水閘混凝土底板施工中裂縫產(chǎn)生原因淺析

郭士紅

（山東省水利勘測設計院，山東濟南 250014）

水閘混凝土底板施工中裂縫產(chǎn)生原因淺析

郭士紅

（山東省水利勘測設計院，山東濟南 250014）

本文對坐落于巖基上的水閘底板在施工過程中出現(xiàn)裂縫的原因進行分析，并采取相應的工程措施，有效的避免了裂縫的產(chǎn)生。

閘底板；巖基；裂縫；溫度鋼筋

威海市石家河水閘基礎為巖基，共5孔，單孔凈寬12.0 m，閘孔總凈寬60.0 m，中墩厚1.6 m，總寬度66.4 m，閘室順水流向長17.0 m。底板混凝土強度等級為C30，抗凍等級為F150，抗?jié)B等級為W4。閘室底板采用大小底板分離式結(jié)構，共分為11塊，底板編號及施工中裂縫產(chǎn)生的位置見圖1。

閘底板于2016年8月10日開始施工澆筑，2016年8月19日下午查看養(yǎng)護情況時發(fā)現(xiàn)底板上有裂縫，經(jīng)過排查共發(fā)現(xiàn)裂縫5條，分別在2#底板工作閘門門槽位置，2#底板下游1/3處；4#底板工作閘門門槽位置，4#底板下游1/3處；6#底板下游1/3處。其中2#底板的兩條裂縫均為從底板頂面到底板底部的貫通裂縫，其它裂縫無法確定是否為貫通裂縫。根據(jù)現(xiàn)場實測最大的裂縫寬度為1 mm。裂縫具體位置詳見圖1。各個底板的澆筑時間見表1。

表1 底板澆筑時間表

圖1 底板編號及裂縫分布圖

發(fā)現(xiàn)裂縫后對已澆筑完成的6塊底板加強了養(yǎng)護，但8#底板還是出現(xiàn)了裂縫，裂縫的位置同6#底板的位置。從表1中可以得出，基本上同時段澆筑的6塊底板中的4塊大底板全部出現(xiàn)了裂縫，2塊小底板沒有出現(xiàn)裂縫。

1 裂縫產(chǎn)生原因分析

1.1 水閘地質(zhì)資料分析

水閘底板基礎為中風化二長花崗巖，夾中生代輝綠玢巖巖脈。二長花崗巖中風化層：灰白色，巖芯完整，呈長柱狀，柱長大于60.0 cm，局部發(fā)育閉合裂隙，具弱透水性，巖質(zhì)堅硬。強風化輝綠玢巖：灰綠色，巖芯呈短柱狀，錘擊易碎，巖芯飽和強度低，手可捏碎。

閘底板基礎為巖基，巖基的巖性較好，混凝土澆筑后在硬化過程中，由于干縮引起體積變形受到基巖約束易產(chǎn)生裂縫，裂縫甚至會貫穿整個構件。2#、4#、6#、8#底板裂縫出現(xiàn)的時間為混凝土澆筑后第7天。在炎熱的夏季，混凝土7天齡期的強度能達到標準強度的90%左右。混凝土強度的快速增大受到基礎巖面的約束，造成底板內(nèi)部應力的集中釋放，裂縫就出現(xiàn)在底板長邊方向，以及底板厚度較薄的閘門門槽處。

1.2 混凝土養(yǎng)護條件分析

2#、4#、6#、8#底板的混凝土材料、澆筑過程、養(yǎng)護條件與3#、5#底板相同，但前四塊底板都出現(xiàn)了裂縫，而后兩塊底板完全沒有出現(xiàn)裂縫。

分析認為：混凝土底板澆筑的時間正值夏季，氣溫較高，且晝夜溫差較大。炎熱的天氣，使得混凝土表面水分蒸發(fā)過快，造成混凝土內(nèi)部水化熱過高，進而產(chǎn)生溫度應力，溫度應力的集中釋放導致裂縫產(chǎn)生。

2 采取相應的工程措施

設計人員對底板在溫度應力釋放方向的配筋情況進行了對比：3#、5#底板在溫度應力釋放方向的配筋為Φ18@200，配筋面積為1 272 mm，而2#、4#、6#、8#底板在溫度集中應力釋放方向的配筋為Φ14@200，配筋面積只有770 mm，前者滿足大體積混凝土在溫度作用下對裂縫控制鋼筋的配筋率≥0.1%的要求，而后者不滿足，顯然配筋率對裂縫的產(chǎn)生有極大的影響。但《水工混凝土結(jié)構設計規(guī)范》（SL191-2008）中規(guī)定：板厚超過2.5 m的構件屬于“截面厚度很大的構件”，該水閘底板并不屬于大體積混凝土。

那么高溫環(huán)境下，底板厚度大于1.0 m，基礎為堅硬巖石的混凝土結(jié)構，是否需要適當?shù)膮⒖即篌w積混凝土的溫度鋼筋的配筋率要求呢？后期設計人員對未澆筑的10#底板與左邊墩放水洞底板進行了相應的調(diào)整，對溫度應力釋放方向的鋼筋進行了調(diào)整，兩塊底板溫度應力方向的鋼筋均采用Φ14@100。施工后經(jīng)檢測兩塊底板均未出現(xiàn)裂縫。這也就驗證了2#、4#、6#、8#底板出現(xiàn)裂縫的根本原因是溫度鋼筋配置不足，沒有控制住裂縫的產(chǎn)生。

3 結(jié)語

通過該水閘實例可以得出以下結(jié)論：對于巖基上厚度大于1.0 m的水閘混凝土底板施工設計中，除應考慮伸縮縫的合理設置，降低水泥水化熱，加強施工期養(yǎng)護等外界因素外，還應配置適量的溫度鋼筋，并適當參考《水工混凝土結(jié)構設計規(guī)范》（SL191-2008）中的規(guī)定。

建議在板頂面配置鋼筋網(wǎng)，每一方向的配筋率宜為0.1%，但每米不多于5根直徑為20 mm的鋼筋。

（責任編輯 遲明春）

TU755.8

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1009-6159（2017）-04-0028-02

2017-03-29

郭士紅（1979—），女，工程師