船闸闸室混凝土岸墙裂缝成因分析和预防措施.pdf

2 0 1 3年第 1 0期 ( 第 4 1卷) 黑龙江水利科技 H e i l o n g j i a n g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f Wa t e r C o n s e r v a n c y No ．1 0． 2 01 3 ( T o t a l N o ． 4 1 ) 文章编号 ： 1 0 0 7— 7 5 9 6 ( 2 0 1 3 ) 1 0— 0 0 9 2一O 2 船 闸闸室混凝土岸墙裂缝成 因分析和预 防措 施 武敬佩 ( 安徽省茨淮新河工程管理局 ， 安徽 茨淮 2 3 3 4 0 0 ) 摘要： 结合混凝土船闸岸墙发生裂缝的实例 ， 分析影响混凝土船闸岸墙发生裂缝 的主要因 素 ： 一是工程设计不合理， 二是施工工艺存在缺陷， 三是受到温度应力影响， 四是工程 运行条件较差， 五是养护措施不得当。综上 ， 提出了发生裂缝的具体措施。 关键词 ： 混凝土船闸； 岸墙裂缝 ； 成因； 预防措施 ； 沉降缝 ； 结构措施 中图分类号 ： U 6 1 4 ． 8 文献标识码 ： B l 问题 的提 出 茨淮新河某船闸是连接淮河和茨淮新河航运的 重要通航建筑物 ， 近期在检查中发现闸室两侧岸墙 局部出现裂缝 。根据该船 闸的 13常运行环境 ， 对闸 室岸进行墙抗滑稳定 、 抗倾稳定验算 ， 计算基础底部 压应力 、 地基容许承载力 ， 分析 闸室岸墙整体稳定情 况 ， 结合船闸所处地工程地质情况和上下游水位组 合 ， 分析其地基渗 流稳定 。最终得出该船 闸混凝土 岸墙出现裂缝是 由于原岸墙结构设计标 准低 、 施工 质量差并受诸多不利外力反复作用导致 。 2 影响混凝土岸墙发 生裂缝 的主要 因素 2 ． 1 工程设计不合理 船闸建设前期， 地基勘察设计、 工程结构设计以及 安全稳定设计上的不合理 ， 都可能导致施工完成后闸室 墙体的开裂。建设单位为追求建筑物外形美观忽略船 闸建筑布局的整体性和合理性， 导致工程构造复杂化。 结构设计时未进行严格的结构安全复核， 缺乏对船闸的 运行水位组合、 闸室岸墙抗滑稳定、 抗倾稳定、 基底压应 力、 地基渗透稳定、 闸室抗浮稳定等作出科学分析， 导致 实际的安全运行条件与设计值相差过大， 结构配筋不 足， 墙体强度设计较弱。这些都致使边墙受力条件差， 影响到结构整体稳定性。 2 ． 2 施工工艺存在缺陷 船闸墙体浇筑时施工工艺的的不科学会对 日后 的运行产生不利影 响。在混凝土浇注过程 中， 振捣 不均匀 ， 或是漏振、 过振等 ， 都会影 响混凝 土的密实 性和均匀性 ， 从而诱导裂缝 的产生⋯ 。混凝 土 内部 存在气泡会降低混凝 土与钢筋 的黏结力 ， 振动过多 就会导致水泥浆密集在钢筋周 围， 也将 大大降低 黏 结力。过振部位则骨料下沉 ， 表面泌水 ， 中间砂浆富 集 ， 易由表及里发生塑性裂缝和干塑裂缝 。岸墙垂 直结构分层浇筑时， 如浇筑速度太快 ， 下层混凝土在 硬化初期可能发生沉降 ， 产生横 向裂缝。 2 ． 3 温度和约束应力影响 在混凝土浇筑初期 ， 由于水化热的散发 ， 表面引 起相当大的拉应力 ， 此时表面温度亦较气温为高 ， 此 时拆除模板 ， 表面温度骤降 ， 必然 引起温度梯度 ， 从 而在表面附加一拉应力 ， 与水化热应力迭加 ， 再加上 混凝土干缩 ， 表面的拉应力达到很大 的数值 ， 就有导 致裂缝的危险。若遇外部环境温差变化较大或受寒 潮袭击等 ， 混凝土 因表面温度急剧下降而收缩 ， 表 面 收缩的混凝土受 内部混凝土的约束 ， 将产生很大 的 拉应力而形成裂缝 ， 这种裂缝通常只在混凝土表 面 [ 收稿 日期] 2 0 1 3— 0 6— 0 1 [ 作者简介] 武敬佩( 1 9 8 4一) ， 男， 安徽宿州人 ， 助理工程师。 一 9 2 — 武敬佩： 船闸闸室混凝土岸墙裂缝成因分析和预防措施 第 1 0期 较浅的范围内产生。由于船闸体积结构较大， 混凝 段， 并对地基作适当的处理， 使其较为均匀， 尽可能 土浇注需分段 、 分次完成 ， 特别是在浇 注船闸底板 、 岸墙等部位 时， 因其厚度 、 高度较大等原 因， 一般采 用分段 、 分 层浇筑 ， 由于混凝 土浇 注时 间上存 在差 异 ， 新老混凝土之间产生约束应力 ， 当约束应力超过 混凝土 的抗拉强度时墙体便会产生裂缝 。混凝土养 护期结束后 ， 受外部条件 的影 响， 混凝土结构表 面水 分损失过快 ， 变形 较大 ， 内部 湿度变化较小 ， 变形也 较小 ， 较大的表面干缩变形受到混凝 土内部约束 ， 产 生较大拉应力而产生裂缝 。 2 ． 4 工程运行条件较差 ， 墙体受力不稳定 在 日常运行过程 中， 闸门反复开启关 闭， 闸室水 位变化频繁 ， 闸室水位与上下游水位差 时大时小 ， 船 闸岸墙受水头压力极不稳定。船 闸基础渗流情况复 杂 ， 扬压力变化较大 ， 经过长时间的运行很难维持其 整体稳定性 。加上受到系船 、 机械和其它诸 多不利 外力反复作用 ， 导致墙体受力不稳定 。 2 ． 5 养护措施不得当 混凝土养护过程不恰当往往便会产生裂缝 。养 护前期因蒸发等影 响常引起水分 流失 ， 从 而延误 水 泥的水化进程 ， 结 构表层 混凝 土受这种不利影 响最 大。因此浇筑后的最初几 天是混凝土养护 的关键时 期 ， 养护措施得当是预防裂缝产生非常重要 的因素。 2 ． 6 基础沉降不均匀 当地基处理不满足规范要求或地基承载力不足 时， 因上部建筑物压力的作用将产生沉降变形， 若地 基沉降不均匀， 将在结构内产生拉应力而导致建筑 物开裂 ， 这种 裂缝 称为沉降裂缝 J 。船 闸建成后 的 一 段时间内地基会下沉 ， 地基土质较差 、 土层分布不 均匀 、 荷载分布不均匀 ， 闸室岸墙结构不合理都可能 导致严重的基 础不均匀沉降 ， 沉 降大的部位与沉 降 小的部位发生相 对位移 ， 在墙体 中产 生很大剪力 和 拉力 ， 使墙体产生附加应力 ， 当这种 附加 内力超过墙 体本身的抗拉抗剪强度时 ， 就会发生裂缝 。 3 预防混凝土岸墙发生裂缝的措施 3 ． 1 优化闸室结构 ， 加大结构强度 在地基存在明显差异或结构刚度、 形状明显变 化的地方设置沉 降缝 ， 不允许 设沉降缝 的设 置渐变 使基础坐落在均匀 、 良好 的地基上。设计 时 闸室结 构分段长度不宜过长 ， 工程各个结 构应 采取渐变过 渡相接 ， 尽量避免不均匀收缩 ， 同时在易产生裂缝 的 部位加密布置钢筋 ， 加大结构整体强度。 3 ． 2 基础设计稳定可靠 ， 避免不均匀沉降 加强地基勘察 ， 探明局部软弱土层 ， 处理后方进 行基础施工 。基础 开挖施工 时不得 破坏基 底原 状 土 ， 如超深应采用人工地基 ， 且地基承载能力应大于 原天然地基承载能力。加大船闸基础结构的整体刚 度和强度， 设置沉降缝， 沉降缝必须 自基础起将两侧 岸墙在构造上完全分开 ， 尽力避免产生不均匀沉 降， 减小闸首 、 闸室底板 内附加应力 ， 有效避免底板结构 性裂缝 ， 防止基础不均匀沉降引起的墙体开裂。 3 ． 3 改进施工方法 ， 加强质量管理 在船闸主体浇筑过程 中， 要 严格控制混凝土标 号和塌落度 ； 混凝土振捣要均匀密实 ， 振捣时间应一 致 ， 间距要均匀 ， 以表面泛浆为宜 ； 混凝土浇筑完毕 后 ， 表面要压实 、 抹平 ， 防止 出现表层裂缝 ； 另外要求 分层浇注混凝土 ， 还要保证 上层 浇筑混凝土与下层 浇筑混凝土结合紧密， 避免产生纵 向施工缝 ， 确保 主 体结构的整体性和抗剪强度。混凝土浇筑时努力降 低混凝土 的温度 ， 尽 量安排 在夜 间进行 ， 浇筑 完毕 后 ， 及时洒水养护以保持混凝土表面经常湿润 ， 预 防 干缩裂缝的发生 ， 促进混凝土强度 的稳定增 长。强 度达到设计强度 的 7 5 ％ 以上方允许拆模 ， 拆模后要 做好混凝土表面隔热保护， 防止表面降温过大， 引起 裂缝 。 4 结语 船闸混凝土岸墙结构产生裂缝 的原因是复杂多 样的， 地质、 设计 、 施工 、 自然与人为等多种因素 的综 合作用导致裂缝 的发生 ， 处理时应根据裂缝产 生原 因的不同， 采取相应恰当的处理措施 。 参考文献 ： [ 1 ] 汪其伟 ． 船闸裂缝成因及加固措施的研究[ J ] ．水利水电 技术 ， 2 0 0 1 ， 3 2 ( 0 9 ) ： 5— 6 ． [ 2 ] 文梓芸， 钱春香 ， 杨长辉 ．混凝土工程与技术[ M] ．武汉 ： 武汉理工大学出版社， 2 0 1 0 ． 一 93 —