水工建筑裂缝成因加固对策

水工建筑裂缝成因及加固对策
摘要：在水利水电工程施工中，混凝土是工程中使用最普遍、用量最广泛的一种混合材料。

虽然使用率高，但混凝土均匀性差，离散性大，特别容易产生裂缝。

本文对水工建筑混凝土裂缝产生的因素进行分析，并提出加固对策，供同行参考。

关键词：水工建筑；裂缝因素；加固对策
一、水工混凝土裂缝产生的因素
按裂缝产生的原因划分有：由外荷载(包括施工和使用阶段的静荷载、动荷载)引起的裂缝；由变形(包括温度、湿度、变形、不均匀沉降等)引起的裂缝；由施工操作(如制作、脱模养护、堆放、运输、吊装等)引起的裂缝。

水工建筑物产生裂缝因素有以下几种：
大体积混凝土水化时产生的大量水化热得不到散发，导致混凝土内外温差较大，使混凝土的形变超过极限引起裂缝。

混凝土在硬化的过程中，由于干缩引起的体积变形受到约束时产生的裂缝，这种裂缝的宽度有时会很大，甚至会贯穿整个构件，在厚度较大的构件中，由于混凝土的塑性塌落引起的裂缝。

当有约束时，混凝土热涨冷缩所产生的体积涨缩，因为受约束力的限制，在内部产生了温度应力，由于混凝土抗拉强度低，容易被温度引起的拉应力拉裂，从而产生温度裂缝，由于太阳暴晒产生裂缝也是工程中最常见的现象。

混凝土加水拌和后，水泥中的碱性物质与活性骨料中活性氧化
硅等起反应，析出的胶状碱—硅胶从周围介质中吸水膨涨，体积增大三倍，从而使混凝土涨裂产生裂缝。

在炎热的大风天气，混凝土表面蒸发较过快，造成混凝土内部水化热过高，在混凝土浇筑数小时仍处于塑性状态，易产生塑性收缩裂缝。

构件超载产生的裂缝，例如：构件在超出设计的均布荷载或集中荷载作用下产生内力弯矩，出现垂直于构件纵轴的裂缝，构件在较大剪力作用下，产生斜裂缝，并向上下延伸，当结构的基础出现不均匀沉陷，就有可能会产生裂缝，随着沉陷的进一步发展，裂缝会进一步扩大。

当钢筋混凝土处于不利环境中，例如：侵蚀性水，由于混凝土保护层厚度有限，特别是当混凝土密实性不良，环境中的氯离子等和溶于水中的氧会使混凝土中的钢筋生锈，生成氧化铁，氧化铁的体积比原来金属的体积大得多，铁锈体积膨胀，对周围混凝土挤压，使混凝土胀裂。

二、混凝土裂缝产生的危害
混凝土裂缝将对混凝土结构产生严重危害，贯穿裂缝和深层裂缝会破坏混凝土结构的整体性，从而改变混凝土的受力条件，有使局部甚至整体结构发生破坏的可能，严重影响建筑物的质量和安全。

混凝土表面的早期裂缝在以后气温骤降形成的温度应力和外力作用下，表面裂缝极有可能发展成为具有破坏性的贯穿裂缝和深层裂缝。

因此严格控制混凝土表面早期裂缝的产生就显得尤为重要。

三、加固对策分析
1．高压喷射灌浆技术
在堤坝防渗工程中，高压喷射灌浆技术与常规砼防渗墙相比，可不同程度地降低工程造价，具有开挖量小、施工方便、占地少、对临近建筑物影响小等特点。

此项技术很大程度地提高了江、河、湖、库渠的堤坝防渗抗灾能力，减轻防洪压力，对保障人民生命财产安全以及社会经济发展将起到积极的作用，其社会效益是十分明显的。

1.1钻孔
泥浆固壁回转（或冲击）钻进。

造孔过程中做好充填堵漏，使孔内泥浆保持正常循环，返出孔外，直至终孔；跟管钻进。

边钻进边跟入套管，直至终孔。

钻进时应注意保证钻机垂直，偏斜率宜≤1％；下入喷射杆泥浆固壁的钻孔可以将喷射杆直接下入孔内，直至孔底。

1.2 高压喷射灌浆施工工艺
施工中所用技术参数因使用高喷的方法不同而不同。

所用的灌浆压力不同，提升速度也有差异。

对各类地层而言，若使用同一种施工方法则水压、气压、浆压的变化不大，唯有提升速度变化较大，是影响高喷质量的主要因素。

一般情况下，确定提升速度应注意下列几个问题：因地层而异，在砂层中提升速度可稍快，砂卵（砾）石层中应放慢些，含有大粒径（40cm以上）块石或块石比较集中的地层应更慢；因分序而异。

先序孔提升速度可稍慢，后序孔相对来讲可稍快；高喷施工中发现孔内返浆量减少时宜放慢提升速度。

1）墙体位置的确定。

根据设计要求平整好场地，要求场地内地下无障碍物，对某些作业地基软，不平整，有可能引起整机翻倒引起的事故的地段，一定要采取防范措施，在平整场地上对墙体中心线进行测量定位。

2）喷墙管理。

应控制好掘进速度和灌浆压力、提升速度，送气量的大小应使浆液成沸腾状为宜。

灌浆阶段浆液不能发生离析和不允许发生断浆现象，保证墙体均匀，无夹心层，若发生管道堵塞或因故短暂停机，应迅速抢修。

2．一般灌浆治漏加固技术
2．1 灌浆治漏加固技术简介
1）坝体坝基帷幕灌浆；主要充填漏洞和缝隙，防渗裁漏，通过灌浆加固，形成防渗体。

此方法适用于浆砌石重力坝。

2）坝上游面固结灌浆；堵塞漏洞和缝隙，加固补强坝体和提高防渗性能，以进一步提高坝体的承载能力和完整性。

3）坝下游面追踪固结灌浆；在下游坝面有漏水或溶蚀物出逸的地方，造成水平孔或斜孔，埋注浆管进行灌浆，以堵塞漏水通道和坝体空洞、裂缝，加固坝体，增加坝面稳定性和抗冲刷能力。

这种反向灌浆工艺，非常适合拱坝和支墩坝工程，对重力坝工程只有搞清扬压力并设排水孔也可采用。

采用这种方法时最好是坝前无水。

4）坝面重新剔勾缝；剔缝后，用高标号水泥砂浆干硬性预缩水泥砂浆或用防水材料配制高标号水泥砂浆勾缝，提高坝面防渗漏能力及坝体稳定性、整体性和抗冻融、抗风浪淘刷能力。

此方法即“前
堵、中截、后追踪”灌浆治漏加固法。

2.2灌浆治漏加固技术布孔和造孔应遵循的原则
1）帷幕灌浆布孔，在漏水坝段沿坝顶中心线，以孔距3m、孔径50mm或75mm为宜，或根据试验确定孔距。

孔深钻至漏水部位以下1-2m，如接触带或基岩漏水，钻孔可钻至不透水基岩以下1-2m。

造孔可一次性造孔，也可分序造孔，破碎地带上下分段造孔、分段海浆，同时在浆体凝固5-7天后，再继续向下钻孔，以防止卡钻、埋钻事故发生。

坝体与基岩接触部位和坝基灌浆，也可采取在上游坝脚打斜孔或垂直孔灌浆堵漏，但造孔前应先清基，在坝脚浇筑
0.3-0.5m厚混凝土,待凝固后再打孔。

垂直或倾角小于5º的帷幕灌浆孔，其孔向的偏差值不得大于规定值。

2）坝上游固结灌浆布孔；在漏水部位呈“梅花”型，钻孔间距和排距1~3m为宜，根据漏水情况确定，钻孔位置选在砌石“丁”缝中；在裂缝部位，可沿裂缝每1m布设一孔。

孔径为42mm，孔深0.7-1.5m，根据坝体实际情况确定。

3）坝下游面追踪固结灌浆布孔；在裂缝部位沿缝隙每1m布一孔；在其它渗水部位，按照“梅花”型布孔，排距和孔距2-3m为宜。

3.截渗墙技术
截渗墙为临河截渗。

其作用是加固堤防，降低大堤浸润线出逸点，确保大堤安全。

截渗墙技术分为两种：一种是水泥土截渗墙其造价最低；一种
是混凝土截渗墙，其造价较水泥土截渗墙略高。

混凝土截渗墙是在地面上进行开槽（造孔）施工，在地基中以泥浆固壁，开凿成槽形孔或连锁桩柱孔，回填防渗材料，筑成具有防渗性能的地下连续墙。

水泥土搅拌桩截渗技术是利用多头、小直径深层搅拌机具把水泥浆喷入土体并搅拌形成水泥土，以水泥为固化剂，固化剂和土体之间发生物理化学反应，使土体固结成具有良好整体性、稳定性、不透水性，并具有一定强度的水泥土截渗墙，以达到截渗的目的。

优点：工程造价低，占地少，施工进度快
缺点：截渗墙为地下隐蔽工程，施工工艺复杂，技术要求高，特别是在地基土层复杂时，施工中容易出现意想不到的问题，造成施工中断。

混凝土截渗墙还容易出现槽壁坍塌、漏浆、墙体接缝有泥皮夹层、墙体槽间横向倾斜等技术难题，还有待于进一步分析研究。

四、结语
裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，它的出现不仅会降低建筑物的抗掺能力，影响建筑物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀、混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响建筑物的承载能力。

因此，要对混凝土裂缝进行研究，并在施工中采取各种有效措施来预防裂缝的出现和发展，保证建筑物的安全。