng)護(hù)條件與3#、5#底板相同，但前四塊底板都出現(xiàn)了裂縫，而后兩塊底板完全沒(méi)有出現(xiàn)裂縫。

分析認(rèn)為：混凝土底板澆筑的時(shí)間正值夏季，氣溫較高，且晝夜溫差較大。炎熱的天氣，使得混凝土表面水分蒸發(fā)過(guò)快，造成混凝土內(nèi)部水化熱過(guò)高，進(jìn)而產(chǎn)生溫度應(yīng)力，溫度應(yīng)力的集中釋放導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。

2 采取相應(yīng)的工程措施

設(shè)計(jì)人員對(duì)底板在溫度應(yīng)力釋放方向的配筋情況進(jìn)行了對(duì)比：3#、5#底板在溫度應(yīng)力釋放方向的配筋為Φ18@200，配筋面積為1 272 mm，而2#、4#、6#、8#底板在溫度集中應(yīng)力釋放方向的配筋為Φ14@200，配筋面積只有770 mm，前者滿(mǎn)足大體積混凝土在溫度作用下對(duì)裂縫控制鋼筋的配筋率≥0.1%的要求，而后者不滿(mǎn)足，顯然配筋率對(duì)裂縫的產(chǎn)生有極大的影響。但《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL191-2008）中規(guī)定：板厚超過(guò)2.5 m的構(gòu)件屬于“截面厚度很大的構(gòu)件”，該水閘底板并不屬于大體積混凝土。

那么高溫環(huán)境下，底板厚度大于1.0 m，基礎(chǔ)為堅(jiān)硬巖石的混凝土結(jié)構(gòu)，是否需要適當(dāng)?shù)膮⒖即篌w積混凝土的溫度鋼筋的配筋率要求呢？后期設(shè)計(jì)人員對(duì)未澆筑的10#底板與左邊墩放水洞底板進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整，對(duì)溫度應(yīng)力釋放方向的鋼筋進(jìn)行了調(diào)整，兩塊底板溫度應(yīng)力方向的鋼筋均采用Φ14@100。施工后經(jīng)檢測(cè)兩塊底板均未出現(xiàn)裂縫。這也就驗(yàn)證了2#、4#、6#、8#底板出現(xiàn)裂縫的根本原因是溫度鋼筋配置不足，沒(méi)有控制住裂縫的產(chǎn)生。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)該水閘實(shí)例可以得出以下結(jié)論：對(duì)于巖基上厚度大于1.0 m的水閘混凝土底板施工設(shè)計(jì)中，除應(yīng)考慮伸縮縫的合理設(shè)置，降低水泥水化熱，加強(qiáng)施工期養(yǎng)護(hù)等外界因素外，還應(yīng)配置適量的溫度鋼筋，并適當(dāng)參考《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL191-2008）中的規(guī)定。

建議在板頂面配置鋼筋網(wǎng)，每一方向的配筋率宜為0.1%，但每米不多于5根直徑為20 mm的鋼筋。

（責(zé)任編輯 遲明春）

TU755.8

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1009-6159（2017）-04-0028-02

2017-03-29

郭士紅（1979—），女，工程師