探討水利施工中混凝土裂縫的防治技術范文

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摘要:文章在前人研究的基礎上，介紹了化學灌漿的基本情況，探討了關于灌漿理論方面的問題，進一步推導了相關的公式，介紹了在水利施工中混凝土地基中進行化學灌漿后的質量檢查措施。文中結合某個水利工程實際情況，在現場勘查基礎上，分析了該工程混凝土施工裂縫成縫原因及分布特征;在對現有灌漿方案分析比較的基礎上，選擇了化學灌漿方案，通過對灌漿材料、配比、灌漿參數計算、灌漿效果檢驗等方面進行了論述。裂縫內化學灌漿料填充良好與裂縫兩邊混凝上緊密黏接化學灌漿效果滿足預期要求。

關鍵詞:混凝土裂縫;化學灌漿;裂縫處理;裂縫防治

1混凝土水利工程施工裂縫灌漿基本原理

基于液壓破碎理論，傳統水壩的裂縫灌漿是基于液壓破碎理論的，根據堤壩主體主應力面的基本分布，沿著堤壩軸線排列灌漿孔。沿著裂紋表面主軸軸線的混凝土墻壁形成裂縫和灌漿，形成垂直或連續的漿料滲透，裂縫兩側的所有紙漿均為化學漿料填補緊湊型填料，達到加強堤防滲透更加牢固的目的［1］。中科院模擬試驗裂縫灌漿在室內，提出漿料與混凝土之間的相互作用分為初始發泡壓縮，裂縫流動和被動壓力3個階段。1)初始鼓壓實階段:灌漿開始，灌漿壓力相對較小，不能形成裂縫，漿料聚集在口附近的灌漿管中形成灌漿管，作為主要的球形或圓柱形漿泡。當漿料繼續注入并且灌漿壓力持續增加時，紙漿逐漸擴散并繼續擠壓混凝土。2)被動土壓力階段:混凝土體裂紋在一定程度上發展后，主應力大小改變，水平主應力變化為被動壓力狀態，然后增加灌漿壓力，會擴大原始裂紋寬度，或顯示新裂紋。3)裂縫灌漿方法在滲透控制和壩體加固方面有很多方面［2］。首先，壩體的內應力分布規律提供沿壩軸方向灌漿的可能性，然后在灌漿過程中填充漿料，在堤壩形成了垂直屏障，這個屏障可以防止滲透。

2混凝土裂縫的力學特性分類

從調研的結果來分析，對于混凝土裂縫產生的機械性能分類是最重要的，在設計中，還要用混凝土結構的機械性能作為分類指標。

2.1彎曲裂縫

由構件的彎曲引起的混凝土裂縫稱為混凝土彎曲裂縫，一般情況裂縫呈現垂直狀態。呈現出來的彎曲度裂縫出現在彎矩產生最大的混凝土受力區域?；炷两Y構的斷裂一般位于水利水壩的中心位置，裂縫裂開方式從當水面到不當利水面;負矩裂縫位于連續水壩的上邊緣，這種混凝土出現的裂縫發展趨勢由不當水面向當水面方向發展。隨著儲水量的增加，裂縫寬度增加，長度增加，數量增加，雙方開裂面積逐漸形成［3］。

2.2剪切裂縫現狀

類似剪切形成的裂縫也稱為斜縫，首先發生在較大的剪切應力部位。剪切裂縫通常發生在壩中部附近，由水沖擊處的應力引起，并沿著中性軸開裂。隨著儲層蓄水量的增加，裂縫長度不斷向不當水面壓力區發展，裂縫數量增加，分裂加大，裂縫面積逐漸向間隙中間發展。一旦剪切裂縫出現，應高度關注，注意觀察。如果裂縫繼續發展或靠近壓力區，不管其寬度多大必須及時加固措施［4］。

2.3扭曲裂縫

由混凝土構件的扭轉和彎曲引起的裂縫稱為扭曲裂紋。這些裂紋通常具有45°的傾斜度，并且有許多其他裂縫跟隨。發生這種裂紋后，混凝土保護層趨于剝離。假設由此演化產生的彎曲力矩由鋼筋承擔，直到加鋼筋滑落，以及出現部件完全破裂。

2.4斷開裂縫

在混凝土構件受拉力拉伸之后出現截面調用槽引起裂縫的。這種類型的裂縫是由風暴引起的，由洪水引起的持續降雨增加，沿著正常段進行開裂。當載荷小時，混凝土和鋼筋被拉在一起承受力變，接頭處于不開裂狀態。負荷增加，混凝土達到抗拉強度和裂縫的時候?；炷恋竭_負荷最大值出現裂縫，承受力轉移到鋼筋上，這是允裂縫出現的受力條件。假設荷載逐步加大，鋼筋應力達到最大額度，鋼筋的伸長率加大，;裂縫超出允許范圍，則處于臨界損傷狀態［5］。

2.5局部應力

裂縫局部受力產生的裂縫是指局部應力引起的裂縫，特別是在支座、錨頭的局部壓力較大的部位或受到現場的突然沖擊部位［6］。在上述各種受力破壞環境之下，由剪切應力損傷危害最大，也更突然，特別要注意。

3注漿試驗方案及過程

3.1布置定向

裂縫灌漿孔為了驗證聚氨酯是否有效對于混凝土裂縫的填充方法的可行性，檢查聚氨酯片狀凝固體多孔質體之間的搭接沖擊效果，采用灌漿之后能夠方面鉆開挖勘驗。所以填料孔排列成一排，孔間距1m，共6個填料孔。填充孔如圖1所示。

3.2施工定向

裂縫灌漿孔選擇圖2所示的定向裂紋探頭。探頭的尺寸如圖2所示。由于定向裂縫的灌漿孔幾何形狀的特殊性，在構造定向灌漿孔時，只能選擇靜壓力或動力穿透裝置。在支撐設備孔洞的技術中，有三種類型的設備，包括:液壓靜力成孔機(60t貫入力)、液壓靜力成孔機(50t貫入力)、液壓靜力貫入成孔車(20t貫入力)。根據現場施工條件，土壤特性，灌漿孔的深度，選擇主要設備。文章并將20t穿透力的壓靜力貫入成孔車作為文章的成孔設備。

3.3放置封孔灌漿管和裂縫灌漿管

首先將灌漿導管放置好位置，將灌漿管底部與灌漿孔的底部距離設置為△h約0.4m，這種設置之后，漿液方便控制，容易流出，并且跟混凝土裂縫能很好吻合，然后將其放在最后用封孔放漿孔底部，密封點為1.0m的相對于地面距離。兩根灌漿管分別露出地面0.1－0.2m，以便實施灌漿。封孔布袋采用透氣的高強度材料制作，如土工布或牛仔布。直徑可一般大于等于灌漿孔直徑的2倍，長度約40cm，一端密封，另一端插入灌漿管后，用喉箍箍緊，布袋中間用細繩或膠帶捆扎，以便于植入灌漿孔。

3.4灌漿裂縫

灌漿前，先根據封孔布袋的大小，通過封孔灌漿管往封孔布袋內注射適量的聚氨酯，布袋快速膨脹后即封閉了灌漿孔;然后通過灌漿管往封孔后的裂縫灌漿孔內注射聚氨酯，灌漿過程如圖6所示。灌漿量可根據預設裂縫擴展長度來計算。

3.5灌漿效果設計

聚氨酯漿料的快速膨脹產生更大的膨脹力，膨脹力大于裂紋壓力的擴展壓力后，初始裂紋中的灌漿孔開始膨脹，膨脹方向和原始破碎方向最終一樣，形成圖7所示的整體式聚氨酯薄片，該聚氨酯薄片厚度為約2.0－3.0cm，面積不一樣(具體與灌漿量有關)。

4灌漿開挖效果與分析

灌漿后，通過定向裂縫灌漿技術得到的灌漿效果如下。①在半無限大集中，沿預設斷裂方向，漿料向外擴散，形成聚氨酯薄片，聚氨酯薄片垂直于孔壁。如圖8所示。描述了聚氨酯定向裂縫灌漿方法理論和可行性和準確性。②聚氨酯固化后薄片之間的重疊可以滿足壩墻驅油墻的技術要求，如圖9所示。③聚氨酯楔形薄片的中心厚實，四周薄，且成橢圓形。薄片的平均厚度約為1.0cm，接近灌漿孔的是最厚。平均值約為2.5cm，值＜3.3cm。片材的最大長度L約為68cm，＜74cm。高度是一個有效的灌漿孔高度，即3.0m。如圖10所示。④漿液裂縫混凝土體時，因為膨脹力很高，導致漿液滲入到周圍的混凝土的細孔，固化聚氨酯薄片填充有聚氨酯泡沫體，這些物質會滲透到混凝土，會讓周圍混凝土更加結實，并與混凝土結合，可以讓混凝土防滲墻的墻壁的土能緊密結合。⑤聚氨酯薄片楔形物的密度分布不均勻，中間密度大和周圍密度小。測得的密度為0.21－0.25g/cm3。

參考文獻:

［1］姚富民.淺析灌漿技術在水利工程地基處理中的應用［J］.民營科技，2009(12):62－65.

［2］肖恩尚，蘇迎春.大空隙地層控制性灌漿技術綜述［J］.水利水電施工，2009(51):21－22.

［3］王川嬰，鐘聲，孫衛春.基于數字鉆孔圖像的結構面連通性研究［J］.巖石力學與工程學報，2009(12):49－50.

［4］王勝，祝華平，黃潤秋，等.錦屏一級水電站煌斑巖脈化學復合灌漿試驗研究［J］.探礦工程(混凝土鉆掘工程)，2009(11):39－40.

［5］胡國兵.水泥水玻璃漿液在錦屏工程涌水封堵中的應用［J］.人民長江，2009(21):29－30.

［6］劉墅輝，何澤山.左岸抗力體不良地質帶置換平洞開挖支護施工［J］.人民長江，2009(18):66－68.

作者：康存鎖 單位：新疆水利水電勘測設計研究院勘測總隊