敦化西崴子水庫除險加固工程混凝土裂縫成因及防治措施

叢淑勛

（山東水總有限公司，山東 濟南 250014）

水利工程對促進我國國民經濟發揮有著舉足輕重的作用，隨著國家對水利事業越來越重視，水利工程建設在數量及規模上都達到了一個新的水平，其中水工混凝土建筑物在水利工程中占有重要位置，應用日趨廣泛，但仍存在諸多問題，以混凝土裂縫尤為突出，大量的混凝土裂縫，嚴重影響建筑物安全。目前的施工技術難以避免出現混凝土裂縫，可通過采取有針對性的加強措施盡量減少混凝土裂縫出現的概率或降低混凝土裂縫影響的嚴重程度,以保證水工混凝土建筑物的工程質量，延長其使用期限。

1 敦化西崴子水庫除險加固工程概況

敦化市西崴子水庫位于吉林省敦化市境內，為牡丹江干流上一座控制性水利工程，修建于1971年，1976年投入使用，是一座以防洪為主，集發電、灌溉、養殖、旅游等功能于一體的綜合性水利工程，控制流域2930 km2,壩體總長197.5 m，最大壩高26.5 m。大壩壩型為土壩、漿砌石壩與混凝土壩相結合的混和壩。該水庫蓄水面積2925 m2，設有多部發電機，變壓配電中心，可發往敦化市、官地鎮、黑石、青溝子、額穆和黃泥河，同時壩下為發電中心和鄉村通道。由于水庫運行接近30年，混凝土及漿砌石等庫區基礎凍融破損程度嚴重，再加上原設計校核洪水標準偏低，于2002年9月開工對其進行除險加固建設。

2 混凝土裂縫種類及成因

敦化西崴子水庫地質復雜，施工條件限制。據調查，在不同部位出現了形狀嚴重程度不一的各種裂縫，如在溢洪道溢流面的順水流中心線部位出現的通長裂縫；消力池邊墻的水位變化區存在著一些因地基的不均勻深降產生的裂縫；在啟閉機機加橋梁底部及側面有部分因設計結構及合理造成的裂縫；壩后平臺上存在一些因澆筑時養護不到位出現的溫度裂縫。

2.1 基礎不良或基礎處理不當

敦化西崴子水庫建筑物結構所在的地基結構不勻均，比較松軟或對地基處理不當造成不均勻沉降。水工建筑物所處地基的地質構造一般比較復雜多樣，有巖石地基、碎石土地基、砂土地基、粘性土地基[1]。對于結構比較完整、均勻的巖石地基、砂性土地基及碎石土地基對混凝土裂縫產生的影響較小，但是對于粘性土地基則有較明顯的影響，尤其是軟弱地基或陷濕性黃土、膨脹土、凍土或紅粘土等特殊土地基。

2.2 溫度應力過大

敦化西崴子水庫混凝土需要使用大量的水泥作為膠凝材料，水泥在凝結硬化過程中產生大量的水化熱從而引起混凝土溫度的快速上升，且水化熱不能較快的散發，造成混凝土的內部和外部溫差過大，溫度應力超過混凝土早期抗拉強度，產生溫度裂縫。

2.3 混凝土密度不均勻

敦化西崴子水庫混凝土在混凝土施工中由于水泥漿與砂石料分布不均使混凝土的密度不同，收縮程度不同，從而使產生混凝土裂縫。

2.4 混凝土自身結構設計不合理

工程設計結構所處環境變化多端、建筑物本身結構高低差較大、結構分縫、配筋不合理，造成水工混凝土受到不利因素影響而出現裂縫。

2.5 混凝土干縮

敦化西崴子水庫混凝土在凝結硬化過程中，體積縮小，發生收縮變形，受到外界因素約束，產生裂縫；由于水庫混凝土構件配筋率較高，鋼筋對四周混凝土的約束作用較強，混凝土的收縮會受到鋼筋的限制而產生拉應力，造成混凝土構件局部出現裂縫；尤其是新老混凝土的交界面，收縮比率不同，更易產生收縮裂縫。

3 混凝土裂縫處理措施

混凝土發生裂縫后，要及時分析原因，采取有針對性的措施進行處理，以防止裂縫繼續發展，損壞結構[3]。

3.1 表面修補水工混凝土裂縫

混凝土裂縫的表面修補適用于敦化西崴子水庫表層較淺、較短的裂縫。利用鐵絲刷將混凝土裂縫表面的灰塵、浮渣、油污等雜物清理干凈，并用水沖洗干凈后晾干，在裂縫兩側2 cm～3 cm外粘上膠條后，用調好的水泥漿、環氧膠泥、油漆或瀝青等材料進行抹面；也可以在表面貼玻璃纖維布等防止裂縫的擴大[4]。

3.2 灌漿修補水工混凝土裂縫

敦化西崴子水庫可采用灌漿法處理，利用相關的壓力設備將準備好的膠凝材料注入混凝土縫隙中，膠凝材料凝結硬化后與水工混凝土裂縫結合面形成一個整體，達到封堵裂縫，部分或全部恢復結構功能的目的。灌漿法經常使用的灌漿材料有水泥漿、環氧樹脂、聚氨酯、甲基丙烯酸酯等，是處理混凝土裂縫的一種主要方法[5]。

灌漿處理法施工要求較高，應嚴格按照工程要求和相關規范進行操作。①進行裂縫處理，清除裂縫內及處理范圍內的浮塵等其它雜物，用清潔劑將處理范圍內的混凝土面擦干凈并涼干，對于較深的裂縫可能細鉆頭進行部分斷面鉆孔，以增強灌注效果；②由于混凝土裂縫寬窄、深淺不一，并且有的裂縫還縱橫交錯，情況較復雜，為保證灌漿效果，裂縫的比較寬的部位、裂縫末端及交錯處需要設置灌膠管，具體部位及距離由縫的性質及程度確定；③為確保封縫質量，保證灌注漿能充滿整個縫隙，需要在建筑物裂縫表面進行封膠處理，用抹面工具將封面膠反復抹在混凝土表面；④按膠凝材料的配比要求進行配制，使用專用壓力設備連續灌注[6]。灌注的時間及程度因各種膠凝材料的不同性質需要按使用說明嚴格執行才能取得良好的效果[7]。

3.3 鑿槽嵌縫修補水工混凝土裂縫

工程右岸橋臺臺面出現部分寬淺裂縫，采取鑿槽嵌縫法進行修補。

（1）用扁釬子等專用工具沿著裂縫進行鑿除開槽，寬度根據現場實際情況確定，邊界松動的要全部除掉，并盡可能的形成規則斷面，整個形狀接近倒梯形；

（2）用毛刷在槽底及側壁均勻的涂刷一層粘結膠；

（3）在粘結膠沒有凝結固化前將拌制好的水泥漿混和物用抹子壓入到槽內，抹平壓光[8]。處理完成后注意覆蓋保護。

4 結語

水工混凝土裂縫的出現與自身的材料組成性質、所處的外部環境、結構設計的合理性、施工過程的控制都有著密不可分的關系，如何避免及解決混凝土的裂縫問題將是一個長期的課題。混凝土裂縫的防治要以防為主，在水工混凝土建筑物建設的各個環節中把可能出現裂縫的不利因素盡可能考慮到位，并采取相應的解決措施，使水工建筑物混凝土出現裂縫的風險降到最低，以保證水利工程混凝土建筑物的安全、穩定，使其在水利工程建設及國民經濟發展中發揮應有的作用。