大型水库闸墩裂缝成因分析及处理

大型水库闸墩裂缝成因分析及处理
摘要：水闸闸墩主要为大体积混凝土结构浇筑而成，在浇筑完成后，闸墩部位
易出现裂缝的问题，不仅影响建筑物的结构强度和整体稳定性，而且无法保证水
工建筑物的正常使用。

本文结合工程实例对水闸闸墩混凝土裂缝产生的原因进行
分析，并提出一些有效的防治措施。

可供参考！
关键词：裂缝控制；闸墩；成因分析；质量控制
一、工程基本情况
某水库工程闸坝总长52.3km，其中主副坝长48.3 km，泄洪闸12 孔。

工程按100 年一遇洪水标准设计，300 年一遇校核，总库容1.25 亿m3。

二、裂缝产生的原因分析
1裂缝自查、检测情况
该水库泄洪闸为12 孔，闸墩由左、右两个边墩和中间的11 个中墩组成，编
号从右岸到左岸，共12孔闸门。

泄洪闸过流形式为宽顶堰，校核洪水位时最大
泄流能力为6532 m3/s。

水库翼墙、闸墩在2011 年汛后自检中发现有混凝土脱落、裂缝、白色析出物、露筋等现象。

经检测结果显示，泄洪闸闸墩混凝土存在较多
的裂缝、冻胀破坏。

泄洪闸闸墩混凝土有明显可见裂缝共43 条，裂缝累计总长
度为72 m。

闸墩混凝土出现钢筋锈蚀、混凝土鼓胀、表层及内部混凝土脱落等缺陷，共出现缺陷33 处，累计面积13.32m2。

泄洪闸上游右翼墙伸缩缝出现错位，缝两边混凝土缺损、错位，填缝材料缺损。

2成因分析
该水库泄洪闸为确保工程外观质量，采用滑膜施工技术，2006年施工完毕，
效果很好，2011年泄洪闸闸礅混凝土发现裂缝、白色析出物等现象。

经检测及施
工处理后分析，裂缝、白色析出物及混凝土脱离原因是由于在滑模施工时，采用
镀锌铁管来固定模板，镀锌管从上至下排布，每段管与上一段管的交接处没有采
用对接的工艺，只是简单的搭接，施工完成后，管的上端开口处未进行封闭处理，管中含有的水也未及时导出，长时间以来，管内壁锈蚀严重，在管的侧壁多处出
现了裂缝，裂缝处锈蚀严重，有水缓慢渗出，管的下口开口处也有大量的锈蚀物
与淤积物，在冬季工况下，管内含水，管裂缝附近及管下端开口处附近混凝土内
部充满水分，管的保护层厚度在5~10cm,由于冻胀引起混凝土冻胀破坏，形成由
内向外的鼓胀现象，现场观察这样的缺陷，附近的裂缝都是鼓胀出来的混凝土与
未鼓胀混凝土之间形成的斜茬的裂缝，裂缝的终点即为渗水处。

三、裂缝处理的方案设计
1 裂缝修补
针对水库泄洪闸，闸墩混凝土裂缝现状以及国内外现有修补材料情况，选取
手刮聚脲方案作为裂缝修补处理的首选方案。

进行裂缝处理，对于裂缝开口宽度
小于0.2 mm 的裂缝，可以采用内部不灌浆、表面使用手刮聚脲封闭的处理方式。

1）裂缝表面手刮聚脲封闭处理。

使用手刮聚脲材料进行裂缝表面粘贴，裂
缝内部采用化学灌浆的方法，干燥后的手刮聚脲涂膜平均厚度不小于2 mm，裂
缝开口处表面涂膜厚度在3～4 mm。

经过表面清理、刷涂界面剂、刮涂手刮聚脲
一遍（部分位置需加设胎基布）；刮涂手刮聚脲二遍及空气中养护五个环节。

手
刮聚脲具有优异的耐老化性、防渗、抗冲磨及防腐等多种功能。

HLC-N 界面剂需
与水泥复合使用，使用时按重量比1∶2（HLC-N 混凝土界面剂∶水泥）比例，用
搅拌机搅拌至均匀且不含干粉结块，即成HLC-N 界面涂料。

该产品为有机聚合物
溶液，与混凝土表面有很高的粘结强度（3 MPa以上）。

2）裂缝内部化学灌浆。

使用高压灌浆设备将柔性化学浆液灌注到裂缝内部
进行封堵止水，采用的化学浆液具有适应裂缝变形的能力。

经过钻孔；埋设注浆嘴；注水；灌浆和封口五个环节。

根据灌浆设备、混凝土厚度及灌浆工艺，选择
单孔灌浆或不同深度双孔灌浆。

2冻胀破坏及混凝土脱落
初步选取（聚合物（钢/塑料）纤维砂浆+钢筋锚固）方案，进行钢筋锈蚀及
混凝土剥蚀、表层混凝土脱落处理，方案简介如下：
1）基面处理。

找出需要进行处理的混凝土破损区域，使用彩色记号笔标定
所有缺陷位置，在缺陷部位周边区域勾勒出缺陷处理大致范围，依据现场混凝土
破损情况确定回填平面处理范围。

在破损处，凿除松动混凝土层，要求底部混凝
土露出新鲜表面，直到新露出的混凝土结实无松动。

使用开槽机在混凝土处理范
围边缘沿划定的轮廓线开收边槽，收边槽形式为燕尾槽，开槽深度大于该处破损
厚度，收边槽槽底抵达凿毛后的混凝土表面。

2）布置锚固钢筋、加固细钢筋网。

对于需要进行植筋的部位，应采用合适
的方案进行植筋处理，同时布设加固钢筋网，具体工艺参数根据破损情况通过计
算拟定。

对于混凝土破损较大较深（混凝土剥蚀或凹坑深度大于3 cm，破损面积
大于0.3m2）的部位，应布置直径大于8 mm，深度大于20cm 的锚固筋，锚筋间
距10 cm，锚筋上部为U 型弯起，规格为3 cm×3 cm 的防锈钢丝网布设固定在锚
筋上面，使用锚固剂将锚筋固定，防锈钢丝网的布设深度为填充表面以下5 cm，
钢丝网外缘距离收边槽小于3 cm。

3）清洗。

使用高压水或高压空气将凿毛后的混凝土表面清理干净，晾干。

4）防腐处理。

对原有钢筋外露部位进行除锈、阻锈处理。

5）涂刷界面剂。

在新、老界面事先涂布界面剂，以便提高界面的粘接强度。

界面剂要求涂刷均匀，无漏涂、尽量薄涂、涂刷界面要保持潮湿但无明水。

6）回填聚合物砂浆（细石混凝土）。

3翼墙伸缩缝
选用材料加手刮聚脲材料，进行右翼墙伸缩缝填缝及表面封闭处理。

对于混
凝土缺损及冻胀破坏的区域使用聚合物混凝土和砂浆进行填补、修复。

经过四个
环节，各环节工序如下：
1）表面清理：钢筋头割除，混凝土表面找平凿毛；混凝土蜂窝等缺陷处修补；混凝土表面打磨；混凝土表面清洗等。

2）加设橡胶棒，GB 材料填充。

3）刷涂界面剂。

4）刮涂手刮聚脲一遍（需加设胎基布），刮涂手刮聚脲二遍。

4排架柱伸缩缝
使用手刮聚脲材料进行排架柱伸缩缝表面粘贴，伸缩缝内部不进行处理，干
燥后的手刮聚脲涂膜平均厚度不小于2 mm，宽度大于35 cm，伸缩缝开口处表面涂膜厚度在3～4 mm。

四、闸墩裂缝的预防及控制
1施工过程控制
1.1 原材料的质量控制
混凝土工程所用的水泥、粉煤灰、砂石骨料、水等必须选用符合质量要求的
原材料，施工时按制度抽检，根据气候和材料情况的变化，及时调整配合比。

1.2 混凝土施工控制
从控制混凝土拌和料的出机口温度和入仓温度入手，做好原材料的温控工作。

在砂石料堆顶上搭设遮阳棚，设置喷雾装置，同时，砂石料堆高必须保持大于
6m高度，取料时从料堆底部取料；控制散装水泥和粉煤灰的进罐温度，如超过
允许温度或外界气温偏高时，要求在阴凉处静置1d后才能使用；拌和用水箱加
装隔热岩棉保温隔热，夏季温度过高时，水箱中加冰屑降温再拌和混凝土。

夏季
施工时，混凝土运输汽车加装防晒棚，避免阳光直射，减少运输过程中温度的升高。

混凝土浇筑时根据具体气候条件，适时调整浇筑时间，把浇筑工序尽量安排
到气温较低的时段或夜间进行，以降低混凝土的内部温度。

混凝土浇筑时要求分
层浇筑，分层厚度不超过40cm，保证振捣密实，同时减少混凝土浇筑面的间歇
时间。

2 做好温度观测，加强养护工作
不同的季节时段，在闸墩结构的相关部位埋设温度观测仪器，对浇筑后的混
凝土内外的温度进行测量记录，为养护期间的控制提供理论依据。

浇筑完成拆模后，立即在外表面涂刷薄膜养护剂，然后在整个墩面将麻袋片
串在一起覆盖，麻袋上始终洒水保持湿润。

洒水养护时间可根据观测的温度进行
调整。

3增加温度构造钢筋
在闸墩结构的温度和收缩应力较大区域以及施工缝等薄弱处增配构造钢筋。

总结
综上所述，水闸混凝土裂缝，局部脱落是工程中经常出现的问题，又很难避免。

该水库泄洪闸施工质量，满足外光内实等质量要求，但经过多年的运行，出
现裂缝、白色析出物等问题。

经过系统分析，裂缝产生的原因并非常规的混凝土
配合比、温度控制、拆模时间、外部环境条件及结构尺寸等，而是由于施工中的
细节问题引起的多年后产生的裂缝。

对于滑膜的支架，应特别注意钢管之间的对
接及封堵，特别是处于北方的水工建筑物，应特别注意避免类似问题发生。