水闸闸墩裂缝成因及处理措施

水闸闸墩裂缝成因及处理措施

摘要：水闸是水利工程建设中常见的水工建筑物，闸墩部位易出现裂缝的问题，长期以来困扰着水利工程界，一直未能得到很好地解决。闸墩裂缝的出现给水闸带来了多方面不同程度的危害，也越来越受到工程界的重视。本文针对水闸工程中出现的混凝土裂缝问题进行了分析，并提出了相应的处理措施。

关键词：闸墩裂缝；裂缝原因；水闸；水利工程建设；防治

Abstract: locks is common in water conservancy construction hydraulic structures, the pier is part of the problem there is crack, for a long time with water conservancy engineering, have been unable to get very good solution. The pier is related to the occurrence of crack brought various different degree of harm, also more and more get the attention of the engineering. This article in view of the locks of concrete crack appeared in the project are analyzed, and the corresponding treatment measures.

Key words: the pier crack; Crack causes; Locks; Water conservancy project; Prevention and control

水闸挡墙及边墩均为典型的钢筋混凝土结构，具有较好的耐久性，但由于混凝土是一个复杂的非均质材料，抗拉强度较低，且又有自身体积变形、徐变等特性，在实际施工中常会出现不同程度的裂缝。由于水利工程结构大多处在水下，裂缝的存在很容易导致钢筋锈蚀膨胀，进一步加剧混凝土的破坏。因此，在水闸挡墙及边墩结构的施工过程中，必须严格进行质量监控，提高混凝土浇注质量，尽量避免工程裂缝的产生。而一旦出现了混凝土裂缝，则应采取有效的技术措施进行补救，以保证水利工程的安全和工程结构的耐久性。

1 工程概况

某水闸闸孔总净宽132.96m，为6孔下卧式自动浮体钢筋砼扇形闸门，每孔净宽22.14m，在最右一孔浮体门前部，有4孔平板闸门，每孔净宽5.54m。由进口段、溢流段、浮体闸室段、陡坡段、消力池、海漫及尾水渠组成。进口段属渐缩型，底高程为12.0m，两侧翼墙为浆砌石圆弧挡土墙；溢流段为Ⅲ型折线型实用堰，堰顶高程13.6m，长1.8m；浮体闸室段为钢筋砼结构，底高程9.4m，长12.0m；陡坡段为钢筋砼结构，陡坡首部高程12.85m，尾部高程9.2m，长16.5m，其中首部5.0m长为平台；消力池为底流式，护坦为浆砌石钢筋砼框格结构(面层为200厚钢筋砼)，高程9.2m，池深0.3m，长10.0m，消力池边墙顶高程15.0m；海漫为浆砌石结构，底高程9.5m，长15.0m。节制闸两端设有控制室，闸室顶部设有农用交通桥，平板闸门设有启闭台及螺杆式启闭机，启闭台上未建启闭房。

项目工程混凝土拆模后，在水闸右岸挡墙及右岸边墩发现了裂缝，其中

水平方向的裂缝主要发生在挡墙分仓的中部，竖向裂缝大部分产生在挡墙的3／4高度以下，挡墙顶部没有裂缝。裂缝呈中间宽，两头缩小的现象，缝宽在0.3 mm 左右，并未完全贯通。有一部分裂缝在挡墙两侧的同处产生，也有一部分从基础开始就产生开裂。裂缝出现的时间基本都在模板拆除后的1～2 d，也有的在拆模的当天就已经发现。

2 裂缝产生的原因分析

在发现水闸挡墙及边墩工程裂缝后，我们进行了现场实地调查，并查阅了相关施工资料，包括混凝土配合比单、混凝土浇注记录、混凝土测温记录、施工日志、混凝土拆模时间及混凝土抗压强度报告、商品混凝土生产厂家的有关资料等，并对裂缝产生的原因进行了技术分析。

2.1 混凝土配合比

该工程挡墙和边墩均使用P·O 42.5水泥，由于厂家的水泥产品质量较好，强度富余系数较高，因此造成混凝土实际强度值高出设计强度值较多，混凝土实测强度值大部分超过设计值200％以上，混凝土强度值的增加，加大了混凝土的水化热，提高了混凝土的内部温度，从而相应增加了混凝土硬化初期的温度应力，通过查阅相关的混凝土强度试验报告也证实了这一点。另一方面，冬季施工混凝土的高水化热，一方面有利于混凝土温度的保持，避免混凝土受冻，保证混凝土强度，另一方面也带来了不利因素，因此合理选择水泥用量及水泥标号，也成为预防混凝土裂缝的一个不可忽视的因素。除此之外，对于尺寸较大的混凝土结构，控制胶骨比在1：3以上，可减少水泥用量，减少水化热，在一定程度上有利于防止裂缝的产生。

2.2 混凝土拆模时间

该工程右岸边墩及右岸挡墙在浇注混凝土时处于时段低温，在这种气温下拆模，如果保温措施不力，混凝土拆模后受到环境条件的“过冷刺激”，导致混凝土内部温度与混凝土表层温度梯度增加，造成混凝土表层产生较大的拉应力，而此时混凝土的早期强度值较低，其抗拉强度更低，很容易引起混凝土开裂。在本例的混凝土施工过程中，施工单位在混凝土浇注后只进行了混凝土表层的温度测定，而依据《水工混凝土结构设计规范》中混凝土的热学指标与应力松弛系数中的公式对混凝土内部温度进行的估算，混凝土内部温度达到41.5～44.6℃。

2.3 结构尺寸

该水闸工程中，挡墙的结构尺寸较大，大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发，导致内部温度急剧上升，而混凝土表面散热较快，这样就形成内外的较大温差，较大的温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定的拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，混凝土表面就会产生裂缝，这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。结构尺寸偏大与水化热增高两种不利因素共同作用，极易产生混凝土裂缝。从裂缝的分布情况看，挡墙的裂缝从基