那吉航运枢纽工程混凝土裂缝处理技术及防裂探讨[].doc

航运枢纽工程混凝土裂缝处理技术探讨
中国交通建设集团 毛泽英 夏风
关键词：航运枢纽工程 混凝土裂缝 处理技术
摘要：通过航运枢纽工程混凝土施工，掌握混凝土裂缝处理实施技术
一、工程概况
某航运建设枢纽工程位于中上游河段，坝址右岸距县城22km，是干流综合利用规划十个阶梯中的第四阶梯，是上游水利枢纽的反调节水库。以航运为主，兼有发电、电灌、养殖、旅游等综合效益的项目，坝址以上集雨面积为23570km2，多年平均流量330m3，径流量为189.3亿立方,正常水位115m，死水位114.4m，水库总库容量1.83亿立方，电站装机容量3×19MW=57MW，年利用小时数4397h，多年平均发电量2.506亿KW.h。船闸按Ⅲ级船闸建设，通航标准为通航一列1顶2×1000t顶推驳船队，水库蓄水后可渠化河道56km。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。
本枢纽工程与河流流向垂直布置。从左至右依次布置的建筑物有：左岸接头重力坝长40m、溢流闸坝长196m、电站厂房段长77.64m、船闸段长30m。坝顶总长343.64m，坝顶高程121.5m。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。
主要工程量：土石方开挖量为262万m3、土石方填筑103万m3、混凝土44.64万m3、钢筋9601.88t、浆砌块石9.65万m3。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。
二、大体积混凝土裂缝原因分析
1、建基面实际地质情况与设计地质勘察报告有较大差异，如上闸首基底地质有弱风化泥质砂岩，弱风化泥岩，同时在下游端还有一小断层，由于地质的不均匀性导致裂缝产生。酽锕极額閉镇桧猪訣锥。
2、在施工过程中，大体积混凝土温控措施未按设计和规范要求落实到位。当混凝土内部温度应力大于混凝土的拉应力时，混凝土结构将会出现裂缝，故在 《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204—92）和电力行业标准《水工混凝土施工规范》（DL/T5144-2001）中明确规定，“对大体积混凝土的养护，应根据气候条件采取控温措施，并按需要测定浇筑后的混凝土表面和内部温度，将温差控制在设计要求的范围内；当设计无具体要求时，温差不宜超过20C°”。混凝土拌合物内的水泥在水化时，要产生大量的水化热，当混凝土内外温差超过一定的限度，混凝土的拉应力小于混凝土的热涨应力时，便会产生温度应力裂缝，这种裂缝主要出现在大体积混凝土或在冬期施工的混凝土。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。
3、仓面在浇筑过程中，未采取防雨措施，混凝土受雨水冲刷，导致砼中间的胶凝材料被水稀释而产生裂缝。
4、仓面太大，尤其是每仓浇筑方量达到1000m3以上的，容易产生裂缝。如上闸首施工队伍为了方便省事，按设计要求将本来应该分成2个仓面的混凝土合并成一个仓面进行浇筑，结果出现贯穿裂缝。謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。
5、拌合物在浇灌振捣过程中漏振和振捣不密实而产生的毛细孔隙或蜂窝状，在外部水压力的作用下，导致渗、漏而出现裂缝。厦礴恳蹒骈時盡继價骚。
6、混凝土拌合物在浇捣完毕后，混凝土拌合物内部的水份一部分泌出流失，一部分被水泥水化所用，另外一部分被蒸发，尤其是在干热、风较大的输水廊道内，混凝土拌合物则更容易出现失水干缩而发生裂缝。茕桢广鳓鯡选块网羈泪。
三、混凝土裂缝调查

序号
位置
裂缝长
m
裂缝深度m
裂缝宽度㎜
裂缝面标高m。
1
上闸首
10.5
1.30
0.2~0.5
93.6
2
闸室1#段
21.5
1.30
0.2~0.5
93.6
3
闸室3#段
2.53
2.50
0.2~0.5
97.5
4
闸室５#、6#、7#、8#段
64.0
1.75
0.2~0.5
94.7
沿闸室纵轴线方向
5
下闸首
13.12
1.30
0.2~0.5
91.3

已浇筑部分混凝土出现的裂缝，主要由于温差、地质不均匀沉降、混凝土质量薄弱、砼表面缺少保护等原因产生，裂缝宽度均约0.2～0.5㎜，按设计和规范要求进行化学灌浆处理。鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。
四、化学灌浆施工
1、化学灌浆材料选择
由于施工对象潮湿,选用原国家电力公司华东勘察设计研究院科研所监制的亲水性材料HK-G系列环氧灌浆材料，其主要特点及性能指标如下：籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。
①浆液粘度低、可灌性好，可灌注0．2㎜左右的细缝；
②与混凝土粘结强度高，大于混凝土本身的抗拉强度；
③浆液固化后的抗压强度和抗拉强度都很好，有较好的补强加固作用；
④浆液具有亲水性，对潮湿基面的亲和力好；
⑤凝固时间可以调节，范围可在数小时至数十小时之内；
⑥操作方便，不需繁杂配制。只需将A组分和B组分按比例均匀混合即可灌浆；
HK-G系列环氧灌浆材料性能指标
项 目
指 标
颜 色
棕色或棕红色透明液体
比重（g/㎝3）
1．0-1．2
粘度（25℃，mPa·s）
10-40
凝固时间（hr）
3-24
力学性能
抗压强度（Mpa）
40．0－80．0
抗折强度（Mpa）
9．0－15．0
粘结强度（Mpa）
2．4－6．0

2、化学灌浆设备一览表：
名称
用途
规格
单位
数量
钢丝轮
清理砼表面及开V型
Φ100
只
50
砼磨
Φ100
只
50
空气压缩机
清理砼表面及灌浆用
1500W
台
3
角磨机
清理砼表面
100型
台
4
小台秤
配浆液用

台
2
电动搅拌器
配浆液用
500W
台
1
卷尺
施工用

把
3
桶
材料

只
4
压力灌
灌浆用

只
2
高压管
灌浆用

批
1

3、化学灌浆人员一览表
序号
工 种
人数
备 注
1
技术管理人员
2
从事技术服务和过程质量控制
2
技术工人
5
从事钻孔、灌浆作业
3
辅助工
5
电器、钻机修理及其他辅助工作
4
普工
5
从事搬运、清理杂物等工作

4、化学灌浆工艺流程
 灌浆施工工艺流程为：表面清理→灌浆孔布置及钻孔→凿槽→冲(洗)孔、缝→埋管→嵌缝→压水、通风→灌浆。
施工测量放样
水、电系统就位
制浆系统就位
表面清理
工艺流程图

钻孔

凿　槽
灌浆嘴埋设
冲(洗)孔、缝

水泥砂浆封闭

埋 管

嵌 缝

压水、通风

配制浆液

灌浆前的准备

灌 浆

拆除灌浆嘴
封闭浆孔
灌浆效果检查
修整缝面
清理场地移交

5、施工方法
①首先测量定位纵向缝、横向缝的位置，并布置好钻孔孔位。同时确保施工现场水通、电通、设备性能运转处于良好状态。預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。
在裂缝一侧钻斜孔预埋Φ20mm钢管，待底板顶层砼施工完毕并达到80%以上设计强度后，再进行亲水环氧化学灌浆处理。钻孔及钢管布置要求如下：渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。
a.钻孔中心距离裂缝约20cm，孔中心线与垂线夹角45°。
b.钻孔必须穿透裂缝垂面进入对面块体30cm（现场测量核实）。
c.用高压风枪将成孔清理干净，避免残渣堵塞裂缝、孔洞和钢管。
d.钻孔沿缝纵向间距50cm。
e.钢管埋入段长度不小于20cm，且不得穿过裂缝垂面，焊接钢筋将钢管定位、露出孔口部分长度不小于孔口以上砼总厚度，并保证露出设计结构顶面的工作长度不小于20cm。铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。
②继续浇筑上一层砼前，将裂缝顶面凿“V”型槽（槽宽、深5～6cm），并用C30以上砂浆填满。沿裂缝布置跨缝钢筋网。擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。
③灌浆嘴埋设
埋入灌浆端的深度约2/3，灌浆嘴直径为φ16mm。灌浆嘴埋设采用HK-962增厚涂料，等嵌固材料有一定强度后，用灌浆管连接灌浆，压入丙酮进行清洗，然后再用空压机进行压气吹净，并检查各孔的相通情况。贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。
④压水、通风： 对缝面逐孔进行水、风轮换冲洗，风压0.4MPa，查明管道、钻孔、缝面串通及嵌缝外漏情况。若有外漏及时处理。风、水轮换冲洗时间每孔5min，当相邻孔出清水后，再用水冲洗一次即完毕。坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。
⑤配制浆液：
配制浆液，根据灌浆工作面大小和灌浆延续时间（一次性完成所需时间）严格按照产品要求和试验确定的配比（由项目部试验室提供并做材料亲水试验）进行配制。根据裂缝的缝宽估计可灌程度，配制适宜的浆液。浆材配制时应置于容器中，用搅拌器均匀搅拌至色泽均匀、颜色一致。搅拌用容器内及搅拌器具不得有油污及杂质。应根据裂缝宽度、环境温度决定浆材的每次拌合量，并严格控制浆液不得长时间暴露在空气中。
⑥灌浆前的准备：为保证化学灌浆质量，在化学裂缝灌浆前，首先在裂缝与板块分缝处用地质钻机钻φ50mm孔到裂缝底部然后采用水泥砂浆填实抹平，以防止浆液洗失。蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。
⑦灌 浆
每道灌浆施工必须连续一次完成，以防堵嘴。灌浆应从裂缝一端向另一端进行，保持工作压力在0.2～ 0.4mPa，待邻孔出浆后关闭，当灌到最后一个灌浆嘴时，应适当加大压力迸浆。迸浆期间应观察是否还在进浆，再恒压20min，如果不进浆视为该裂缝浆满，灌浆结束标准以不吸浆为原则。如果吸浆率小于0.01升/分钟，应维持至少10分钟，可做为结束标准，停止灌浆。要求进浆均匀，计量准确，记录详细无误。買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。
灌浆过程中，定期测定浆液密度，并经常检查浆液压力、浆液流量、风压、提升速度及耗浆量；对出水的孔，进行顶水灌浆。施工中根据各孔漏水情况、进浆量，控制灌浆量。施工前期，对大的漏水，采用深孔灌浆，对散漏小水，采用浅孔灌浆。施工后期，采用深浅孔结合，排灌结合的方法施工，深孔排水，浅孔灌浆，灌浆压力 ＜1.0Mpa。綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。
⑧封闭灌浆孔：灌浆完成封闭排气孔保持压力10分钟后封闭灌浆孔。灌浆完成24小时后，去掉灌浆管头。
6、灌浆效果检查
化学灌浆结束后，按监理工程师的随机定点，进行钻孔取芯和压水检查。
钻孔取样检查，采用手持式钻机钻进，孔径φ75mm合金钻头进行钻孔取芯，钻深0.6m。取芯按序号编号，并妥善保存，代表性试样送试验室进行强度检查。驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。
灌浆施工完后7天后，在已灌好裂缝随机做一个点的压水试验，施加1MPa压力，持续20min后，透水率为零，证明灌浆质量合格。压水设备采用CKY—HG(B)脚踏泵。猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。
在灌浆结束14d后进行检查孔施工和压水试验，压水试验采用单点法进行，压力暂定为0.5Mpa，压入流量稳定标准：在规定压力下，每3~5min测读一次压入流量，连续4次读数中最大值与最小值之差小于最终值为计算值。试验检查孔数不少于总孔数的5%，压水试验结束后用1:0.5浓浆封孔。锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。
Q
单点法压水试验成果计算方法：
PL
q=
式中 q 透水率，Lu
Q 压入流量，L/min
P 作用于试段内的全力，Mpa
L 试段长度，m
检查内容：
①灌浆材料性能及注入量
②灌浆结束时排气管的出浆密度和压力
③进行灌浆时定时测量混凝土的温度。
④灌浆过程中无中断、串浆、漏浆和管路堵塞等情况。
⑤灌浆前、后接缝张开度的大小及变化情况。
⑥压水试验成果。
7、化学灌浆质量控制
① 严格把好材料质量关，使用的化学灌浆材料，具有产品合格证、说明书和技术报告，经现场抽样复试合格后方可施工。構氽頑黉碩饨荠龈话骛。
② 严格操作规程和技术规范，施工中不得偷工减料。
③ 坚持检查验收制度，坚持自检、互检和专检。
④ 加强现场技术管理和质量控制，技术人员现场值班。设立以施工现场主要领导为核心的质量管理小组，定期组织施工、技术、质量等有关的质量汇报、分析、总结，制定提高施工质量具体办法，以指导施工。輒峄陽檉簖疖網儂號泶。
⑤ 灌浆使用的仪器、机械设备等使用前必须进行检测，合格后方可使用。对不符要求设备应及时检修，保证施工设备的正常运转。尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。
⑥ 施工中应准确记录各种参数、浆液材料用量、导常现象及处理情况。
五、总结
混凝土抗裂能力是受混凝土干缩、自身体积变形、弹性模量、徐变、线膨胀系数、浇筑温度、水化热温升、抗拉强度等诸多因素制约的一个综合性指标。混凝土开裂往往发生在温度应力较大处或混凝土质量薄弱处，所以实际施工中要全面考虑，统筹安排，提高混凝土质量的均匀性，减少离散程度，降低离差系数，满足规范要求的保证率，将大大提高混凝土的抗裂能力。识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。

二〇〇六年七月十五日
毛泽英 夏风