敦化西崴子水库除险加固工程混凝土裂缝成因及防治措施

丛淑勋

（山东水总有限公司，山东 济南 250014）

水利工程对促进我国国民经济发挥有着举足轻重的作用，随着国家对水利事业越来越重视，水利工程建设在数量及规模上都达到了一个新的水平，其中水工混凝土建筑物在水利工程中占有重要位置，应用日趋广泛，但仍存在诸多问题，以混凝土裂缝尤为突出，大量的混凝土裂缝，严重影响建筑物安全。目前的施工技术难以避免出现混凝土裂缝，可通过采取有针对性的加强措施尽量减少混凝土裂缝出现的概率或降低混凝土裂缝影响的严重程度,以保证水工混凝土建筑物的工程质量，延长其使用期限。

1 敦化西崴子水库除险加固工程概况

敦化市西崴子水库位于吉林省敦化市境内，为牡丹江干流上一座控制性水利工程，修建于1971年，1976年投入使用，是一座以防洪为主，集发电、灌溉、养殖、旅游等功能于一体的综合性水利工程，控制流域2930 km2,坝体总长197.5 m，最大坝高26.5 m。大坝坝型为土坝、浆砌石坝与混凝土坝相结合的混和坝。该水库蓄水面积2925 m2，设有多部发电机，变压配电中心，可发往敦化市、官地镇、黑石、青沟子、额穆和黄泥河，同时坝下为发电中心和乡村通道。由于水库运行接近30年，混凝土及浆砌石等库区基础冻融破损程度严重，再加上原设计校核洪水标准偏低，于2002年9月开工对其进行除险加固建设。

2 混凝土裂缝种类及成因

敦化西崴子水库地质复杂，施工条件限制。据调查，在不同部位出现了形状严重程度不一的各种裂缝，如在溢洪道溢流面的顺水流中心线部位出现的通长裂缝；消力池边墙的水位变化区存在着一些因地基的不均匀深降产生的裂缝；在启闭机机加桥梁底部及侧面有部分因设计结构及合理造成的裂缝；坝后平台上存在一些因浇筑时养护不到位出现的温度裂缝。

2.1 基础不良或基础处理不当

敦化西崴子水库建筑物结构所在的地基结构不匀均，比较松软或对地基处理不当造成不均匀沉降。水工建筑物所处地基的地质构造一般比较复杂多样，有岩石地基、碎石土地基、砂土地基、粘性土地基[1]。对于结构比较完整、均匀的岩石地基、砂性土地基及碎石土地基对混凝土裂缝产生的影响较小，但是对于粘性土地基则有较明显的影响，尤其是软弱地基或陷湿性黄土、膨胀土、冻土或红粘土等特殊土地基。

2.2 温度应力过大

敦化西崴子水库混凝土需要使用大量的水泥作为胶凝材料，水泥在凝结硬化过程中产生大量的水化热从而引起混凝土温度的快速上升，且水化热不能较快的散发，造成混凝土的内部和外部温差过大，温度应力超过混凝土早期抗拉强度，产生温度裂缝。

2.3 混凝土密度不均匀

敦化西崴子水库混凝土在混凝土施工中由于水泥浆与砂石料分布不均使混凝土的密度不同，收缩程度不同，从而使产生混凝土裂缝。

2.4 混凝土自身结构设计不合理

工程设计结构所处环境变化多端、建筑物本身结构高低差较大、结构分缝、配筋不合理，造成水工混凝土受到不利因素影响而出现裂缝。

2.5 混凝土干缩

敦化西崴子水库混凝土在凝结硬化过程中，体积缩小，发生收缩变形，受到外界因素约束，产生裂缝；由于水库混凝土构件配筋率较高，钢筋对四周混凝土的约束作用较强，混凝土的收缩会受到钢筋的限制而产生拉应力，造成混凝土构件局部出现裂缝；尤其是新老混凝土的交界面，收缩比率不同，更易产生收缩裂缝。

3 混凝土裂缝处理措施

混凝土发生裂缝后，要及时分析原因，采取有针对性的措施进行处理，以防止裂缝继续发展，损坏结构[3]。

3.1 表面修补水工混凝土裂缝

混凝土裂缝的表面修补适用于敦化西崴子水库表层较浅、较短的裂缝。利用铁丝刷将混凝土裂缝表面的灰尘、浮渣、油污等杂物清理干净，并用水冲洗干净后晾干，在裂缝两侧2 cm～3 cm外粘上胶条后，用调好的水泥浆、环氧胶泥、油漆或沥青等材料进行抹面；也可以在表面贴玻璃纤维布等防止裂缝的扩大[4]。

3.2 灌浆修补水工混凝土裂缝

敦化西崴子水库可采用灌浆法处理，利用相关的压力设备将准备好的胶凝材料注入混凝土缝隙中，胶凝材料凝结硬化后与水工混凝土裂缝结合面形成一个整体，达到封堵裂缝，部分或全部恢复结构功能的目的。灌浆法经常使用的灌浆材料有水泥浆、环氧树脂、聚氨酯、甲基丙烯酸酯等，是处理混凝土裂缝的一种主要方法[5]。

灌浆处理法施工要求较高，应严格按照工程要求和相关规范进行操作。①进行裂缝处理，清除裂缝内及处理范围内的浮尘等其它杂物，用清洁剂将处理范围内的混凝土面擦干净并凉干，对于较深的裂缝可能细钻头进行部分断面钻孔，以增强灌注效果；②由于混凝土裂缝宽窄、深浅不一，并且有的裂缝还纵横交错，情况较复杂，为保证灌浆效果，裂缝的比较宽的部位、裂缝末端及交错处需要设置灌胶管，具体部位及距离由缝的性质及程度确定；③为确保封缝质量，保证灌注浆能充满整个缝隙，需要在建筑物裂缝表面进行封胶处理，用抹面工具将封面胶反复抹在混凝土表面；④按胶凝材料的配比要求进行配制，使用专用压力设备连续灌注[6]。灌注的时间及程度因各种胶凝材料的不同性质需要按使用说明严格执行才能取得良好的效果[7]。

3.3 凿槽嵌缝修补水工混凝土裂缝

工程右岸桥台台面出现部分宽浅裂缝，采取凿槽嵌缝法进行修补。

（1）用扁钎子等专用工具沿着裂缝进行凿除开槽，宽度根据现场实际情况确定，边界松动的要全部除掉，并尽可能的形成规则断面，整个形状接近倒梯形；

（2）用毛刷在槽底及侧壁均匀的涂刷一层粘结胶；

（3）在粘结胶没有凝结固化前将拌制好的水泥浆混和物用抹子压入到槽内，抹平压光[8]。处理完成后注意覆盖保护。

4 结语

水工混凝土裂缝的出现与自身的材料组成性质、所处的外部环境、结构设计的合理性、施工过程的控制都有着密不可分的关系，如何避免及解决混凝土的裂缝问题将是一个长期的课题。混凝土裂缝的防治要以防为主，在水工混凝土建筑物建设的各个环节中把可能出现裂缝的不利因素尽可能考虑到位，并采取相应的解决措施，使水工建筑物混凝土出现裂缝的风险降到最低，以保证水利工程混凝土建筑物的安全、稳定，使其在水利工程建设及国民经济发展中发挥应有的作用。