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1、航运枢纽工程混凝土裂缝处理技术探讨中国交通建设集团 毛泽英 夏风关键词：航运枢纽工程 混凝土裂缝 处理技术 摘要：通过航运枢纽工程混凝土施工，掌握混凝土裂缝处理实施技术一、工程概况某航运建设枢纽工程位于中上游河段，坝址右岸距县城 22km，是干流综合利用规划十个阶梯中的第四阶梯，是上游水利枢纽的反调节水库。以航运为主，兼有发电、 电灌、养殖、旅游等 综合效益的项目，坝址以上集雨面积为 23570km2，多年平均流量 330m3，径流量为189.3 亿立方,正常水位 115m，死水位 114.4m，水库总库容量 1.83 亿立方，电站装机容量 319MW=57MW，年利用小 时数 4397h，多
2、年平均发电量 2.506 亿 KW.h。船闸按级船闸建设，通航标准为通航一列 1 顶 21000t 顶推驳船队，水库蓄水后可渠化河道 56km。本枢纽工程与河流流向垂直布置。从左至右依次布置的建筑物有：左岸接头重力坝长 40m、溢流闸坝长 196m、电站厂房段长 77.64m、船闸段长 30m。坝顶总长 343.64m，坝顶高程 121.5m。主要工程量：土石方开挖量为 262 万 m3、土石方填筑 103 万m3、混凝土 44.64 万 m3、钢筋 9601.88t、浆砌块石 9.65 万 m3。二、大体积混凝土裂缝原因分析1、建基面实际地质情况与设计地质勘察报告有较大差异，如上闸首基底地质
3、有弱风化泥质砂岩，弱风化泥岩，同时在下游端还有一小断层，由于地质的不均匀性导致裂缝产生。2、在施工过程中，大体积混凝土温控措施未按设计和规范要求落实到位。 当混凝土内部温度应力大于混凝土的拉应力时，混凝土结构将会出现裂缝，故在 混凝土结 构工程施工及验收规范（GB5020492）和电力行业标准水工混凝土施工规范（DL/T5144-2001）中明确规定，“ 对大体积混凝土的养护 ，应根据气候条件采取控温措施，并按需要测定浇筑后的混凝土表面和内部温度，将温差控制在设计要求的范围内；当设计无具体要求时，温差不宜超过 20C”。混凝土拌合物内的水泥在水化时，要产生大量的水化热，当混凝土内外温差超过一定
4、的限度，混凝土的拉应力小于混凝土的热涨应力时，便会产生温度应力裂缝，这种裂缝主要出现在大体积混凝土或在冬期施工的混凝土。3、仓面在浇筑过程中，未采取防雨措施，混凝土受雨水冲刷，导致砼中间的胶凝材料被水稀释而产生裂缝。4、仓面太大，尤其是每仓浇筑方量达到 1000m3 以上的，容易产生裂缝。如上 闸首施工队伍为了方便省事，按设计要求将本来应该分成 2 个仓面的混凝土合并成一个仓面进行浇筑，结果出现贯穿裂缝。5、拌合物在浇灌振捣过程中漏振和振捣不密实而产生的毛细孔隙或蜂窝状，在外部水压力的作用下，导致渗、漏而出现裂缝。6、混凝土拌合物在浇捣完毕后，混凝土拌合物内部的水份一部分泌出流失，一部分被水泥
5、水化所用，另外一部分被蒸发，尤其是在干热、 风较 大的输水廊道内，混凝土拌合物则更容易出现失水干缩而发生裂缝。三、混凝土裂缝调查序号 位置 裂缝长m裂缝深度m裂缝宽度裂缝面标高 m。1 上闸首 10.5 1.30 0.20.5 93.62 闸室 1#段 21.5 1.30 0.20.5 93.63 闸室 3#段 2.53 2.50 0.20.5 97.564.0 1.75 0.20.5 94.74 闸室#、6#、7#、8#段沿闸室纵轴线方向5 下闸首 13.12 1.30 0.20.5 91.3已浇筑部分混凝土出现的裂缝，主要由于温差、地质不均匀沉降、混凝土质量薄弱、砼表面缺少保护等原因产生，
6、裂缝宽度均约0.20.5，按 设计和规范要求进行化学灌浆处理。四、化学灌浆施工1、化学灌浆材料选择由于施工对象潮湿,选用原国家电力公司华东勘察设计研究院科研所监制的亲水性材料 HK-G 系列环氧灌浆材料，其主要特点及性能指 标如下：浆液粘度低、可灌性好，可灌注 02左右的细缝；与混凝土粘结强度高，大于混凝土本身的抗拉强度； 浆液固化后的抗压强度和抗拉强度都很好，有较好的补强加固作用；浆液具有亲水性，对潮湿基面的亲和力好；凝固时间可以调节，范围可在数小时至数十小时之内；操作方便，不需繁 杂配制。只需将 A 组分和 B 组分按比例均匀混合即可灌浆；HK-G 系列环氧灌浆材料性能指标项 目 指 标颜
7、 色 棕色或棕红色透明液体比重（g/3） 10-12粘度（25，mPas） 10-40凝固时间（hr） 3-24抗压强度（Mpa） 400800抗折强度（Mpa） 90150力学性能粘结强度（Mpa） 24602、化学灌浆设备一览表：名称 用途 规格 单位 数量钢丝轮 100 只 50砼磨清理砼表面及开 V 型100 只 50空气压缩机 清理砼表面及灌浆用 1500W 台 3角磨机 清理砼表面 100 型 台 4小台秤 配浆液用 台 2电动搅拌器 配浆液用 500W 台 1卷尺 施工用 把 3表面清理钻孔水泥砂浆封闭埋 管凿槽测量放样制浆系统就位 水、电系统就位嵌 缝冲 (洗)孔、缝 灌浆嘴埋
8、设桶 材料 只 4压力灌 灌浆用 只 2高压管 灌浆用 批 13、化学灌浆人员一览表序号 工 种 人数 备 注1 技术管理人员 2 从事技术服务和过程质量控制2 技术工人 5 从事钻孔、灌浆作业3 辅助工 5 电器、钻机修理及其他辅助工作4 普工 5 从事搬运、清理杂物等工作4、化学灌浆工艺流程灌浆施工工艺流程为：表面清理灌浆孔布置及钻孔凿槽冲(洗)孔、缝埋管嵌缝压水、通风灌浆。施工工艺流程图压水、通风修整缝面清理场地移交配制浆液封闭浆孔 拆除灌浆嘴灌浆效果检查灌浆前的准备灌 浆5、施工方法首先 测量定位纵向缝、横向缝的位置，并布置好钻孔孔位。同时确保施工现场水通、电通、设备性能运转处于良好状
9、态。在裂缝一侧钻斜孔预埋 20mm 钢管，待底板顶层砼施工完毕并达到 80%以上设计强度后，再进行亲水环氧化学灌 浆处理。钻孔及钢管布置要求如下：a.钻孔中心距离裂 缝约 20cm，孔中心 线与垂线夹角 45。b.钻孔必须穿透裂缝垂面进入对面块体 30cm（现场测量核实）。c.用高压风枪 将成孔清理干 净，避免残渣堵塞裂缝、孔洞和 钢管。d.钻孔沿缝纵向间距 50cm。e.钢管埋入段 长度不小于 20cm，且不得穿 过裂缝垂面，焊接钢筋将钢管定位、露出孔口部分长度不小于孔口以上砼总厚度，并保证露出设计结构顶面的工作长度不小于 20cm。继续浇 筑上一层砼前，将裂缝顶面凿“V”型槽（槽宽、深56
10、cm），并用 C30 以上砂浆填满。沿裂缝布置跨缝钢筋网。灌浆 嘴埋设埋入灌浆端的深度约 2/3，灌浆嘴直径为 16mm。灌浆嘴埋设采用HK-962 增厚涂料，等嵌固材料有一定强度后，用灌浆管连接灌浆，压入丙酮进行清洗，然后再用空压机进行压气吹净，并检查各孔的相通情况。压水、 通 风： 对缝面逐孔进行水、风轮换冲洗，风压 0.4MPa，查明管道、 钻孔、 缝面串通及嵌缝外漏情况。若有外漏及时处理。风、水轮换冲洗时间每孔 5min，当相邻孔出清水后，再用水冲洗一次即完毕。配制 浆液： 配制浆液，根据灌浆工作面大小和灌浆延续时间（一次性完成所需时间）严格按照产品要求和试验确定的配比（由项目部试验室
11、提供并做材料亲水试验）进行配制。根据裂缝的缝宽估计可灌程度，配制适宜的浆液。浆材配制时应置于容器中，用搅拌器均匀搅拌至色泽均匀、颜色一致。 搅拌用容器内及搅拌器具不得有油污及杂质。应根据裂缝宽度、环境温度决定浆材的每次拌合量，并严格控制浆液不得长时间暴露在空气中。 灌浆前的准备：为保证化学灌浆质量，在化学裂缝灌浆前，首先在裂缝与板块分缝处用地质钻机钻 50mm孔到裂缝底部然后采用水泥砂浆填实抹平，以防止浆液洗失。灌 浆每道灌浆施工必须连续一次完成，以防堵嘴。灌浆应从裂缝一端向另一端进行，保持工作压力在 0.2 0.4mPa，待邻孔出浆后关闭，当灌到最后一个灌浆嘴时，应适当加大压力迸浆。迸浆期间
12、应观察是否还在进浆，再恒压 20min，如果不进浆视为该裂缝浆满，灌 浆结束标准以不吸浆为原则。如果吸浆率小于 0.01 升/分钟，应维持至少 10分钟，可做为结束标准，停止灌浆。要求 进浆均匀，计量准确，记录详细无误。灌浆过程中，定期测定浆液密度，并经常检查浆液压力、浆液流量、风压、提升速度及耗浆量；对出水的孔，进行顶水灌浆。施工中根据各孔漏水情况、进浆量，控制灌浆量。施工前期，对大的漏水，采用深孔灌浆， 对散漏小水，采用浅孔灌浆。施工后期，采用深浅孔结合，排灌结合的方法施工，深孔排水，浅孔灌浆，灌浆压力 1.0Mpa 。封闭 灌浆孔：灌浆完成封闭排气孔保持压力 10 分钟后封闭灌浆孔。灌浆
13、 完成 24 小时后，去掉灌浆管头。6、灌浆效果检查化学灌浆结束后，按监理工程师的随机定点，进行钻孔取芯和压水检查。钻孔取样检查，采用手持式钻机钻进，孔径 75mm 合金钻头进行钻孔取芯，钻深 0.6m。取芯按序号编号，并妥善保存，代表性试样送试验室进行强度检查。灌浆施工完后 7 天后，在已灌好裂缝随机做一个点的压水试验，施加1MPa 压力，持续 20min 后，透水率为零，证 明灌浆质量合格。压水设备采用 CKYHG(B)脚踏泵。在灌浆结束 14d 后进行检查孔施工和压水试验，压水试验采用单点法进行，压力暂定为 0.5Mpa，压入流量稳 定标准：在规定压力下，每 35min 测读 一次压 入
14、流量， 连续 4 次读数中最大值与最小值之差小于最终值为计算值。试验检查孔数不少于总孔数的 5%，压水试验结束后用 1:0.5 浓浆封孔。单点法压水试验成果计算方法：q= 式中 q 透水率，LuQ 压入流量，L/minP 作用于 试段内的全力，MpaL 试段长度，m检查内容：灌浆 材料性能及注入量灌浆结 束时排气管的出浆密度和压力进行灌 浆时定时测量混凝土的温度。灌浆过 程中无中断、串浆、漏 浆和管路堵塞等情况。灌浆 前、后接缝张开度的大小及变化情况。压水 试验成果。QPL7、化学灌浆质量控制 严格把好材料质量关，使用的化学灌浆材料，具有产品合格证、说明书和技术报告，经现场抽样复试合格后方可施
15、工。 严 格操作规程和技术规范，施工中不得偷工减料。 坚 持检查验收制度，坚持自检、互 检和专检。 加强现场技术管理和质量控制，技 术人员现场值班。设立以施工现场主要领导为核心的质量管理小组，定期组织施工、技术、质量等有关的质量汇报、分析、总结，制定提高施工质量具体办法，以指导施工。 灌浆使用的仪器、机械设备等使用前必须进行检测，合格后方可使用。对不符要求设备应及时检修，保证施工设备的正常运转。 施工中应准确记录各种参数、 浆液材料用量、导常现象及处理情况。五、总结混凝土抗裂能力是受混凝土干缩、自身体积变形、弹性模量、徐变、线膨胀系数、浇筑温度、水化热温升、抗拉 强度等诸多因素制约的一个综合性指标。混凝土开裂往往发生在温度应力较大处或混凝土质量薄弱处，所以实际施工中要全面考虑，统筹安排，提高混凝土质量的均匀性，减少离散程度，降低离差系数，满足规范要求的保证率，将大大提高混凝土的抗裂能力。二六年七月十五日 毛泽英 夏风
