马家岔水库除险加固工程混凝土构件裂缝的治理方法(一)

马家岔水库除险加固工程混凝土构件裂缝的治理方法(一)
摘要定西市安定区现有水库均建于70年代，运行至今，除淤满降级使用或报废的以外，均属于病险库。

为达到除险加固的目的，针对水库建筑物存在的具体问题进行具体分析，并制定合理的加固措施和方法，不但会节约投资、降低造价，而且还会使工期得以提前。

关键词混凝土裂缝治理方法
1、概述
混凝土和钢筋混凝土由于具有耐久性好、整体性好、可模性好、耐火性好，可就地取材、节约钢材等优点，因而在水利水电、工业与民用建筑工程中得到了广泛的应用。

但是，由于混凝土是一种非匀质的脆性材料，在温度和湿度变化的条件下，硬化并产生体积变形，由于组成混凝土的各种材料变形不一致，互相约束而产生初始应力，造成骨料与水泥石粘结面或水泥石本身之间出现微裂，微裂在混凝土中是不可避免的，且宽度小于0.05mm的裂缝对使用无多大危害。

但当微裂继续发展，在混凝土结构中形成有害裂缝时，则必须进行治理，以确保工程质量和使用安全。

2、工程基本情况
马家岔水库位于黄河流域支流祖厉河二级支流东河上游的马家岔沟上，地处定西市安定区境内。

水库建成于1976年，以灌溉为主、兼顾防洪，属Ⅳ等小（1）型水库，其枢纽工程由粘土心墙土坝、溢洪道、输水泄洪洞三部分组成。

水库运行至今，因库内淤泥严重，大坝老化失修等不安全隐患，于2004年被水利部大坝安全管理中心鉴定为病险水库并列入水库除险加固工程项目。

2.1工程存在的问题
水库存的主要问题是：水库淤积严重；防洪标准不能满足规范要求；大坝结构稳定不足；输水洞存在安全隐患等。

其中，大坝结构稳定不足主要是指泄洪洞进口塔架及溢洪道出现裂缝，严重影响着工程的安全和正常使用。

2.2裂缝现状
泄洪洞进口塔架由六根断面为0.5*0.4(m2)的塔架柱、横梁及斜梁组成,塔架顶部为启闭机工作房，钢筋混凝土桁架拱工作桥一端支承于前坝坡上，另一端则支承于塔架顶部横梁上。

现状塔架柱产生沿柱轴线平行的纵向裂缝，缝宽均在3mm以上，严重的钢筋已经外露、混凝土剥落。

支承工作桥边梁的塔架横梁在工作桥两侧对
称产生45°斜向裂缝，并基本贯穿梁全部，缝宽上大下小，呈“V”字形，最宽处可达5mm。

裂缝分布见图1。

溢洪道底板由30cm厚混凝土衬砌而成，基层为30cm厚3:7灰土垫层。

现状平顺段垂直于溢洪道纵轴线出现二道裂缝，缝宽均在0.5cm以上，最宽处达1cm。

在水库安全鉴定时，在裂缝左右侧不同部位用锤敲击和钻孔检验，均未发现混凝土衬砌面下灰土垫层有空鼓现象，说明垫层完好，未进水，无须处理。

3、裂缝产生的原因分析
3.1塔架纵向裂缝
从现状看,塔架横梁及斜梁均未见有裂缝产生,说明柱裂缝非塔架地基沉降原因引起。

因而分析可能引起塔架柱产生裂缝的原因有：
1）冻融破坏引起
在经常蓄水位以下，由于冻融侵蚀，使混凝土表层脱落，冻融裂纹深进至纵向受力钢筋，钢筋锈蚀发生膨胀，引起混凝土开裂；
2）应力引起
启闭机工作时，产生巨大的竖向应力，使柱主筋不断受拉或受压，此应力由于箍筋的作用，转换为垂直于柱纵向的横向拉力或压力，从而使混凝土沿主筋方向产生裂缝。

3）箍筋间距不够引起
在柱配筋时，可能存在箍筋间距过大现象，在第2）种情况下，能加剧混凝土裂缝的发展。

3.2塔架顶部横梁裂缝
通过查阅资料，得知马家岔水库在初建时，工作桥为钢架拱桥，后在1984年改造时因钢架桥失稳扭曲不能使用而拆除，并在原位置重建混凝土桁架拱桥。

分析可能引起塔架顶部横梁产生裂缝的原因有：
1）重力引起
塔架从水库建成至今未重修也未加固，原来顶部横梁配筋是按支承钢架拱桥所设计，钢架拱桥重量远比现在的混凝土桁架拱桥要轻，由于超重的原因，原配筋无法支撑现有的巨大剪力而使横梁支承部位沿45°方向开裂。

2）应力引起
在塔架顶部横梁与工作桥连接部位，结构受力非常复杂，有工作桥产生的竖直向下的重力，有塔架柱产生的向上的支承力，有沿梁纵向的拉力或压力，有启闭机工作时产生巨大的竖向应力，在这些力的共同作用下，结点形成复杂的超静定结构，由于原有的梁配筋不能克服这些应力的共同作用，从而使横梁发生剪切破坏。

3.3溢洪道底板裂缝
通过查原始资料，分析溢洪道底板产生裂缝的原因比较简单：。