地下洞室衬砌混凝土裂缝分析及预防措施.pdf

水利水电技术第 4 3卷2 0 1 2年第1 0期 地下洞室衬砌 混凝土裂缝分析 及 预 防 措 施 罗 斌 ( 新疆下坂地水利枢纽工程建设管理局，新疆 喀什8 4 4 0 0 0 ) 关键词 ：衬砌混凝土；防裂措施 ；地下洞室； 中图分类号 ：U 4 5 5 9 1 ( 2 4 5 ) 文献标识码 ：B 1 引言 下坂地 水利 枢 纽工程 文章编号 ：1 0 0 0 0 8 6 0 ( 2 0 1 2 ) 1 0 0 0 2 8 0 2 新疆下坂地水利枢纽工程 地下洞室衬砌混 凝土 浇筑一般采用泵送 入仓 ，其坍落度多在 1 41 6 c m， 局部范围 由于仓位狭窄 ，无法人仓 振捣 ，坍落度 可 达 1 8 c m左右 ，同时对混凝土 的和易性 、流动性要 求较高 ，一些过水建筑物还要求水胶 比不 大于 0 5， 因此 ，泵送混凝土的水泥单耗多在 3 0 0 k g m 以上。 衬砌混凝土周边 受到围岩强 约束 ，和大坝混凝土相 比 ，其特点是坍落度大 ，水 泥单耗 高 ，约束 强 ，地 下水丰富 ，围岩应力 复杂 ，故产 生裂缝 的机率 高 、 形式多变 ，裂缝不 可避免 ，但裂缝是可 以减少 和控 制的 2 裂缝分类 新疆下坂地水利枢纽工程地下洞室衬砌混凝土的 裂缝可分为表面裂缝和贯穿全厚度的贯穿裂缝。 2 1表面 裂缝 表面裂缝又分水 平面裂缝和立面裂缝 ，水平面 表面裂缝主要是 由于混凝 土混合料 的早期过快失水 干缩引起的。特别是大坍落度混凝 土在振捣过程 中 会产生分 层 离析 ，粗 重 骨料 下 沉 ，表 面有 一 层 砂 浆 ，水分 向上迁移 ，形 成表面泌水 ，使其 表层 含水 量增 加 ，在 数小 时 后 ，泌水 减 少 ，表 面 水蒸 发 加 快 ，混凝土表面产生干缩 ，一般在混凝 土终凝后 1 3 h内其 表面将 普遍 出现细微 的龟 裂。裂缝 的宽 度和深度与混凝 土表层砂 浆厚度 、泌水 多少 、表 面 水蒸发速度有关。 立面产生 的表面裂缝 由于受 到模板 保护 ，分 层 离析的影响也不大 ，产生裂缝的机率要小得多。但 由于干缩 、养护及拆模时间等原因 ，也会产 生少量 表面裂缝 。 2 2贯穿裂缝 衬砌混凝土贯穿全厚的裂缝又分为环向裂缝 、纵 向裂缝 、交叉裂缝 、斜裂缝等 。 2 2 1 环 向裂缝 环向裂缝也叫横向裂缝 ，它近似垂直于洞轴线或 水流方向，是最常见和危害性最大的一种裂缝。 2 2 1 1 干缩裂缝 在水泥混凝土 中，水泥石 中存在着化学结合水 、 层间水 、物理吸附水 、毛细水等，但这些水在混凝土 硬化过程 中将会失去，水泥浆体也随之产生收缩。在 收缩时，水泥浆体受到了内部骨料和基础岩面的双重 限制。混凝土内部存在着干缩引起的应力状态 ，当其 拉应力大于混凝土的极限抗拉强度时 ，干缩裂缝将随 之产生。 2 2 1 2冷缩裂缝 水泥混凝土也是有热胀冷缩性能 ，特别在混凝土 处于内部升温 、外部冷却的情况下 ，其变形 同时又受 到基岩面的强约束 ，极易产生冷缩裂缝。 在新疆下坂地水利枢纽工程导流洞衬砌混凝土浇 筑中，为了更好地把握混凝土内部温度变化情况 ，在 底板混凝土浇筑 时在底板 1+0 7 7 5 4 61+ 0 8 7 5 4 6 处埋设 了 1 组共 6支温度计。一支在左侧墙距侧墙表 面 0 0 2 5 13 1 处 ；一支在左侧墙距侧墙中部 0 3 2 1 T I 处 ； 收稿 日期 ：2 0 1 2 0 8 0 7 作者简介 ：罗斌 ( 1 9 8 0 一 ) ，男 ，工程师。 Wa te rRe s o u rc e s a n d Hy d r o p o we rEn g i n e e r i n g V o 1 4 3 No 1 0 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 在底板距底板表面 0 0 2 5 n l 处埋设一支 ；在底板距底 板中部 0 3 2 i n处埋 设一 支 ；在右侧 墙距侧 墙 表面 0 0 2 5 I n处埋设一支 ；在右侧墙距侧墙 中部 0 2 2 5 i n 处埋设一支；衬砌设计厚度 6 0 o m，一次浇筑成型 ， 使用普通水泥 、单 耗 2 6 8 k g m ，常态泵送混凝 土 ， 入仓温度为 2 0 ，浇筑后 1 d ，混凝土内部最高温度 达 4 1 3 ，最大温升为 2 1 3 ，之后缓慢 回落。混 凝土在温度升高后膨胀 ，但在温度下降时 ，受基岩 、 锚杆及硬化混凝土的约束 ，不能 自由收缩裂缝也就随 之 产生 。 2 2 2纵 向裂缝 纵 向裂缝产生的原因比环 向裂缝更为复杂 ，基岩 变形 ，外水压力，施工过程中的薄弱环节 ( 如层 间结 合不 良、冷缝等) 都会将产生裂缝。 在混凝土浇筑初期 ，其强度较低 ，围岩的收剑变 形和由于排水不充分 ，在外水压力作用下 ，均可能产 生裂缝 。 2 2 3 交叉 裂缝 由两条 以上的裂缝相交形成的裂缝 ，称之为交叉 裂缝。其产生的原因也可能是混凝土干缩 、冷缩 、围 岩变形 、外水压力综合作用的结果 。 3防裂措施 衬砌混凝土裂缝 的产生将影响建 筑物 的耐久性 ， 特别是钢筋锈蚀 ，直接影响使用寿命和结构安全 ，要 采取措施减少裂缝和对已产生的裂缝进行处理 。 3 1 表面 裂缝 表面裂缝不影响建筑物的整体安全 ，但影响耐磨 性 ，在高速水流冲刷的部位也应 引起重视 ，防裂措施 是降低混凝土坍落 ，减少泌水 ，严防过振产生分层离 析 ，加强养护 ，对于过振产生的表面砂浆层要清除。 ( 上接 第 2 7页) ( 5 ) 保证桩头密实。当加密接近孑 L 口时，在孑 L 口堆 料强打，反复振捣，适当延长桩顶部留振时间和振捣次 数；若堆高强打桩头仍达不到规定的密实度 ，可在制桩 后采用 1 5 t 的振动碾压实，压实碎石土深度可达 1 5 I T I 。 4 结语 通过对下坂地水利枢纽工程上游围堰基础振冲加 固施工可以得知 ： ( 1 ) 振冲碎石桩地基处理方法中填料量 、加密电 流、留振时间 、加 密段 长度是控制 制桩质量 的四要 水乖 I 水电技术第4 3卷2 0 l 2 年第 1 0期 罗斌地下洞室衬砌混凝土裂缝分析及预防措施 3 2环向裂缝 采用常规的减少水泥单耗 ，使用低热水泥 ，降低 混凝土坍落度和入仓温度等手段，对各种混凝土裂缝 的减少均有一定的效果 ，但为减少环 向裂缝 ，设计是 非常重要的因素之一 ，如隧洞混凝土设计强度过高 ， 则水泥用量增大 ，水化热过高 ，易产生裂缝 ；强度则 满足不 了结构要求或混凝土耐久性 ，使抗冲耐磨性能 降低。 养护条件对混凝土裂缝也至关重要 ，下坂地水利 枢纽工程导流洞底板前期养护采用 71 1 q C的冰冷河 水养护，加大了混凝土表面和 内部温差 ，结果从 中部 产生环向裂缝 ，后采用养护剂养护 ，同时增加脱模时 间，减少了裂缝 的发生。 另外 ，下坂地水利枢纽工程混凝土配合比粉煤灰 掺量 由 1 5 增加至 3 0 ，减少 了水化热，也大大减 少了混凝土的裂缝数量。减少衬砌分段长度 ，也可减 少混凝土环 向裂缝。 3 3纵 向裂 缝 纵向裂缝的防止可采用加强外水引排 ，层间结合 不出现薄弱面 ，不过振等 。 4 结语 综述以上分析和总结 ，在新疆这种典型大陆干燥 气侯和昼夜温差大的环境下，减少和预防地下衬砌混 凝土裂缝的有效方法是千方百计 降低混凝土水化热 ， 混凝土浇筑后表面需保温 ，不可用冰冷的水浇筑混凝 土表面。当达到以上 目的，在配合比方面尽量增加粉 煤灰用量 ，一般均在 3 0 左右 ，也可采用低热水泥 ， 在设计上混凝土强度尽量不超过 C 3 0 ，如设计强度过 大可采用降低分段长度等工程措施加以防范。 ( 责任编辑欧阳越) 素 ，必须达到经生产性试验修正后的规定值 。 ( 2 ) Z C Q 1 2 5型振冲器具有激振力大、对地层适 应力强 、造孑 L 速度快 、制桩电流大且经济等特点 ，在 同类地质条件的基础加固中可推广采用。 参考文献 ： 1 D I Z T 5 2 1 4 -2 0 0 5 ，水 电水利 工 程振 冲法 地基 处 理技 术规 范 s 2 S L 2 3 7 - 1 9 9 9 ，土工试验规程 S 3 G B 5 0 2 0 2 -2 0 0 2，建筑地基基础工程施工质量验收规范 s ( 责任编辑郭利娜) 2 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m