某洪渡槽裂縫原因淺析及處理措施

曹宏亮

1 工程簡述

1.1 工程概況

新建察渠某排洪渡槽位于新疆地區某攔河引水樞紐及北岸干渠工程新建察渠第一標段。設計為3跨,每跨長度為15.65 m,其中槽身段均為C30鋼筋混凝土結構,渡槽寬度為6 m,渡槽深度為3 m,渡槽縱坡為 1/200,設計洪水流量 53.04 m3/s,洪水頻率為30年一遇,設計水深1.753 m,設計流速5.04 m/s。

1.2 工程施工情況

渡槽槽身底板及梁的模板制安：模板支撐用φ 50鋼管,鋼管豎向間排距為0.8 m,縱橫向間排距為0.8 m,支撐系統形成滿堂架鋼管架支撐,支撐系統內豎向受力鋼管基礎為砂礫石,鋼管底部墊5 cm厚的木塊。模板采用鋼模板,支設時底梁及底板按跨度0.3%起拱。

排洪渡槽主梁為“U”形鋼筋混凝土結構,施工采用主梁分層實施方案。其中一期主梁高1.05 m,渡槽底板混凝土與其同時澆筑;二期主梁高2.75 m,與渡槽頂部拉梁及人行道板混凝土同時澆筑;拌合設備采用兩個350自落式攪拌機,運輸采用手推車配合人工入倉,混凝土澆筑強度為5 m3/h,每倉混凝土方量為56.3 m3。

渡槽 0-007.825～0+007.825段底板于2008年 3月12日北京時間10：00開始澆筑,并于晚18：00結束,當日氣溫為0℃～11℃,澆筑混凝土的坍落度平均在5 cm～6 cm。

渡槽0-023.475～0-007.825段底板于2008年3月 14日北京時間11：00開始澆筑,并于晚24：00結束,當日氣溫為1℃～16℃,澆筑混凝土的坍落度平均在5 cm～7 cm。

渡槽 0+007.825～0+023.475段底板于2008年 3月19日北京時間 9：00開始澆筑,并于晚 23：00結束,當日氣溫為 4℃～19℃,澆筑混凝土的坍落度平均在6 cm～7 cm。

2 裂縫檢測結果簡介

2008年 3月 20日施工單位對 0-007.825～0+007.285主梁底部斜模進行拆模(混凝土澆筑完畢第8天,混凝土試塊7 d抗壓強度為設計強度的70%),梁上有多道豎向裂縫,中部節間較兩側節間裂縫數量多、裂縫寬度明顯,裂縫為“上小下大”型裂縫,裂縫延伸及渡槽底板,最大裂縫寬度約為0.35 mm,部分裂縫貫通大梁截面。現階段已澆筑完成的一期主梁產生裂縫數量、長度及主梁撓度實測值如下：

0-007.825～0+007.825段一期主梁上共有裂縫44道,裂縫長度為：1.75 m～0.3 m,主梁中部撓度分別為64.5 mm,59 mm。

0-023.475～0-007.825段一期主梁上共有裂縫37道,裂縫長度為：1.75 m～0.3 m,主梁中部撓度分別為44.5 mm,43 mm。

0+007.825～0+023.475段一期主梁上共有裂縫41道,裂縫長度為：1.75 m～0.3 m,主梁中部撓度分別為46 mm,42 mm。

3 裂縫產生誘因分析

3.1 對混凝土骨料、鋼筋、外加劑等原材料的檢測

施工前對粗、細骨料、水泥、外加劑進行了檢測,檢測結果符合SL 207-82水工混凝土施工規范。渡槽鋼筋的位置、型號、數量基本符合設計圖紙的要求。

3.2 對混凝土強度的檢測

對渡槽留置的混凝土試塊進行28 d強度抗壓檢測,實測強度平均值41 MPa,滿足C30強度的設計要求。

3.3 對排洪渡槽結構分析

1)渡槽主梁為“U”形鋼筋混凝土結構,渡槽主梁、底板、拉梁及人行道板為共同受力體系,而由于渡槽分期澆筑,導致渡槽壁位置主要受拉的彎起鋼筋未發揮作用。2)渡槽一期主梁及底板混凝土模板支撐體系在冬季實施,模板支撐體系位于凍土層上,而渡槽底板及一期主梁混凝土澆筑時間段為2008年3月11日～19日,當時溫度為2℃～20℃,故在混凝土養護期模板支撐系統由于基礎凍土層融化而下沉,二期主梁及上部結構鋼筋混凝土未實施,未到齡期的一期主梁過載引起裂縫。

4 槽身裂縫對渡槽使用的危害、補救及預防裂縫發生的措施

4.1 裂縫的危害

1)在混凝土未達到設計齡期前,渡槽主梁產生裂縫及撓度,會降低混凝土對鋼筋的握裹力;2)主梁產生貫穿裂縫,使鋼筋同外界空氣接觸,使鋼筋更易銹蝕;3)降低工程的使用壽命。

4.2 裂縫的修補措施

4.2.1 對槽身底板及主梁支撐系統基礎面進行處理

首先在渡槽底板支撐系統基面沿縱向每80 cm設一混凝土支墩,尺寸為1.2 m×0.6 m×0.3 m,并沿縱、橫方向按 80 cm加密豎向鋼管支撐。

4.2.2 對混凝土施工縫、鋼筋、底板凹洼不平處進行處理

1)人工采用錘、鋼釬將施工縫部位的混凝土表層砂漿、松動的石子全部清除,直到露出新混凝土面,將各類雜物清除干凈。2)人工用鋼刷對鋼筋進行除銹處理,除銹完成后取樣對鋼筋進行抗拉試驗。3)采用C40 F200 W6的細石混凝土,對底板中凹洼不平處找平,找平要滿足底板縱坡設計要求。

處理加固后進行渡槽側壁的澆筑,待渡槽側壁與主梁形成共同工作體系,且側壁混凝土達到設計強度后,對渡槽主梁裂縫采用剛性化學灌漿(無損貼嘴化學灌漿法)處理。無損貼嘴化學灌漿法的施工流程為：注漿嘴加工→打磨→沖洗→裂縫描述→貼嘴→封縫→壓風檢查→灌漿→灌漿嘴清除→質量檢查。

4.3 槽身裂縫的預防

將渡槽主梁及底板模板支撐系統改為土模基礎,具體操作如下：待基礎混凝土澆筑完畢達到一定強度后,將渡槽槽身底板位置底部全部用砂礫石填筑起來,兩邊各超填4 m(作為施工面),填筑時要分層壓實(相對壓實度大于0.75),填至槽殼底部高程。槽殼底模采用土模在土面上做出槽殼底部初型,高程比槽殼低5 cm,之后采用水泥砂漿找平,高程與渡槽底板及主梁底部高程保持一致,同時為了更易脫模,應在砂漿面上鋪設一層地板革。

該方法在新建察渠其他排洪渡槽工程中應用,取得了很好的效果,待達到混凝土設計齡期拆模后渡槽底板均無裂縫產生。

5 結語

混凝土結構中表面裂縫是一種普遍存在的現象,一旦發展成破壞性裂縫對建筑物危害巨大。在現場施工中要根據不同的情況、不同的施工方法,有效控制混凝土梁裂縫的產生,以預防為主,避免混凝土梁裂縫影響結構使用。本文通過對新建察渠排洪渡槽工程主梁的裂縫情況的資料進行搜集整理,對其形成原因得出一些認識,并對外部環境類似的渡槽工程提出了裂縫的處理和預防措施,具有一定的參考價值。

[1]GB 50010-2002,混凝土結構設計規范[S].

[2]王鐵夢.工程結構裂縫控制[M].北京：中國建筑工業出版社,1997.

[3]王續增,楊婷連,梁宇薇.混凝土工程裂縫成因分析及預防措施綜述[J].山西建筑,2009,35(2)：130-131.