水闸混凝土底板施工中裂缝产生原因浅析

郭士红

（山东省水利勘测设计院，山东济南 250014）

水闸混凝土底板施工中裂缝产生原因浅析

郭士红

（山东省水利勘测设计院，山东济南 250014）

本文对坐落于岩基上的水闸底板在施工过程中出现裂缝的原因进行分析，并采取相应的工程措施，有效的避免了裂缝的产生。

闸底板；岩基；裂缝；温度钢筋

威海市石家河水闸基础为岩基，共5孔，单孔净宽12.0 m，闸孔总净宽60.0 m，中墩厚1.6 m，总宽度66.4 m，闸室顺水流向长17.0 m。底板混凝土强度等级为C30，抗冻等级为F150，抗渗等级为W4。闸室底板采用大小底板分离式结构，共分为11块，底板编号及施工中裂缝产生的位置见图1。

闸底板于2016年8月10日开始施工浇筑，2016年8月19日下午查看养护情况时发现底板上有裂缝，经过排查共发现裂缝5条，分别在2#底板工作闸门门槽位置，2#底板下游1/3处；4#底板工作闸门门槽位置，4#底板下游1/3处；6#底板下游1/3处。其中2#底板的两条裂缝均为从底板顶面到底板底部的贯通裂缝，其它裂缝无法确定是否为贯通裂缝。根据现场实测最大的裂缝宽度为1 mm。裂缝具体位置详见图1。各个底板的浇筑时间见表1。

表1 底板浇筑时间表

图1 底板编号及裂缝分布图

发现裂缝后对已浇筑完成的6块底板加强了养护，但8#底板还是出现了裂缝，裂缝的位置同6#底板的位置。从表1中可以得出，基本上同时段浇筑的6块底板中的4块大底板全部出现了裂缝，2块小底板没有出现裂缝。

1 裂缝产生原因分析

1.1 水闸地质资料分析

水闸底板基础为中风化二长花岗岩，夹中生代辉绿玢岩岩脉。二长花岗岩中风化层：灰白色，岩芯完整，呈长柱状，柱长大于60.0 cm，局部发育闭合裂隙，具弱透水性，岩质坚硬。强风化辉绿玢岩：灰绿色，岩芯呈短柱状，锤击易碎，岩芯饱和强度低，手可捏碎。

闸底板基础为岩基，岩基的岩性较好，混凝土浇筑后在硬化过程中，由于干缩引起体积变形受到基岩约束易产生裂缝，裂缝甚至会贯穿整个构件。2#、4#、6#、8#底板裂缝出现的时间为混凝土浇筑后第7天。在炎热的夏季，混凝土7天龄期的强度能达到标准强度的90%左右。混凝土强度的快速增大受到基础岩面的约束，造成底板内部应力的集中释放，裂缝就出现在底板长边方向，以及底板厚度较薄的闸门门槽处。

1.2 混凝土养护条件分析

2#、4#、6#、8#底板的混凝土材料、浇筑过程、养护条件与3#、5#底板相同，但前四块底板都出现了裂缝，而后两块底板完全没有出现裂缝。

分析认为：混凝土底板浇筑的时间正值夏季，气温较高，且昼夜温差较大。炎热的天气，使得混凝土表面水分蒸发过快，造成混凝土内部水化热过高，进而产生温度应力，温度应力的集中释放导致裂缝产生。

2 采取相应的工程措施

设计人员对底板在温度应力释放方向的配筋情况进行了对比：3#、5#底板在温度应力释放方向的配筋为Φ18@200，配筋面积为1 272 mm，而2#、4#、6#、8#底板在温度集中应力释放方向的配筋为Φ14@200，配筋面积只有770 mm，前者满足大体积混凝土在温度作用下对裂缝控制钢筋的配筋率≥0.1%的要求，而后者不满足，显然配筋率对裂缝的产生有极大的影响。但《水工混凝土结构设计规范》（SL191-2008）中规定：板厚超过2.5 m的构件属于“截面厚度很大的构件”，该水闸底板并不属于大体积混凝土。

那么高温环境下，底板厚度大于1.0 m，基础为坚硬岩石的混凝土结构，是否需要适当的参考大体积混凝土的温度钢筋的配筋率要求呢？后期设计人员对未浇筑的10#底板与左边墩放水洞底板进行了相应的调整，对温度应力释放方向的钢筋进行了调整，两块底板温度应力方向的钢筋均采用Φ14@100。施工后经检测两块底板均未出现裂缝。这也就验证了2#、4#、6#、8#底板出现裂缝的根本原因是温度钢筋配置不足，没有控制住裂缝的产生。

3 结语

通过该水闸实例可以得出以下结论：对于岩基上厚度大于1.0 m的水闸混凝土底板施工设计中，除应考虑伸缩缝的合理设置，降低水泥水化热，加强施工期养护等外界因素外，还应配置适量的温度钢筋，并适当参考《水工混凝土结构设计规范》（SL191-2008）中的规定。

建议在板顶面配置钢筋网，每一方向的配筋率宜为0.1%，但每米不多于5根直径为20 mm的钢筋。

（责任编辑 迟明春）

TU755.8

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1009-6159（2017）-04-0028-02

2017-03-29

郭士红（1979—），女，工程师