某心墙堆石坝廊道裂缝成因及处理措施研究_张颖.pdf
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1、2023 年第 3 期2023 Number 3水电与新能源HYDOPOWE AND NEW ENEGY第 37 卷Vol37DOI:10 13622/j cnki cn42 1800/tv 1671 3354 2023 03 008收稿日期:2022 04 15作者简介:张颖,女,工程师,主要从事水利工程的设计工作。某心墙堆石坝廊道裂缝成因及处理措施研究张颖,罗金山,唐大华(中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司,湖南 长沙410014)摘要:基于某沥青混凝土心墙堆石坝灌浆廊道裂缝,经对廊道有限元应力计算满足承载力要求,基础无不均匀沉降,分析裂缝产生原因主要是由内外温差、水化热、收缩引起。参
2、考类似工程处理措施,采取了适合于本廊道裂缝的化学灌浆处理,随着大坝填筑至坝顶再未发现明显的新增裂缝。压水试验表明灌浆处理效果较好,廊道结构安全满足要求。关键词:廊道裂缝;温度应力;水灰比;收缩;化学灌浆中图分类号:TV641 4+1文献标志码:A文章编号:1671 3354(2023)03 0032 04Analysis and Treatment of Galley Cracks in a Core-wall ockfill DamZHANG Ying,LUO Jinshan,TANG Dahua(Powerchina Zhongnan Engineering Corporation,Cha
3、ngsha 410014,China)Abstract:In an asphalt concrete core-wall rockfill dam,cracks are found in the grouting gallery Finite element stressanalysis of the galley shows that the bearing capacity of the dam meets the requirement and the foundation is of no une-ven settlement Further analysis shows that t
4、he cracks are mainly caused by the concrete shrinkage due to internal andexternal temperature difference and hydration heat With reference to the treatment of similar projects,chemical groutingsuitable for the treatment of galley cracks is adopted After the treatment,no obvious new cracks are found
5、in the follow-ing construction of the dam Water pressure test results show that the grouting treatment effect is satisfactory and the gal-ley structure safety meets the requirementKey words:gallery crack;temperature stress;water-cement ratio;contraction;chemical grouting混凝土裂缝是工程建设中较为普遍的问题,裂缝的出现不但影响建
6、筑物外观及结构的整体性,随着裂缝的发展还会导致钢筋锈蚀,使结构的承载力、抗渗能力及耐久性降低。根据不同裂缝的性质提出相应修补措施是裂缝处理的难点,所以在处理前需对裂缝进行合理分类,选择有效的裂缝修复方案。为此,不少设计人员针对混凝土裂缝形成的原因及处理措施等方面开展了大量的研究,唐玉书等1 针对珠窝大坝廊道内及溢流坝面产生的裂缝问题,采用嵌缝和嵌缝与灌浆相结合两种方法,对大坝裂缝进行了处理;朱耀台等2 对混凝土裂缝产生的原因进行了详细划分,提出了收缩裂缝、温度裂缝、沉陷裂缝及施工裂缝等,并提出了常用的裂缝修补方法;鞠丽艳3 分别就不同种类的裂缝提出了混凝土置换法、表面封闭、化学灌浆封堵法及电化
7、学法等修补措施;郭三钢等4 针对大坝灌浆廊道裂缝情况,采取了聚氨酯材料、水泥材料、环氧树酯材料相结合的灌浆处理方法,对墙体中的各类裂缝进行了有效的封堵和防渗处理。各项研究均提出了混凝土裂缝产生的原因及相应处理措施,其中化学灌浆的方法对一般混凝土裂缝的处理效果较好,不影响后续工程运行安全。本文依托于实际工程,从应力计算复核、基础地质条件及廊道施工情况等不同角度分析了廊道产生裂缝的原因,在前人研究成果的基础上对不同裂缝情况进行分类,提出了适合本工程的裂缝化学灌浆处理措施,达到了预期的裂缝处理效果,为后续类似工程提供了参考。1工程概况某水库是 1 座满足工业园区供水、农业灌溉及农23张颖,等:某心墙
8、堆石坝廊道裂缝成因及处理措施研究2023 年 3 月村人畜饮水等综合利用的中型水利工程。沥青混凝土心墙堆石坝最大坝高为 62 7 m,沥青混凝土心墙基座内设有灌浆廊道,灌浆廊道净空 3 0 m 3 5 m。大坝廊道浇筑完成后在巡查过程中发现灌浆廊道内发育较多裂缝,大部分为横向或接近横向裂缝,其中包括 2 处伸缩缝,部分裂缝有渗水,混凝土表面可见析白、钙化现象。2坝基廊道裂缝位置及统计经统计,廊道内部侧墙及顶拱有不同发育程度裂缝共 53 处,其中右岸廊道裂缝共 23 处,河床段廊道裂缝共 24 处,左岸廊道裂缝共 6 处,左岸廊道裂缝较少且无渗水,廊道底板未发现裂缝。在发现的 53 处裂缝中,1
9、9 处裂缝可见湿印,渗水裂缝 4 处,结构缝渗水 2处,其中裂缝长度范围为 0 6 4 5 m,裂缝表观缝宽范围为 0 2 0 6 mm,裂缝主要以环向为主。3裂缝成因分析31坝基廊道结构有限元计算分析计 算采用AutoBank7 7程序,对坝体进行有限元应力应变分析。坝体(堆石料、过渡料、防渗心墙)应力应变分析采用邓肯 张的 E B 模型,混凝土基座、大坝基岩采用线弹性模型5。计算模型取顺水流向为 X 轴正向,竖直向上为 Y轴正向。坝横 0+155 000 断面有限元计算模型见图 1,模型中计算单元数 3 472 个,节点数3 467。根据坝体的施工顺序,模拟体施工过程及水库蓄水过程,坝体分
10、 9 级模拟施工加载,蓄水分 5 级模拟加载6。计算结果汇总见表 1。图 1坝横 0+155000 断面有限元计算模型表 1灌浆廊道典型断面顺河向钢筋配置计算成果汇总断面工况位置Act/A/%h1/h/%T/NAs/mm2钢筋配置最大裂缝宽度/mm坝横0+155 00正常蓄水位廊道顶部9 9534 96724 1002 4145 根 250 15设计洪水位廊道顶部11 8532 83602 4002 0085 根 250 18校核洪水位廊道顶部9 0635 90783 9002 1775 根 250 19竣工期构造配筋根据 AutoBank7 7 程序计算得到的坝体应力计算结果,结合类似已建工
11、程廊道配筋结果,施工图中受力钢筋选用的 25 200 的钢筋,在荷载效应标准组合作用下的最大裂缝宽度为 0 19 mm,计算得到的在荷载效应标准组合作用下的最大裂缝宽度均满足规范要求7,不会影响结构安全。32工程基础地质条件分析在大坝廊道混凝土浇筑前对其基础进行了地基评价,取样三组弱风化页岩块做抗压强度试验,单轴抗压强度标准值为 17 5 21 1 MPa,页岩属较软岩类,保守取折减系数 1/10,岩基承载力为 1 75 2 11 MPa,满足设计 1 60 MPa 要求。依据本场地已做的 3 个钻孔岩体声波测井数据,岩体纵波波速值为 1 630 3 260 m/s,岩块纵波波速值为 2 02
12、8 3 775 m/s,计算页岩岩体完整系数为 0 65 0 77,属较完整 完整岩体8。综上所述,廊道基础满足设计及规范要求,满足承载力及完整性要求,地基没有不均匀沉降,基础稳定。33廊道施工原因分析根据廊道混凝土施工过程进行分析,产生裂缝的原因有以下几方面。1)表面温差收缩裂缝。大体积混凝土在施工过程中若气温变幅较大,会造成混凝土内外温差过大,进而产生温度应力及变形,容易在混凝土表面产生裂缝9。经统计分析,裂缝产生较多的三段廊道混凝土浇筑温差在 4 12之间,尤其是坝横 0+068 95 坝横 0+082 95 段廊道浇筑时段内昼夜温差大。浇筑温度统计结果见表 2。33水 电 与 新 能
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