1、概述

混凝土和鋼筋混凝土由于具有耐久性好、整體性好、可模性好、耐火性好，可就地取材、節(jié)約鋼材等優(yōu)點(diǎn)，因而在水利水電、工業(yè)與民用建筑工程中得到了廣泛的應(yīng)用。但是，由于混凝土是一種非勻質(zhì)的脆性材料，在溫度和濕度變化的條件下，硬化并產(chǎn)生體積變形，由于組成混凝土的各種材料變形不一致，互相約束而產(chǎn)生初始應(yīng)力，造成骨料與水泥石粘結(jié)面或水泥石本身之間出現(xiàn)微裂，微裂在混凝土中是不可避免的，且寬度小于0.05mm的裂縫對(duì)使用無(wú)多大危害。但當(dāng)微裂繼續(xù)發(fā)展，在混凝土結(jié)構(gòu)中形成有害裂縫時(shí)，則必須進(jìn)行治理，以確保工程質(zhì)量和使用安全。

2、工程基本情況

馬家岔水庫(kù)位于黃河流域支流祖厲河二級(jí)支流東河上游的馬家岔溝上，地處定西市安定區(qū)境內(nèi)。水庫(kù)建成于1976年，以灌溉為主、兼顧防洪，屬Ⅳ等小(1)型水庫(kù)，其樞紐工程由粘土心墻土壩、溢洪道、輸水泄洪洞三部分組成。

水庫(kù)運(yùn)行至今，因庫(kù)內(nèi)淤泥嚴(yán)重，大壩老化失修等不安全隱患，于2004年被水利部大壩安全管理中心鑒定為病險(xiǎn)水庫(kù)并列入水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程項(xiàng)目。

2.1工程存在的問(wèn)題

水庫(kù)存的主要問(wèn)題是：水庫(kù)淤積嚴(yán)重;防洪標(biāo)準(zhǔn)不能滿(mǎn)足規(guī)范要求;大壩結(jié)構(gòu)穩(wěn)定不足;輸水洞存在安全隱患等。其中，大壩結(jié)構(gòu)穩(wěn)定不足主要是指泄洪洞進(jìn)口塔架及溢洪道出現(xiàn)裂縫，嚴(yán)重影響著工程的安全和正常使用。

2.2裂縫現(xiàn)狀

泄洪洞進(jìn)口塔架由六根斷面為0.5*0.4(m2)的塔架柱、橫梁及斜梁組成,塔架頂部為啟閉機(jī)工作房，鋼筋混凝土桁架拱工作橋一端支承于前壩坡上，另一端則支承于塔架頂部橫梁上?，F(xiàn)狀塔架柱產(chǎn)生沿柱軸線(xiàn)平行的縱向裂縫，縫寬均在3mm以上，嚴(yán)重的鋼筋已經(jīng)外露、混凝土剝落。支承工作橋邊梁的塔架橫梁在工作橋兩側(cè)對(duì)

稱(chēng)產(chǎn)生45°斜向裂縫，并基本貫穿梁全部，縫寬上大下小，呈“V”字形，最寬處可達(dá)5mm。

溢洪道底板由30cm厚混凝土襯砌而成，基層為30cm厚3:7灰土墊層?，F(xiàn)狀平順段垂直于溢洪道縱軸線(xiàn)出現(xiàn)二道裂縫，縫寬均在0.5cm以上，最寬處達(dá)1cm。在水庫(kù)安全鑒定時(shí)，在裂縫左右側(cè)不同部位用錘敲擊和鉆孔檢驗(yàn)，均未發(fā)現(xiàn)混凝土襯砌面下灰土墊層有空鼓現(xiàn)象，說(shuō)明墊層完好，未進(jìn)水，無(wú)須處理。

3、裂縫產(chǎn)生的原因分析

3.1塔架縱向裂縫

從現(xiàn)狀看,塔架橫梁及斜梁均未見(jiàn)有裂縫產(chǎn)生,說(shuō)明柱裂縫非塔架地基沉降原因引起。因而分析可能引起塔架柱產(chǎn)生裂縫的原因有：

1)凍融破壞引起

在經(jīng)常蓄水位以下，由于凍融侵蝕，使混凝土表層脫落，凍融裂紋深進(jìn)至縱向受力鋼筋，鋼筋銹蝕發(fā)生膨脹，引起混凝土開(kāi)裂;

2)應(yīng)力引起

啟閉機(jī)工作時(shí)，產(chǎn)生巨大的豎向應(yīng)力，使柱主筋不斷受拉或受壓，此應(yīng)力由于箍筋的作用，轉(zhuǎn)換為垂直于柱縱向的橫向拉力或壓力，從而使混凝土沿主筋方向產(chǎn)生裂縫。

3)箍筋間距不夠引起

在柱配筋時(shí)，可能存在箍筋間距過(guò)大現(xiàn)象，在第2)種情況下，能加劇混凝土裂縫的發(fā)展。

3.2塔架頂部橫梁裂縫

通過(guò)查閱資料，得知馬家岔水庫(kù)在初建時(shí)，工作橋?yàn)殇摷芄皹?，后?984年改造時(shí)因鋼架橋失穩(wěn)扭曲不能使用而拆除，并在原位置重建混凝土桁架拱橋。分析可能引起塔架頂部橫梁產(chǎn)生裂縫的原因有：

1)重力引起

塔架從水庫(kù)建成至今未重修也未加固，原來(lái)頂部橫梁配筋是按支承鋼架拱橋所設(shè)計(jì)，鋼架拱橋重量遠(yuǎn)比現(xiàn)在的混凝土桁架拱橋要輕，由于超重的原因，原配筋無(wú)法支撐現(xiàn)有的巨大剪力而使橫梁支承部位沿45°方向開(kāi)裂。

2)應(yīng)力引起

在塔架頂部橫梁與工作橋連接部位，結(jié)構(gòu)受力非常復(fù)雜，有工作橋產(chǎn)生的豎直向下的重力，有塔架柱產(chǎn)生的向上的支承力，有沿梁縱向的拉力或壓力，有啟閉機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生巨大的豎向應(yīng)力，在這些力的共同作用下，結(jié)點(diǎn)形成復(fù)雜的超靜定結(jié)構(gòu)，由于原有的梁配筋不能克服這些應(yīng)力的共同作用，從而使橫梁發(fā)生剪切破壞。

3.3溢洪道底板裂縫

通過(guò)查原始資料，分析溢洪道底板產(chǎn)生裂縫的原因比較簡(jiǎn)單：

1)不均勻沉降引起

在裂縫部位，正好為挖填方結(jié)合部位，由于地基軟硬不均，或局部存在松軟土，未經(jīng)夯實(shí)或夯實(shí)度不夠，混凝土澆筑后，地基局部產(chǎn)生不均勻沉降而引起裂縫。

2)分縫不當(dāng)引起

在一般情況下，混凝土除按結(jié)構(gòu)分縫外，在挖填方結(jié)合部位、斷面形狀發(fā)生突變部位、新舊混凝土結(jié)合部位應(yīng)當(dāng)設(shè)立沉降縫，而從圖中可以看出，其分縫只按固定的間距設(shè)立，沒(méi)有在地基挖填部位設(shè)立沉降縫，當(dāng)填方地基發(fā)生沉降時(shí)，極易引發(fā)混凝土開(kāi)裂。

4、裂縫治理方法

4.1裂縫治理原則

1.必須充分了解設(shè)計(jì)意圖和技術(shù)要求，嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)和施工規(guī)范的有關(guān)規(guī)定。

2.應(yīng)認(rèn)真分析裂縫產(chǎn)生的原因和性質(zhì)，根據(jù)不同受力情況和使用要求，分別采取不同的治理方法。

3.處理方法應(yīng)從實(shí)際出發(fā)，在安全可靠的基礎(chǔ)上，要考慮技術(shù)上和施工條件的可能性，力求施工簡(jiǎn)單易行，安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理。

4.2裂縫治理方法

4.2.1.塔架裂縫的治理

塔架屬于承力結(jié)構(gòu)，既有表面裂縫，也有深進(jìn)及貫穿性裂縫，因此適用圍套加固法處理。其方法是：

對(duì)構(gòu)件裂縫嚴(yán)重、尚未破碎裂透或一側(cè)破裂的，將裂縫部位鋼筋保護(hù)層鑿去，如鋼筋已銹蝕，應(yīng)噴砂除銹。對(duì)構(gòu)件裂縫較輕微部位，加固時(shí)，將原混凝土表面鑿毛洗凈，或?qū)⒅鹘铊彸?。外露鋼筋除銹完成后，外包鋼絲網(wǎng)一層，在鋼絲網(wǎng)外側(cè)，增配一層縱向受力筋和箍筋，增配的鋼筋應(yīng)根據(jù)裂縫程度由計(jì)算確定。然后重新澆筑一層10cm厚的細(xì)石混凝土，以提高其承載能力。澆筑圍套混凝土前，模板與原結(jié)構(gòu)均應(yīng)充分澆水濕潤(rùn)。模板頂部設(shè)八字口，使?jié)仓嬗幸粋€(gè)自重壓實(shí)的高度。采用高一級(jí)的細(xì)石混凝土，控制水灰比，加適量減水劑，注意搗實(shí)，每段一次澆筑完畢，并加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。

4.2.2.塔架頂部橫梁裂縫的治理

塔架頂部橫梁裂縫已嚴(yán)重影響到工作橋的安全性，如果鋼筋繼續(xù)銹蝕就會(huì)發(fā)生斷裂，因此此處加固必須首先考慮阻銹問(wèn)題，其次才能考慮加固問(wèn)題。

鋼筋阻銹采用環(huán)氧樹(shù)脂漿液灌漿法。按環(huán)氧樹(shù)脂(g)：鄰苯二甲酸二丁酯(ml)：二甲苯(ml):乙二胺(ml)=100：10：40：10的比例配制環(huán)氧樹(shù)脂漿液，用手壓泵將配好的溶液壓入縫內(nèi)，為防止漏液，可用環(huán)氧膠泥(或膩?zhàn)?封閉構(gòu)件側(cè)面裂縫。

采用預(yù)應(yīng)力加固法加固結(jié)構(gòu)。用鉆機(jī)在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件上垂直裂縫鉆孔，然后穿入鋼筋拉桿，用電熱法建立預(yù)應(yīng)力使裂縫閉合，鋼材

表面應(yīng)涂刷防銹漆二遍。

采用預(yù)應(yīng)力加固能使裂縫得到閉合，對(duì)提高構(gòu)件強(qiáng)度作用不太明顯，為了提高橫梁的實(shí)際承載力，應(yīng)在加固塔架柱的同時(shí)，在該段梁的支承柱上部對(duì)稱(chēng)現(xiàn)澆45°鋼筋混凝土“牛腿”，對(duì)已剪切破壞的梁能起到輔助支撐作用。

4.2.3.溢洪道底板裂縫的治理

從溢洪道底板裂縫的現(xiàn)狀分析，此裂縫已屬陳舊性裂縫，說(shuō)明此處地基沉降已基本完成，因此只須作一般性處理，便能達(dá)到目的。

將縫內(nèi)混凝土面修理平整并洗凈，嵌填時(shí)槽內(nèi)保持干燥，否則應(yīng)先導(dǎo)滲、烘干。然后用刮刀將環(huán)氧膠泥柔性填料嵌入槽內(nèi)并壓實(shí)抹光。

裝配式建筑作為一種新興的建筑施工方法，其很多優(yōu)點(diǎn)都是傳統(tǒng)建筑無(wú)法比擬的。以上內(nèi)容就是“裝配式建筑工程知識(shí)分享：加固工程混凝土構(gòu)件裂縫的治理方法”，更多精彩內(nèi)容可繼續(xù)關(guān)注環(huán)球網(wǎng)校!點(diǎn)擊下方免費(fèi)下載，可領(lǐng)取裝配式精華考點(diǎn)/課程講義。