某引水工程末端水池裂缝分析及处理措施

宁晓立

（晋城市防汛抗旱指挥部办公室 山西晋城 048026）

1 工程概况

该工程为某县城一引水工程，主要解决该县城、城西周边乡镇居民生活用水和部分工业用水。该工程主要内容包括铺设输水干管18.08km，修建加压泵站2座，修建调蓄水池2处3座。其中末端水池位于该工程重力输水管道末端，总容量为3万m3，分上下两个1.5万m3蓄水池，以便维修使用。两蓄水池尺寸相同，长宽尺寸57.4m×57.4m，池深5m，为矩形钢筋混凝土结构，两个蓄水池高程相差10 m。池顶盖为多柱无梁楼板结构，柱与柱和柱与池壁跨距为4100 mm，共14跨。池体混凝土为C25钢筋混凝土，混凝土设计抗渗等级为W6，池壁厚300 mm，池顶板厚200 mm，底板厚350 mm，水池底板、侧墙及顶板设纵横各两条后浇带，池顶覆土300 mm。

2 裂缝出现情况

工程在施工时先施工1#蓄水池，基础开挖至设计高程，先铺设素混凝土垫层找平，再进行底板浇注，底板浇筑时为2012年9月30日，混凝土共分四次浇筑，10月7日底板、池壁及顶板全部浇筑完成，后浇带尚未浇筑。10月29日拆模时发现底四周池壁均有裂缝，总计16条，裂缝均为自下而上竖向裂缝，长度在30 cm至1.8m之间，经对所有裂缝进行超声波检查，裂缝的最大宽度为0.36mm，最大深度为36.2mm，开始产生裂缝时间不明确，稳定时间大约是发现裂缝一个月后，11月30日以后裂缝基本不再变化。竖向裂缝均未贯通至池顶板和底板，属非贯通裂缝。

3 裂缝产生的原因分析

混凝土裂缝产生的原因有多种，是混凝土结构中普遍存在的一种现象，但是裂缝的出现会降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，降低材料的耐久性，因此要对混凝土裂缝进行认真分析、查找原因，并要有针对性地进行处理，以保证建筑物的正常使用。裂缝产生以后，先暂停了对2#蓄水池的施工，业主组织设计、施工、监理、原材料供货方（主要指商品混凝土供货方）四方对裂缝产生的原因进行了分析，本人作为设计方参加了会议，分析主要原因有以下几点：

3.1 从工程设计角度分析

(1)工程地质方面：根据地质勘探资料及基础现场开挖情况看，1#水池地基地层岩性为二迭系上统石千峰组砂质泥岩、砂质页岩和砂岩互层，灰黄色、紫红色，强风化，中厚层状，块状结构，节理裂隙较为发育。覆盖层顶部为第四系全新统坡残积土石混合松散层，厚约0～0.5m；下部为第四系中更新统棕红色黏土，厚约10～20 m，结构较密，富含钙质结核，蓄水池地基全部做在基岩上，不存在因地基不均匀沉降而引起池壁裂缝问题。

（2）结构计算方面：根据《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB50069–2002)[2]要求，裂缝控制通过抗裂度验算、裂缝开展宽度验算和构造措施来实现。根据本工程钢筋配置情况，对裂缝宽度进行了验算，算得ωmax=0.18mm，满足规范要求。

（3）伸缩缝设置：本水池采用的是设置后浇带的方法来取代伸缩缝，后浇带每边设两道，底板、池壁至顶板贯通，间距19.1m，根据现行规范对钢筋混凝土水池的要求，允许在设置后浇带后加大伸缩缝最大间距，或添加可靠的外加剂，减少其收缩变形，本水池后浇带设置间距在规范允许范围内，且本工程在水池出现裂缝时后浇带尚未浇筑。

经以上分析，本水池在设计上满足规范要求。

3.2 从原材料角度进行分析

由于本引水工程主要是解决一县城生产、生活用水，供水保证率高，水池位置选在该县城北部一较高山头，不需二次加压就可覆盖整个县城，但受地形、交通及施工用水等方面的限制，水池的施工不具备现场拌制混凝土的条件，施工时改用商品混凝土，根据质检部门对该商品混凝土的检测结果，商品混凝土的水灰比、外加剂、抗冻、抗渗指标均符合要求，坍落度为180 mm，偏大，造成混凝土在硬化过程中，由于水分蒸发和胶凝土失水后引起干缩量增大，产生裂缝的概率也增大。也存在商品混凝土现场质量控制不严，出现随意向已拌好的混凝土中加水的现象，并在加水以后不进行二次搅拌，造成混凝土水灰比增大，严重影响混凝土拌和物的质量，使混凝土产生收缩裂缝的机会增加是引起水池裂缝的主要原因之一。

3.3 从工程施工角度进行分析

本工程使用的是商品混凝土，单从施工条件及施工工艺进行分析：

（1）施工条件：本水池混凝土共分四次浇筑，浇筑日期为9月30日至10月7日，浇筑时的平均气温较低，混凝土本身与外界气温相差悬殊，本身温度长时间过高，受到外界温度约束造成裂缝。混凝土浇筑完成后，受山顶风力太大的影响，混凝土表面失水太快，造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩，而此时混凝土早期强度低，不能抵抗这种变形应力而导致开裂。一般的地下、半地下结构遭受的最大温差是在施工期间，一些现浇混凝土结构出现裂缝大多在早期、中初期。如水池一般在工程尚未投入使用或刚刚投入使用时，有可能出现裂缝、漏水的现象，投入使用后，有些微小的裂缝会慢慢自己“闭合”。

（2）施工缝的预留：一般来讲，水池的壁板、隔板、中间柱允许留水平向施工缝，下部宜留在底板以上200 mm处或腋角处，上部宜留在现浇底板底面以下200 mm处或柱帽下部。施工时施工缝的预留符合要求。

（3）混凝土的养护：混凝土初凝时，即应该开始养护，拆模后应及时覆盖，并应在潮湿状态下养护14天以上，在日最低气温低于5°C时应采取保温措施，采用蒸汽养护的温度不宜高于80°C。本工程由于施工用水条件困难，养护不及时，拆模时间较迟，拆模后没有进行覆盖及养护，也是混凝土表面产生裂缝的主要原因之一。

4 裂缝处理的措施

根据对裂缝产生原因的分析结果，参建各方提出了不同的处理意见，最后选择了两种方案分别对其中的一到两条裂缝先进行处理，试水实验后不漏水，再选择最优方案进行大面积处理。

方案一：选出实验的裂缝，首先进行表面的清扫，找清裂缝的走向，然后人工凿出V型槽，宽度5～6cm，深度2～5cm，用水清洗干净，最后用吹风机将槽内的灰尘吹干，用配好的聚硫密封胶塞填实，并用丙纶丝布黏贴以利于水泥砂浆抹面。此布属无机物，无毒无害，不易老化，膨胀系数与混凝土基本一致，其防水年限几乎与结构的寿命相同。由于其较强的渗透结晶能力，遇水反而更能提高混凝土的抗渗性能，防水能力更强，渗透结晶与日俱增。涂层与掺合剂对混凝土结构出现的裂缝遇水有自我修复的能力，遇水可以产生二至三次结晶，封堵裂缝。最后进行水泥砂浆抹面。

方案二：选出实验的裂缝后，先进行表面的清扫，用钢凿凿成V形口，在干燥条件下，分两次涂刷环氧树脂水泥，再抹环氧砂浆。使表面与原混凝土齐平。最后用与原粉刷相同的涂料修补抹面。

以上两种方案处理完毕后，一面用原水池面，另三面用砖砌筑水池并用水泥砂浆抹面作防水处理，作用水头4.5m，做灌水试验，检查处理效果，选择效果好的方案作为裂缝处理的最终方案。经试验，最后选择方案一对本水池进行裂缝处理。

5 结论及建议

综合以上分析，要减少钢筋混凝土水池裂缝的产生，必须对水池进行合理的结构设计，采用符合要求的施工材料及科学可靠的施工方案。设计中也要对材料的使用和水池的施工养护提出明确要求，以避免由此引发裂缝。建议在水池施工完毕后宜尽早进行满水试验,并尽快投入使用,避免长期使水池处于无水状态和将水池裸露于大气中,否则应对水池采取防冻、防晒措施。实践表明水池施工完毕后长期不使用裸露在大气中者,多数会产生裂缝,值得施工管理者特别注意。