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      水電站大壩水工混凝土裂縫處理
      發布時間:2014-08-09
       
      摘要:分析了水工建筑物混凝土裂縫產生的因素,介紹了常見的裂縫修補方法.并以塘口水電站大壩為例簡要介紹了混凝土裂縫處理的具體措施。
      關鍵詞:大壩;水工建筑物;混凝土裂縫;修補
      1  水工建筑物裂縫產生的因素


          混凝土裂縫是土木、水利、橋梁、隧道等工程中最常見的工程病害。水工建筑物裂縫的產生主要有以下幾種:1)混凝土在硬化過程中,由于干縮引起體積變形、受到約束時產生的裂縫,這種裂縫的寬度有時會很大,甚至會貫穿整個構件。2)大體積混凝土水化時產生的大量水化熱得不到散發,導致混凝土內外溫差較大,使混凝土的形變超過極限引起裂縫。3)在厚度較大的構件中,由于混凝土的塑性塌落引起的裂縫。4)當有約束時,混凝土熱脹冷縮所產生的體積脹縮,因為受約束力的限制,在內部產生了溫度應力.由于混凝土抗拉強度低,容易被溫度引起的拉應力拉裂,從而產生溫度裂縫。由于太陽暴曬產生裂縫也是工程中最常見的現象。5)混凝土加水拌和后,水泥中的堿性物質與活性骨料中活性氧化硅等起反應。析出的膠狀堿——硅膠從周圍介質中吸水膨脹,體積增大,從而使混凝土脹裂產生裂縫。6)在炎熱的大風天氣,混凝土表面蒸發過快,造成混凝土內部水化熱過高.在混凝土澆筑數小時后仍處于塑性狀態,易產生塑性收縮裂縫。7)當結構的基礎出現不均勻沉陷,就有可能會產生裂縫,隨著沉陷的進一步發展,裂縫會進一步擴大。8)當鋼筋混凝土處于不利環境中,例如侵蝕性水中,由于混凝土保護層厚度有限,特別是當混凝土密實性不良,環境中的氯離子等與溶于水中的氧會使混凝土中的鋼筋生銹,也會導致體積膨脹.對周圍混凝土產生擠壓,使混凝土脹裂。
      2  水工混凝土裂縫的常見修補方法
          1)開槽法
          開槽法適用于裂縫寬度大于0.5 mm的混凝土裂縫修補。在對混凝土基面開鑿并清洗干凈、干燥后,按比例配制好改性環氧樹脂砂漿,嵌入鑿槽內,注意及時用毛氈、麻袋等將改性環氧樹脂砂漿進行覆蓋.待完全初凝后,開始用水養護。
          2)低壓注漿
          低壓注漿法適用于修補裂縫寬度為O.2~0.3 mm的混凝土裂縫。修補程序如下:裂縫清理→試漏→配制注漿液→壓力注漿→二次注漿→清理表面。當裂縫數量較多時,先要在裂縫位置貼上醫用白膠布.再用窄毛刷蘸上漿液沿裂縫來回涂刷封縫.約10 min后揭去膠布條露出小縫,再粘貼注漿嘴。注漿操作一般在粘嘴的第二天進行,若氣溫高的話.半天就可注漿。注漿順序一般由上往下,水平方向裂縫一般從一端到另一端。為了保證漿液灌滿,在注漿后約半小時可以對每個注漿嘴再次補漿。


          3)表面覆蓋法
          表面覆蓋法適用于裂縫寬度小于0.2 mm的混凝土裂縫修補。這種方法的缺點是修補工作無法深入到裂縫內部,對延伸裂縫難以追蹤其變化。表面覆蓋法所用材料視修補目的及建筑物所處環境不同而異。通常采用彈性涂膜防水材料、聚合物水泥水泥等材料。施工時,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,再用修補材料涂覆表面。
      3  工程實例
          來鳳縣塘口水庫溢洪道控制段凈寬4(孔)×12m,最大下泄流量140 m3/s。溢洪道進口段左、右岸邊墻均為C20混凝土結構,溢流堰為C25鋼筋混凝土結構。溢流堰高6 m、頂寬0.8 m、底寬5.0 m,長50m。該水電站于1994年竣工發電。運行lO多年后發現溢流堰離左岸4~4.5 m的位置出現一條垂直于壩軸線方向的裂縫,裂縫上寬1.5 mm、下寬0.3 mm.從溢流堰上游迎水面底部到頂面,再沿溢流堰頂面至下游堰底,呈貫通狀。
          溢流堰屬重力壩型式,主要靠溢流堰自重滿足結構穩定安全要求。由于裂縫是沿溢流堰橫剖面方向延伸,裂縫的產生對溢流堰的結構安全不構成威脅,但水庫蓄水后,將沿裂縫產生滲漏,影響水庫正常蓄水和非洪水期的美觀,如長期滲水將影響壩體結構安全。
      3.1迎水面裂縫處理
          在迎水面裂縫范圍內開槽,槽尺寸l 000 mm×150 mm,即沿縫隙鑿深150 mm并向兩側各擴大約500mm形成一個矩形槽。人工開槽遇已澆鋼筋混凝土內鋼筋時應保留鋼筋的完整性,并進行適當處理。槽的中間布置橡膠止水帶,橡膠止水帶厚8 mm、寬280mm;橡膠止水帶中間縫寬10mm,縫內采用瀝青油氈(4氈5油)嵌填。新澆鋼筋混凝土布設鋼筋時應繞開橡膠止水帶,鋼筋深人已澆混凝土內100 mm(澆筑前先鉆孔),新澆鋼筋混凝土迎水面保護層為50mm,Ф12錨筋錨深300~500mm、間距為500 mm.錨筋深度不超過下游溢流堰面。
      3.2下游背水堰面裂縫處理
          溢流面裂縫為一貫穿性裂縫,因裂縫位于溢流面,溢流面有防滲、抗沖、耐磨要求,故對溢流面下游裂縫進行表面處理:在溢流面的下游面沿裂縫(以裂縫為中心)鑿一條寬80 mm、深40 mm的“V”型槽.刷去松動顆粒清洗干凈,回填彈性環氧砂漿。
          下游背水面裂縫寬0.3 mm或更細,故采用化學灌漿方法處理內部裂縫。施工工序:鉆孔→壓氣(或壓水)檢測→止漿→試漏→灌漿→封孔→檢查。


          1)鉆孔、布孔
          裂縫較深,縫的走向不規則,布孔采用騎縫孔和斜孔,騎縫孔采用灌漿嘴施灌,斜孔采用埋設灌漿管施灌?拙嗪涂讖剑嚎拙、排距應視裂縫的寬度和通暢情況、漿液粘度及允許灌漿壓力而定,孔距、排距初定為0.5 m;鉆孔采用風鉆孔,為減少孔內漿量,孔徑宜采用30~36mm。
          2)壓氣檢測
          環氧樹脂(化學灌漿材料)屬于憎水性材料.可以采用壓氣檢測檢驗的方法。壓氣時在縫外面刷上肥皂水,以檢查鉆孔與縫面暢通情況,并用耗氣量來檢查堰內部是否有缺陷,以推估吸漿量。氣壓宜大于灌漿壓力。
          3)縫面止漿
          化學灌漿材料的滲透性能較好、造價高,為保證灌漿質量、節省漿液,要求對縫面進行嚴格而又細致的止漿。止漿方法是沿縫鑿槽,洗刷干凈后再嵌填環氧砂漿或其它速凝早強的砂漿,并將表面壓實抹光。
          4)試漏
          目的是檢查止漿效果,以選擇主灌漿孔。當發現止漿有缺陷時,應在灌漿前進行修補。
          5)灌漿
          灌漿材料:因環氧樹脂適用較干燥裂縫或經處理后已無滲水裂縫的補強,能灌0.3 mm左右的細裂縫,故本工程灌漿材料采用了環氧樹脂。
          灌漿壓力:灌漿壓力初選0.4~0.5 MPa,灌漿壓力由低到高,當壓力驟升而停止吸漿時,即可停止灌漿。
          灌漿方法:灌漿前將灌漿孔(嘴)上的閥門全部打開,用壓縮空氣將孔內、縫內的積水盡量吹擠干凈,爭取達到無水狀態,然后準備灌漿。根據裂縫情況選擇灌漿方法:對細微裂縫,需用較長凝結時間的漿液,采用單液法灌漿;對于較寬的裂縫,需用較短凝結時間的漿液,采用雙液法灌漿。當一條裂縫上布有幾個灌漿孔(嘴)時,可按由深至淺、由下而上的順序灌漿。灌漿的結束標準是以不吸漿為原則,如果吸漿率小于O.0l L/min,并能持續一定時間,亦可作為結束標準,停止灌漿。
          6)封孔
      對于固化后強度達到或超過混凝土強度的灌漿材料.灌漿后孔內的固結物不必清除。工程中應注意兩點:一是灌漿材料環氧樹脂有毒,配料和施工時要注意防護;二是要選擇裂縫灌漿的最佳時間。對混凝土構件來說,選擇氣溫較低時進行灌漿比較適宜。因為此時裂縫開度最大,漿液易于灌入,且其固結體在裂縫內也不會因混凝土收縮而重新被拉開。
          7)檢查
          該工程溢流堰裂縫處理后,距今經歷兩次洪水期的考驗,裂縫未發展,并且在庫內蓄水期也未發現滲漏,證明了裂縫處理措施是有效的,達到了防滲和控制裂縫的效果。 


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