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水利工程混凝土施工裂缝成因及控制措施 张磊 ( 中国水电建设集团十五工程局有限公司 陕西 西安 7 1 0 0 6 5 ) 摘要水利工程是我国重要的基础工程， 亦是民生工程， 在社会经济发展中有着积极的促进作用。 近年 来， 随着基础建设投入力度的不断加大， 水利工程的建设也随之增多， 其安全和外观必须引起重 视。裂缝是水利工程最常见的病害之一， 本文对其成因、 预防、 控制、 处理进行了全面的分析。 关键词 水利工程 ； 裂缝； 成 因； 处理 中图分类号 ： T V 6 9 8 2 + 3 1 文献标 识码 ： B 在 水利工程施 工中 ，开裂 是混凝 土最常 见的病害之 一 ，裂缝的产 生可能导致 建筑物 发生渗漏 ， 而一旦水 渗入混凝 土内部 ， 又会 引 起混凝土水解破坏 ， 内部钢筋锈蚀 ， 导致混凝 土结 构物遭到严重 破坏 ，轻则影 响建筑物 的 外观 和正常使用 ，严重的贯穿性 裂缝甚 至可 能导致 混凝 土结构物 的完全破坏 。因此 ， 对水 利施丁中的混凝土裂缝原因进行分析 ，并提 合理有效的裂缝防治措施十分必要。 1水 利工程 混凝土 施工 中常见的 裂缝 混凝 土是多相 复合脆性材 料 ，当混凝 土 的拉应力大于其抗拉强度 ，或拉伸变形大于 其极限变形时， 混凝土就会产生裂缝。按其发 展变化可 分为死缝 、 活缝 、 增 长缝 ； 按产生原因 可分为翅性收缩裂缝 、 沉陷缝、 干缩缝、 温度缝 和施_T缝； 按开裂程度， 裂缝可分为表层裂缝、 深层裂缝 和贯穿裂缝 。为便 于对裂缝进 行预 防控制 ， 文 中笔者将按产生原 因的分类对 裂缝 进行分析 。 ( 1 ) 塑性 收缩 裂缝 。塑 性 收缩 裂缝 的外 部特 征似 龟 壳状 ， 裂缝 粗 而短 ， 缝 裂至 钢 筋 洪能力 。左 岸主要利用 高于设计堤 顶的高岸 坎抵挡洪 水 ， 并在坎 下修建滨河 路 ， 作 为观 光 道路及汛期防洪抢险通道。对低于设计堤顶 的河段， 修建生态堤防； 右岸建设生态堤防， 抵御洪水 。 对于渡槽 以上段 ： 由于受地形所 限 ， 将现 状 比较硬质 且连通性较 差的浆砌石 护岸加 以 改造， 采用生态型 自嵌式挡墙， 为水生植物提 供 良好 的生长空 间， 提高水生植 物成活率 ， 加 强水体的生态平衡。对于渡槽以下段： 左岸利 用现有高岸坎， 坎下建设滨河路 ， 路面高度按 不低 于蓄水 位加 0 5 m考虑 ，沿河流方 向可高 低起伏， 体现 自然， 路宽 8 m ， 满足防汛抢险及 滨河观景需要。有岸因新 规划 有景观大道 ， 故 堤顶道路仅考虑防汛及观景道路 ， 顶宽 8 m。 堤 坡可适 当放缓 ， 形成微丘型景观堤防 。堤坡可 放缓至 l： 5 0一l：1 0 ， 0 ， 并种植花草 。 4 2水景观 _T程建设 汤峪河T程段河道 比降为2 2 O ， 为在河 道内形成一定水深， 形成连续的大水面， 根据 河道治理范围、 河道比降， 秉承以人为本 、 自 然的核心理念，可以考虑不采用 目前省内运 用比较多的橡胶坝、 水闸等蓄水方案。在满足 防洪安全的前提下 ， 沿河修建拦石坝 、 跌坎等 不同型式的低坝蓄水建筑物，在人工蓄水的 同时，各蓄水建筑物回水范围不一定相连不 间断， 中间预留一定范围的天然河道段， 形成 自然河道 与人工蓄水 相结合 的宽浅式河 流水 面景观， 满足游人亲水戏水要求。 4 3 生态景观T程建设 在河流两岸合理规划滨河景观， 并充分利 用河流两侧树林 、 果 园等 自然景观 ， 乔 、 灌 、 花 、 草相结 合 ， 与浩渺 河水相 映成 趣 ， 营造 沿河绿 色长廊， 水、 堤 、 林、 路 、 景结合， 形成一条靓丽 的河流风景线 。根据 当地 自然资源 与人文 资 源景观设计时可考虑以下创意 。 ( 1 ) 温泉+草药养生文化体验， 将生 态与养生文化结合 。 在旅游开发 中， 生态环境 只是旅游 的一个 本底 资源 ， 我们称之 为本 底生态 ， 可以说 ， 所有 的郊野旅游 目的地 ， 都 在打生态牌 。因此 ， 一 般生态概念 ， 无法持续 吸引游 客 ， 必须对 生态 进行深 度开发 。因此 有各种生态 型旅游 项 目 应运而生 ， 如生态游乐 、 生态养生 、 生态度假等 等。陕西有句名言叫 ” 秦地无闲草 ” ， 具有草 药王 国之称 的秦岭 太白山 ， 因中草药久负盛名 的太白山被誉为“ 药山” ， 蕴藏的植物药、 矿物 药、 动物药大约有 3 0 0 0多种， 资源十分丰富， 初步统计太白山的中草药近 6 O O 多种， 属国家 管理的二类药材有 2 4种 。 故可将温泉养生与中药养生结合 ， 在区域 合适位置布设养生设施 ， 在背靠太白山， 面朝 汤峪河 ， 绿树环绕中， 养生抗体。 ( 2 ) 珠帘听雨。 利用现状跨汤峪河的石头河输水渡槽， 从 渡槽西侧 高点 引水 ， 在渡槽 处 ， 河 的上 下游两 岸引水形成水帘。 ( 3)水 上风情 酒吧西 部最大 河滨酒 吧街 。 酒吧已不单单是城市夜生活的组合体 ， 它 更逐渐成为城市的新坐标 ， 一种精神文化的重 要象征。 秦岭太 白旅 游度假产 业要发展 ， 缺乏 夜间休闲旅游的特色项 目不行。通过水上酒 吧 的引领 ， 打造 西部地 区最 大的河滨酒 吧街 ， 为游客提供爬山体力消耗后 ，在美丽的太白 山下汤峪河畔，体验美酒咖啡浪漫情结的归 属空间 。 ( 4) 幽潭飞瀑。 现状河 道西侧洪积 扇区分 布有数 条沿 山 冲出的沟壑， 本次利用沟壑地形高差 ， 在此引 一 泓涧水流淌而下 ， 涓 涓细流 如绢 如练 高挂 西 坡 ， 于茂 密草木 、 野花遍地 间 ， 再汇人河流。 6结语 河道综合治理体现了 “ 以人为本” 、 “ 人与 自然 和谐相 处” 的理 念 。 符合科 学发展观要求 ， 代 表了河 道治理 技术的发展方向 ， 特别是在政 治、 经济 、 文化和人的活动高度集中的城市河 段， 实施河道综合治理， 建设生态景观河道更 加具有十分重要的意义。汤峪河河道综合治 理， 对我省秦岭北麓同类工程治理具有较高的 参考价值。陕 嚣农私 ( 责任编辑： 黄灵芝) 为止。 塑性裂缝的产生多由于养护不当， 水 分蒸 发深 入 表层 引 起 混凝 土 表 面猛 烈 脱水 而 开裂 。 ( 2) 沉 陷裂缝 。沉陷裂缝的表现形式多 是贯穿性或者深进形式，具体走向与沉陷 的程度有关 ， 一般 而言 ， 较小 的裂 缝与地 面 垂直， 较大的沉陷裂缝会出现倾斜错位。 这 种 裂缝 的宽度与沉降量成正 比。 ( 3 ) 干缩缝 。 干缩裂缝 的性状 多为网状 或者平行线状 的浅 细裂 缝 ， 在较 薄 的梁 板 中大部分都沿梁板短向分布 ，宽度大约 在 0 0 5 m m 0 2 mm。干缩 裂 缝 的 大小 和 混凝 土 的 水灰 比 、 混 凝土 材料 的质 量 、 泥 沙 比等 有 很 大的 关 系 ，其对 水 利 T程 混 凝土材料的抗渗性能影响较大 ，可能降 低 混凝 土建 筑 的耐久 性 和承 载能 力 。 ( 4) 温度裂缝。混凝土也如一般材料一 样具 有热胀冷缩 的性 质 ，当内外 温度发生 变化 ， 将发生变形 ， 一旦变形遭到约束会产 生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即 产生温度裂缝 。温度裂缝常见 于混凝土施 工的后期， 温度裂缝的走向、 深度等没有固 定的规律。 ( 5 ) 施工裂缝。混凝土构件在制作 、 脱 膜 、 运输 、 堆 放和 吊装过 程 中 ， 由于多种 原 因容易产生 纵向 、 横 向 、 斜 向 、 竖向 、 水 平贯 穿等 的各种裂缝 。 2水利工程混凝土施工裂缝的影 响因素 ( 1 ) 材料 问题 材料 的质 量 是引 起 _T程 裂 缝 的 常见 因素 ， 例 如工程 的水 泥 、 砂 子 、 石头等 质量 好 坏 ， 包 括抗 压 强 度 、 抗 拉 强 度 、 弹性 模 量 、 极 限 拉伸 值 、 徐 变度 、 自身 体 积变 形 、 导 热 系数 、 导 温 系数 、 比热 、 热 膨胀 系数 、 绝 热温 升等物 理性 能参 数 ， 假 如水 泥 的强 度达 不 到应 有 的标 准 ，水 泥 中 的矿 物成 分， 水泥品种不同 ， 或是在受潮或者超过 期 限再进 行使 用 ， 那么混 凝土 的强 度就不 能满足水利工程的标准要求 ， 导致水利工 程混凝土层 的开裂 。因此把好 施工材料 的 质量至关 重要 。 ( 2 ) 施工工艺问题 由于施工原 因造成裂缝 出现的 因素很 多。例如 。 混凝土配合 比设计不 当会 直接影 响混凝土的抗拉强度， 造成其开裂； 又如混 凝土干缩 、 水泥结石、 水分蒸发等通常也会 导致混凝土裂缝。此外， 模板工程中， 支撑 刚度不足 、 漏浆 、 支撑的地基下沉 、 拆模时 问错误 等也容 易导致 混凝土开裂。因此 ， 混 凝土的搅拌、 运输 、 浇筑、 振捣、 养护各遭工 序都应 该严格 质量标准 。 ( 3 ) 工程运行的影响 工程运行不 当也会产生 裂缝 ，工程结 束后产生 的裂 缝一般与工程设计 、工程施 T密切相关 。 另外 ， 运行条件 恶劣也 可造成 裂缝 。 3裂缝防治对策 3 1 施工条件 的控制 ( 1 ) 根 据工程 对象 、 结 构特点 的异 同 ， 定制混凝土浇灌方案 ， 并向施T人员进行 技 术交 底。 ( 2 ) 现 场准 备符合 要求 的足够 数量 的 砂、 石、 水泥 、 掺合料以及外加剂等材料， 满 足混凝土搅拌连续生产的需要。 ( 3) 保证不 问断 的持续 电源 满足施 工 要求 。 ( 4 ) 各种机械设备安装、 就位， 经维修 检查和运行正常， 处于完好待命状态。 ( 5) 混凝 土搅拌 站 至浇筑地 点 间的道 路 ， 确保平稳 、 安全畅顺 。 ( 6) 浇筑混凝土前段 的模 板支设 、 钢筋 绑扎 、预埋铁件及管道埋设等工序全部施 工完成 ， 符合混凝土浇筑 施工的安全要求 ， 隐蔽和预检内容验收合格。 3 2施工人员 的控 制 ( 1 ) 在施T时， 一定要考核领导者的素 质， 如果领导层整体的素质好， 必然决策能 力强， 组织机构健全 ， 管理制度完善， 经营 作风正派， 技术措施得力， 社会信誉高 ， 实 践经 验丰富 ， 善于协作配合。 ( 2 ) 人 的理论 、 技术水平直接 影响工程 质量。 尤其是对技术复杂、 难度大、 精度高、 工艺新 的建筑结构 设计或建筑安 装的_T序 操作。 ( 3 ) 人的劳动态度、 注意力 、 情绪、 责任 心等在不 同地 点 ， 不同时期也会有 所变化 。 对某些需确保 质量 、万无一失 的关键_T序 和操作， 一定要分析人的心理变化 ， 控制人 的思想活动 ， 稳定人 的情绪 。 3 I 3材料质量的控制 严格原材料的原则，优化混凝土配合 比设计。在骨料的选择上应该选取粒径大 、 强度高 、 级配好 的骨料 ， 以获得较小 的空隙 率及表面积， 从而减少水泥的用量， 降低水 化热 ， 减少 干缩 ， 减 小混凝 土裂缝 的开展 。 从配合比上， 采集原材料进行试拌， 尽可能 地减少水 泥用量 ，适当适量掺入添加 剂改 善混凝土 的和易性 。另外 ， 在裂缝易发生部 位 如孑 L 洞周 围 以及 转角处 布置一 些斜 筋 ， 利 用抗拉性能好的钢筋代替混凝 土承担拉 应力 ， 有效 的控制裂缝发展 。 在工程结构设 计中要特别注意降低结构的约束度。由于 保护层的厚度愈大愈容易发生裂缝，对于 混凝土中钢筋保护层 的厚度应 当尽量取较 小值。 3 4温度控制及 养护 在混凝土铺设完毕过后 就需要过一段 时间才能正常的使用 ， 这段期间应该密切 关注整个混凝土作业 面的变化 ，以防气候 环境等 因素造成损失 。发现问题时及 时的 做出补救， 做好观察工作。 ( 1 ) 在浇筑完毕 后的 l 2个小时之 内对 混凝土进行覆 盖和浇水 ，对干硬性 混凝土 应在 1 小时 2小时之内浇水 ，禁 止踩踏。 避 免混凝 土表面发 生急剧 的温度 梯度 ， 规 定合理 的拆模 时间 ，气温变化 大时注意进 行 表面保温 。 ( 2 ) 为了降低混凝土的浇筑 温度 ， 拌合 混凝土时用水将碎石冷却，并注意降低人 模 温度 ， 避 免直接曝 晒。 用 能够润水 的废弃 物进行覆盖， 如锯末等。 浇水保持混凝土的 湿润， 气温低于9 时停止浇水。 ( 3 ) 注重养护期 的养 护工作 ， 使混凝 土 保持或接近饱 和状态 。保温 、 保湿养 护不得 小于 1 4 d 。 冬季养护时不得直接向裸 露部位 的混凝土浇水，需使用塑料薄膜等保温材 料进行隔离保温 、 保湿。条件允许的情况 下 使用塑料布进行覆盖养护，混凝土敞露的 地方应全部覆 盖严密 ，保持塑料布里有 凝 结水 。 ( 4 ) 在使用水不方便的地区或者是混 凝土表面不适合浇水或覆盖塑料布时 ， 可 以涂上 薄膜养生液 ， 防止水分 的蒸发 ， 这样 也可以起到保护的作用。 4已产生裂缝的修补方法 目前运用比较多的裂缝的修补方法可 大致分为以下 三类 ： e - C 一 C r 、 凤翔县姚家沟水库大坝渗漏原因及对策 杨永梅 1 王彩 宁 2 ( 1 凤翔县横水河灌溉管理处 陕西 风翔7 2 1 4 0 0 ： 2 凤翔县水利 工程建设工作队 陕西 凤翔 7 2 1 4 0 0 ) 摘要本文介绍了凤翔县姚家沟水库大坝的渗漏情况， 分析了造成水库大坝渗漏的原因， 探讨 了水库大 坝渗漏的解决方案， 总结了该水库大坝防渗的技术要求， 可为同类型的水库或水电站提供借鉴。 关键词 大坝渗漏； 原因分析； 解决方案 中图分类号 ： T V 6 9 8 2 + 3 文献标识码 ： B 1凤翔县姚家沟水库基本概况 姚 家沟 水 库地 处 渭河 水 系 漆水 河 韦 水 一 级支流 横水河 流域 的姚 家沟河 中游 ， 枢 纽 位于凤翔县城东北 2 0 k m，距凤翔县姚家沟 镇 北 1 5 k m。姚 家沟水 库 于 1 9 5 8年 l 0月动 工兴建 ， 1 9 6 0 年 5 月建成投入使用。水库总 库 容 2 0 7 3万 m ， 其 中有 效库 容 9 0 1 万 m ， 滞 洪库 5 3万 m 。该 水库 主要为农 业生 产和 生活 用 水提供 水 源 ， 同时 具有 防 洪 、 水 产养 殖 等功 能 ， 是 I V等 小 ( I ) 型 水库 ， 主 要 建筑 物 4级 。 姚家沟水库由大坝、 溢洪道、 卧管 、 放水 洞四部分组成。大坝为均质土坝 ， 坝顶高程 9 1 7 1 0 m， 坝 基高程 8 8 5 6 0 m， 坝顶 宽 1 8 m， 坝 顶 长 1 2 4 m， 最 大坝高 3 1 5 0 m。 迎水坡 为干砌 石 护 坡 ， 护坡 顶 部 高程 9 1 3 6 0 m， 坝 后 为 贴 坡反滤排水体 ， 顶部高程 8 9 4 7 0 m。坝基为 粘土梯形截渗槽防渗， 接水槽深 6 5 m。底宽 2 m， 上 口宽 1 6 m1 7 m， 边坡 1：1 。 该下程修建于上世纪五十年代“ 大跃进” 时期 ， 由于 当时T程技术 人员少 、 技术 力量薄 弱且缺少测量设备， 是一座典型的 “ 三边” T 程 ， 不但设 计标 准低 ， 而且施 工质 量差 ， 运行 中一直存在诸多隐患， 比如： 溢洪道未按原 设计断面开挖，现断面为不规则土渠 ，渠深 0 3 m， 坡底起伏变化不大 ， 且未砌护， 不能 安全泄洪 。 大坝 I缶水坡砌石 高度不够 ， 现有 坝顶高程 9 1 7 1 O m，砌石顶高程 9 1 3 5 7 m， 低 于低 坝顶 3 5 3 m， 现砌石 风化严 重 ， 大部分 已 支离破碎。背水坡贴坡排水体块石风化破烂 不堪 ； 坝址被鱼 池堆土堵塞 ， 影 响 了坝体排水 效果 ； 下游坝坡 无排水设施 和戗台等 。 基于以 上原因， 2 0 0 9年 6 月实施了姚家沟水库除险 加固项 目， 主要 完成 了大坝 迎水坡砌 护 、 新建 放水洞 、 改建溢洪道及 上坝道路 、 改善管理实 施等项 目。 2存在 问题 2 0 0 9年 6月实施除险加固项 目后 ， 凤 翔县横水河灌溉管理处成立了姚家沟水库 管理站 ， 明确职能和职责 ， 制定 了相应的管 理制度 ，建立了大坝观测和水文监测制度 ， 坚持常态管理和规范化管理， 目前水库管理 运 行正常 。 姚家沟水库大坝为均质土坝， 水库大坝 蓄水后 ， 大 坝坝体背 水坡 出现 渗水 现象 。现 场观 测情 况 ：浸润 线 出水 范 围位 于 沿 坝轴 线 ， 桩 号 B 0 + 0 5 0B 0 + 0 9 6横 断 面之间 ， 出水 最 高 点 高 程 9 0 0 3 1 5 m， 最 低 点 高 程 8 9 8 1 01 m 。 为 了进一 步确认 浸 润线 出水 范 围 ， 将 水 库 大 坝 测 压 孑 L 分 为 两 组( 桩 号 B 0 + 0 5 0和 B 0 + 0 9 6 ) ，每组 各 三 个 测 压孑 L ，命 名 为 U P 1 一l 、 I P 2 1 、 U P 3 1 和 U P 1 2、 U P 2 2、 U P 3 2 ， 根据实测测压管水位绘制两个横断 面位置实测浸润线 ， 如表 1 和表 2所示 ( 坝 前 水位均 为 9 1 1 6 7 m) 。 从表 1 可以看出： 浸润面出水最高点高 程 9 0 0 0 0 0 1 1 1 ， 出水最低点高程 8 9 1 9 7 8 m。 从表 2 可以看出， 探坑 T K 1 中位于最深 处 的土 样 r K1 3，垂 直和 水 平 渗 透 系数 较 大 ， 分 别为 5 5 1和 7 2 1 ； 探坑 T K 2中位 于最 深处 的 土样 T K 2 4垂 直 和水 平 渗透 系数 很 大 ， 超 出范 围要 求 ， 分 别 为 l O 2和 2 3 6； 探 坑 T K 3中位 于上层 的土 样 T K 3 2、 T K3 3垂 直 和水平 渗透 系数较 大 ，分别 为 5 3 5、 6 1 1 和 6 9 6、 7 5 2 。由此 可 以看 出 ， 试 验数 据 中 ， 探坑土样渗透系数较大区域集中在坝体 内 高 程 9 0 0 0 0 0 m9 0 6 0 0 0 m之间 。 ( 1 ) 充填法。沿裂缝处凿顶 宽约 1 0 e ra U 形 或“ v ” 形槽 ， 在 槽 中填 充环 氧砂浆 、 水 泥砂 浆 、 聚合物水泥砂浆、 弹性环氧砂浆等密封材 料 。如果发现 昆凝土结构中钢筋已经锈蚀 ， 则 应凿 除 已经生 锈的钢筋部分 上部 的所有 混凝 土， 将钢筋除锈 ， 然后充填水泥砂浆或环氧树 脂砂浆等材料 。该方法一 般用于裂缝 宽度大 于 0 5 mm的裂缝。 ( 2 ) 注 入法 ： 注入法分 真空注 入法 和压力 灌注法两种。真空注人法适应于各种表面裂 缝的修补， 即利用真空泵使缝内形成真空， 将 浆材注 入缝 内 ；压 力灌 浆法则适应 于较深较 细的裂缝 ， 常用的灌浆有水泥浆材 、 弹性聚氨 酯浆材、 普通环氧浆材、 水溶聚氨酯浆材等。 ( 3 ) 表面覆盖法： 即在裂缝表面上涂膜的 修补方法 ， 常用于细微的裂缝处理， 分涂覆裂 缝部分及全部涂覆两种方法。 5结语 虽有“ 无坝不裂” 一说 ， 但是水利工程的 裂 缝应结合 其成因分析 ，多方面多 角度的分 析， 预估其可能的发展后果， 有针对地进行预 防和控制 ， 力图在保障结构安全的前提下， 尽 量提高其外在美观， 确保水利T程建筑物的长 治久安。陕西 水剩 参考文献 【 1 】 李子光 水利工程混凝土渗漏的原因分析 和防治措施卟 科学之友， 2 0 1 2 ( 0 6 ) ， 【 2 l2杨 艳丽 从 沣二干 渠的改 造施工 浅谈 影响 混凝 土质 量缺 陷的 几个 因素 陕 西 水利 ， 2 0 1 2 ( 3 ) 3 】3 苗莉 浅谈水利 工程混凝 土施 工裂缝 的危 害与防治措施 黑龙江信 息科技 ， 2 0 1 1 ( 1 3 ) ( 责任 编辑 ： 黄灵芝 )