溢洪闸裂缝的原因及处理措施

孟凡会，汪新健，吴涛

（1.山东省水利勘测设计院，山东济南 250014；2.山东城市建设职业学院，山东济南 250103）

溢洪闸裂缝的原因及处理措施

孟凡会1，汪新健1，吴涛2

（1.山东省水利勘测设计院，山东济南 250014；2.山东城市建设职业学院，山东济南 250103）

本文通过对五莲县某中型水库闸墩裂缝进行跟踪检测，具体分析闸墩裂缝产生的原因，根据裂缝的类别提出了修补闸墩裂缝的最优方法。

闸墩裂缝；成因；措施

以五莲县某中型水库为例,溢洪闸采用开敞闸室结构，堰型为宽顶堰，闸室共设5孔，单孔净宽5 m。控制段岩性为砂砾岩，强～弱风化，裂隙发育，多闭合状。溢洪闸基础坐落于强~弱风化砂砾岩，弱风化砂砾岩具弱透水性，抗渗稳定性好。

闸墩和闸底板均为C25钢筋混凝土结构，混凝土保护层厚度为50 mm。混凝土由自建拌合站生产，按照试验室配合比进行配料，闸底板、闸墩配合比报告见表1。浇筑过程采用混凝土罐车运输混凝土，混凝土输送泵送料入仓，混凝土塌落度范围为10 cm～16 cm。

1 裂缝出现及发展过程

闸底板浇筑日期为2014.4.3～4.16，闸墩浇注时期为2014.4.23～5.29，2014年5月14日，左1#中墩发现第一条裂缝，2014年6月9日对该裂缝进行检测，裂缝宽度为0.0～0.2 mm，裂缝深度小于20 mm。施工单位采用嵌缝胶对裂缝进行封堵处理，裂缝处理完毕后，至2015年6月4日未发现有持续发展趋势。2015年6月3日，各闸墩均发现裂缝。2015年6月4日对闸墩裂缝进行检测。

本次检测使用的主要检测设备为裂缝综合测试仪（PTS-E40）和钢卷尺。裂缝综合测试仪性能指标：宽度测量范围：0.01～2.1 mm（最大测量范围为0～6 mm）；精度：0.01 mm；深度测量范围：10～400 mm；精度±5%。

表1 闸底板、闸墩混凝土配合比

图1 检测位置示意图

对溢洪道工程闸墩裂缝进行检测（闸墩编号从左至右分别为左边墩、左1#中墩、左2#中墩、左3#中墩、左4#中墩、右边墩），闸墩竖向裂缝共十条，闸墩斜向裂缝共4条，竖向裂缝共检测15点，编号分别为1，2……15，斜向裂缝共检测3点，编号为A，B，C。具体位置如图1所示。

检测结果显示：①竖向裂缝宽度最大值为0.59 mm，裂缝深度最大值为46 mm；②斜向裂缝宽度最大值为0.50 mm，裂缝深度最大值为20 mm。裂缝深度均小于钢筋保护层厚度50 mm。

2 水工混凝土裂缝的分类

根据裂缝的宽度、深度将水工钢筋混凝土工程裂缝分为四类：A类裂缝即龟裂或细微裂缝、B类裂缝即表面或浅层裂缝、C类裂缝即深层裂缝、D类裂缝即贯穿性裂缝。

2.1 细微裂缝

细微裂缝宽度小于0.2 mm，深度小于30 cm。细微裂缝在水工建筑物混凝土上经常见到，方向各异：有竖向、水平向、斜向裂缝；细微裂缝长度和深度一般都比较小，对于水工建筑物的安全性、耐久性没有影响。

2.2 表面或浅层裂缝

表面或浅层裂缝宽度大约0.2 mm～0.3 mm，深度30 cm～100 cm；浅层裂缝位于浇注面表面或者其水平施工缝上。大部分浅层裂缝是发生在施工的过程当中，对于水工建筑物的危害比较小。但如果浅层裂缝在基础或者是上游面，且闸墩内部的温度比较高，这样的情况就需要做适当的处理来防止表面裂缝继续发展，甚至恶化为深层裂缝或者贯穿裂缝。

2.3 深层裂缝

深层裂缝一般发生于表层，缝宽大约在0.3 mm～0.4 mm，缝深大约100 cm～200 cm或者大于结构厚度1/4。一般情况下位于水工建筑物的表层，而且也是从表面开裂发展的，因此深层裂缝也叫表面深层裂缝。

2.4 贯穿裂缝

贯穿裂缝宽度大于0.4 mm，裂缝深度大于200 cm或者大于2/3结构厚度；贯穿裂缝一般位于水工建筑物的基础部位，裂缝宽度和深度大，深度大于钢筋保护层厚度甚至超过几个浇注层厚度。贯穿裂缝往往在水工建筑物基础后期的降温过程当中产生；若受基础约束情况下，混凝土在气温下降和内部降温的共同作用下也会产生贯穿裂缝。

本工程裂缝宽度属于B类和C类裂缝，即既有浅层裂缝也有深层裂缝。但总体裂缝深度较小，均小于保护层厚度。

3 闸墩裂缝产生的原因及分析

对裂缝进行综合的分析，认为有以下几个方面的原因：闸墩的配筋率不足、温度应力、干缩裂缝、外部约束产生的裂缝。

本工程闸底板未发现裂缝，但各闸墩均在闸墩纵向中间部位产生裂缝，裂缝位置相似，裂缝宽度和深度相似，且裂缝发生在浇筑完毕12个月以后。从施工日志看，工程施工过程中，混凝土配合比合格、混凝土浇筑、养护、拆模时间均符合规范要求。但闸墩坐落在弱风化砂砾岩石上，基础压缩性小，闸底板和闸墩浇筑时间相隔7～56天不等，因此推断裂缝产生的原因是外部约束。

在闸墩混凝土浇筑早期，大量水化热产生，温度升高，闸墩体积膨胀，但受到闸底板约束，产生相应的压应力，早期混凝土基本处于塑性状态，产生的压应力很小，且很快会释放。但随着热量的散发，混凝土逐步降温，闸墩体积开始收缩，此时受到闸底板的拉应力约束，产生的拉应力易超过其抗拉强度，于是，在闸墩上较易产生垂直于底板和水流方向的裂缝。分析认为，影响混凝土外部约束的因素主要是闸墩的伸缩缝长度和底板与闸墩混凝土的浇筑时间间隔，浇筑间隔时间越长，影响越大。

4 结语

闸墩的裂缝产生和发展与实际工程的环境、施工工艺等有很大关系，不同闸墩的裂缝需分析原因，选择不同的处理方式。本工程闸墩未设施工缝，裂缝产生的原因主要是应力约束，可采用化学灌浆处理方法对裂缝进行修复。

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（责任编辑 迟明春）

TU755.8

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1009-6159（2017）-04-0039-02

2016-11-02

孟凡会（1982—），女，工程师