解析大坝裂缝原因及防治对策

时间：2014-09-25 22:10:35 阅读量：0次 所属分类：科技论文

摘要：坝体工程是水电站的重要组成部分，其安全稳定对水力发电的利用有着重要影响。由于现代水利工程坝体结构多采用混凝土结构或土石坝结构，其在使用一段时间后长会出现坝体裂缝，坝体裂缝的出现严重影响了坝体的安全，给坝体的使用埋下了隐患。

　　摘要：坝体工程是水电站的重要组成部分，其安全稳定对水力发电的利用有着重要影响。由于现代水利工程坝体结构多采用混凝土结构或土石坝结构，其在使用一段时间后长会出现坝体裂缝，坝体裂缝的出现严重影响了坝体的安全，给坝体的使用埋下了隐患。针对这样的情况，本文阐明水利工程坝体裂缝原因及对策。

　　关键字：大坝;裂缝原因;对策

　　一、 裂缝

　　1、 水利施工中混凝土裂缝

　　混凝土裂缝直接影响着水利工程的外观和耐久性，应给予高度重视。水利工程施工中，混凝土开裂会使混凝土内部的钢筋材料产生腐蚀，降低钢筋混凝土结构的承载力、耐久性和使用寿命，甚至会威胁着人们的生命和财产安全。因此，在水利工程中，应对混凝土的裂缝产生原因进行仔细分析，并在施工中采取有针对性的措施来预防裂缝的出现和发展，保证建筑物的使用安全。

　　1.1塑性收缩裂缝

　　混凝土在凝固的过程中，会逐渐散热和蒸发，这是引起混凝土体积收缩的主要原因，尤其是一些大体积的混凝土。如果混凝土在收缩时受到外界环境的约束，就会自然的形成收缩应力，当这种应力超出当时混凝土极限抗拉强度时，混凝土就会产生裂缝。

　　1.2温差裂缝

　　温差裂缝是由于混凝土内部和外部之间产生温差所引起的，温差产生的原因是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。在温度正负交替过程中，混凝土微孔中的水成为结冰或过冷的水，体积膨胀产生冻胀压力，过冷的水迁移产生渗透压力，当两者的附加作用力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土就遭受破坏。

　　1.3安定性裂缝

　　安定性裂缝主要是龟裂，通常是因为混凝土的质量不合格引起的。另外，钢筋因为外界的腐蚀也会引起混凝土裂缝。

　　2. 混凝土坝体裂缝对水利工程的影响

　　现代水利工程为了保障坝体的强度与使用寿命，多采用混凝土作为坝体的主要施工材料。但是混凝土工程经过长时间自然环境的影响，会出现炭化、侵蚀等现象，其中由于混凝土施工过程技术控制原因以及混凝土自身特性等原因，混凝土坝体常会出现裂缝。

　　3、坝体顶部竖向裂缝的主要原因是温度荷载

　　二、 对策

　　1、 建设大坝渗流监测系统

　　大坝渗流监测系统仪器选型

　　大坝渗流安全监测和管理自动化系统，采用分布式自动化数据采集系统，各断面测点渗流监测数据传入从站的MCU，从站MCU数据无线传输到设在水库管理局工程管理处总控制室控制主站。

　　1.1选型原则

　　掌握仪器的使用条件，了解其应用历史，包括仪器应用历史、正常使用年限、使用环境、故障率、准确度、精度等;考察生产厂家的生产能力，售后保证条件;足够的可靠性、耐久性及满足工程需要的使用精度要求;必须根据工程性态的预测结果、物理量的变化范围、使用条件、使用年限及性价比确定仪器类型、型号、量程及精度等级等。

　　1.2流压力监测仪器

　　渗流压力监测仪器品种和类型较多，有振弦式、差动电阻式、电阻应变片式以及电感式、气动式等类型，国内外生产厂家知名的就有20余家。各孔隙水压力计的性能指标和稳定性各有特点，通过性能价格比的综合比较，新立城水库大坝渗流监测所用孔隙水压力计选用美国GEOKON公司生产的振弦式4500系列孔隙水压力计。该类传感器全部采用受温度影响最小的不锈钢元件制造，振弦元件设在焊接成的真空密封腔内，钢弦的两端采用特殊锻压工艺技术固定，标准透水石是用带50微米小孔的不锈钢制成，从而保证了产品的高稳定性和微型化，具有坚固耐用、外形尺寸小、安装简便、测值稳定可靠、精度和分辨率高等特点，因而在国内许多大型水利工程中得到应用，如二滩水电站、三峡水利枢纽、丹江口水电站、葛洲坝枢纽、官厅水库、黄碧庄水库、潘家口水利枢纽、万家寨引黄入晋工程、丰满水电站等近百个水利工程的安全监测，取得了较好的监测效果。

　　2、水工混凝土裂缝的防治措施

　　2.1优化混凝土的设计配合比

　　采集原材料进行试拌，尽可能地减少水泥用量，添加I级粉煤灰，将水胶比控制在规范允许的范围内，粗骨料采用二级配。掺入适量的粉煤灰对改善混凝土的和易性、降低温升、减少收缩、提高抗侵蚀具有良好的作用。

　　2.3避免混凝土基础不均匀沉降

　　解决方法有减轻结构的重量，合理安排施工的工序，改善混凝土结构等。如果只简单的依靠减轻结构重量来控制沉降，只会使整个结构的自身重量加大，稳定性不强，会加重不均匀的沉降。在工程实践中，应以抵抗不均匀沉降为主要保护措施。

　　2.4塑性收缩裂缝的预防措施

　　要选择合适的材料，一般选用干缩值较小、强度好的硅酸盐或普通硅酸盐水泥。严格控制水灰比例，掺加高效减水剂来增加混凝土的强度，减少水和水泥的分量。在浇注混凝土之前，将基层和模板浇水均匀湿透。要及时在混凝土的表面覆盖一层薄膜，保证混凝土的湿度，或者在混凝土表面喷洒养护剂等进行养护。如果在高温和大风天气施工的话，最好设置防风和遮阳的设施，积极保护混凝土结构。

　　2.5沉陷裂缝的预防措施

　　要保证地基的稳定，对松软土的地质结构在施工前要进行必要的夯实和加固。要保证模板有足够的强度和刚度，有较强的支撑力，保证地基的受力均匀。混凝土在浇注的过程中不能被水浸泡，模板的拆除要控制在一定的时间以内，还要注意拆模的先后顺序。在冻土上搭设模板时要注意采取一定的预防措施。

　　2.6施工管理措施

　　3、灌浆加固

　　化学灌浆(Chemical Grouting)是将一定的化学材料(无机或有机材料)配制成真溶液，用化学灌浆泵等压送设备将其灌入地层或缝隙内，使其渗透、扩散、胶凝或固化，以增加地层强度、降低地层渗透性、防止地层变形和进行混凝土建筑物裂缝修补的一项加固基础，防水堵漏和混凝土缺陷补强技术。

　　4、裂缝将采用化学材料嵌缝和水泥灌浆相结合的处理方法。

　　灌浆施工流程为:凿槽→嵌缝→钻孔→冲洗→灌浆→封孔。凿槽：对坝体裂缝进行凿槽，凿槽成三角形，槽上口宽4cm左右，槽深3～4cm，坝体裂缝两端各延伸0.5cm;嵌缝：嵌缝采用环氧树脂，先对坝体裂缝凿槽内刷一道环氧树脂液，然后用配制好的环氧树脂嵌缝，用榔头敲击嵌补的环氧树脂并用刮刀刮平;钻孔：在大坝下游面沿裂缝两侧交错水平钻斜孔，孔距2.0m，孔径为φ40;冲洗：采用高压水对钻孔进行冲洗，并检查各孔是否串通，冲洗压力为灌浆压力的80%;灌浆：灌浆时空气温度不大于10℃，灌浆采用孔口循环灌浆法，灌浆压力为0.25MPa，灌浆材料为525#普通硅酸盐水泥;封孔：从大坝底部往上灌浆，待全部孔出浆且堵塞全部孔后不吸浆才结束灌浆进行封孔。