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    解析大壩裂縫原因及防治對策

    作者: 來源: 日期:2014-09-25 22:10人氣:

      摘要:壩體工程是水電站的重要組成部分,其安全穩定對水力發電的利用有著重要影響。由于現代水利工程壩體結構多采用混凝土結構或土石壩結構,其在使用一段時間后長會出現壩體裂縫,壩體裂縫的出現嚴重影響了壩體的安全,給壩體的使用埋下了隱患。針對這樣的情況,本文闡明水利工程壩體裂縫原因及對策。

      關鍵字:大壩;裂縫原因;對策

      一、 裂縫

      1、 水利施工中混凝土裂縫

      混凝土裂縫直接影響著水利工程的外觀和耐久性,應給予高度重視。水利工程施工中,混凝土開裂會使混凝土內部的鋼筋材料產生腐蝕,降低鋼筋混凝土結構的承載力、耐久性和使用壽命,甚至會威脅著人們的生命和財產安全。因此,在水利工程中,應對混凝土的裂縫產生原因進行仔細分析,并在施工中采取有針對性的措施來預防裂縫的出現和發展,保證建筑物的使用安全。

      1.1塑性收縮裂縫

      混凝土在凝固的過程中,會逐漸散熱和蒸發,這是引起混凝土體積收縮的主要原因,尤其是一些大體積的混凝土。如果混凝土在收縮時受到外界環境的約束,就會自然的形成收縮應力,當這種應力超出當時混凝土極限抗拉強度時,混凝土就會產生裂縫。

      1.2溫差裂縫

      溫差裂縫是由于混凝土內部和外部之間產生溫差所引起的,溫差產生的原因是水泥水化熱引起的混凝土內部和混凝土表面的溫差過大。在溫度正負交替過程中,混凝土微孔中的水成為結冰或過冷的水,體積膨脹產生凍脹壓力,過冷的水遷移產生滲透壓力,當兩者的附加作用力超過混凝土的抗拉強度時,混凝土就遭受破壞。

      1.3安定性裂縫

      安定性裂縫主要是龜裂,通常是因為混凝土的質量不合格引起的。另外,鋼筋因為外界的腐蝕也會引起混凝土裂縫。

      2. 混凝土壩體裂縫對水利工程的影響

      現代水利工程為了保障壩體的強度與使用壽命,多采用混凝土作為壩體的主要施工材料。但是混凝土工程經過長時間自然環境的影響,會出現炭化、侵蝕等現象,其中由于混凝土施工過程技術控制原因以及混凝土自身特性等原因,混凝土壩體常會出現裂縫。

      3、壩體頂部豎向裂縫的主要原因是溫度荷載

      二、 對策

      1、 建設大壩滲流監測系統

      大壩滲流監測系統儀器選型

      大壩滲流安全監測和管理自動化系統,采用分布式自動化數據采集系統,各斷面測點滲流監測數據傳入從站的MCU,從站MCU數據無線傳輸到設在水庫管理局工程管理處總控制室控制主站。

      1.1選型原則

      掌握儀器的使用條件,了解其應用歷史,包括儀器應用歷史、正常使用年限、使用環境、故障率、準確度、精度等;考察生產廠家的生產能力,售后保證條件;足夠的可靠性、耐久性及滿足工程需要的使用精度要求;必須根據工程性態的預測結果、物理量的變化范圍、使用條件、使用年限及性價比確定儀器類型、型號、量程及精度等級等。

      1.2流壓力監測儀器

      滲流壓力監測儀器品種和類型較多,有振弦式、差動電阻式、電阻應變片式以及電感式、氣動式等類型,國內外生產廠家知名的就有20余家。各孔隙水壓力計的性能指標和穩定性各有特點,通過性能價格比的綜合比較,新立城水庫大壩滲流監測所用孔隙水壓力計選用美國GEOKON公司生產的振弦式4500系列孔隙水壓力計。該類傳感器全部采用受溫度影響最小的不銹鋼元件制造,振弦元件設在焊接成的真空密封腔內,鋼弦的兩端采用特殊鍛壓工藝技術固定,標準透水石是用帶50微米小孔的不銹鋼制成,從而保證了產品的高穩定性和微型化,具有堅固耐用、外形尺寸小、安裝簡便、測值穩定可靠、精度和分辨率高等特點,因而在國內許多大型水利工程中得到應用,如二灘水電站、三峽水利樞紐、丹江口水電站、葛洲壩樞紐、官廳水庫、黃碧莊水庫、潘家口水利樞紐、萬家寨引黃入晉工程、豐滿水電站等近百個水利工程的安全監測,取得了較好的監測效果。

      2、水工混凝土裂縫的防治措施

      2.1優化混凝土的設計配合比

      采集原材料進行試拌,盡可能地減少水泥用量,添加I級粉煤灰,將水膠比控制在規范允許的范圍內,粗骨料采用二級配。摻入適量的粉煤灰對改善混凝土的和易性、降低溫升、減少收縮、提高抗侵蝕具有良好的作用。

      2.3避免混凝土基礎不均勻沉降

      解決方法有減輕結構的重量,合理安排施工的工序,改善混凝土結構等。如果只簡單的依靠減輕結構重量來控制沉降,只會使整個結構的自身重量加大,穩定性不強,會加重不均勻的沉降。在工程實踐中,應以抵抗不均勻沉降為主要保護措施。

      2.4塑性收縮裂縫的預防措施

      要選擇合適的材料,一般選用干縮值較小、強度好的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥。嚴格控制水灰比例,摻加高效減水劑來增加混凝土的強度,減少水和水泥的分量。在澆注混凝土之前,將基層和模板澆水均勻濕透。要及時在混凝土的表面覆蓋一層薄膜,保證混凝土的濕度,或者在混凝土表面噴灑養護劑等進行養護。如果在高溫和大風天氣施工的話,最好設置防風和遮陽的設施,積極保護混凝土結構。

      2.5沉陷裂縫的預防措施

      要保證地基的穩定,對松軟土的地質結構在施工前要進行必要的夯實和加固。要保證模板有足夠的強度和剛度,有較強的支撐力,保證地基的受力均勻;炷猎跐沧⒌倪^程中不能被水浸泡,模板的拆除要控制在一定的時間以內,還要注意拆模的先后順序。在凍土上搭設模板時要注意采取一定的預防措施。

      2.6施工管理措施

      3、灌漿加固

      化學灌漿(Chemical Grouting)是將一定的化學材料(無機或有機材料)配制成真溶液,用化學灌漿泵等壓送設備將其灌入地層或縫隙內,使其滲透、擴散、膠凝或固化,以增加地層強度、降低地層滲透性、防止地層變形和進行混凝土建筑物裂縫修補的一項加固基礎,防水堵漏和混凝土缺陷補強技術。

      4、裂縫將采用化學材料嵌縫和水泥灌漿相結合的處理方法。

      灌漿施工流程為:鑿槽→嵌縫→鉆孔→沖洗→灌漿→封孔。鑿槽:對壩體裂縫進行鑿槽,鑿槽成三角形,槽上口寬4cm左右,槽深3~4cm,壩體裂縫兩端各延伸0.5cm;嵌縫:嵌縫采用環氧樹脂,先對壩體裂縫鑿槽內刷一道環氧樹脂液,然后用配制好的環氧樹脂嵌縫,用榔頭敲擊嵌補的環氧樹脂并用刮刀刮平;鉆孔:在大壩下游面沿裂縫兩側交錯水平鉆斜孔,孔距2.0m,孔徑為φ40;沖洗:采用高壓水對鉆孔進行沖洗,并檢查各孔是否串通,沖洗壓力為灌漿壓力的80%;灌漿:灌漿時空氣溫度不大于10℃,灌漿采用孔口循環灌漿法,灌漿壓力為0.25MPa,灌漿材料為525#普通硅酸鹽水泥;封孔:從大壩底部往上灌漿,待全部孔出漿且堵塞全部孔后不吸漿才結束灌漿進行封孔。

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