趙松濤

(甘肅省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730000)

JP水電站地處甘肅省隴南市武都區(qū)兩水鎮(zhèn)境內(nèi)，電站裝機(jī)容量3×0.6MW。

廠房布置在白龍江右岸高漫灘上，高出河床2～3m。地層巖性：上部為沖洪積含碎石砂壤土，灰褐色，松散，稍濕，厚0.5m左右，為當(dāng)?shù)刂饕母鲄^(qū)；下部為砂卵礫石，厚35m左右，整層較均勻，局部夾有薄層(厚度小于20cm)的中細(xì)砂或泥質(zhì)透鏡體，不存在地震液化等問(wèn)題。基底為志留系中上統(tǒng)白龍江群碳質(zhì)板巖、泥砂質(zhì)千枚巖，黑色、青灰色，極薄層狀，巖體軟弱，屬軟質(zhì)巖，表層較破碎，強(qiáng)風(fēng)化厚度2～3m。廠房基礎(chǔ)置于砂卵礫石層上。

電站施工過(guò)程中，廠房已澆筑的水泵室頂板、集水井側(cè)墻及頂板、尾水管底板、蝸殼進(jìn)人門(mén)上部二期混凝土、蝸殼頂板、中隔墻及下游水下墻發(fā)現(xiàn)不同程度的裂縫共35條，其中對(duì)廠房可能產(chǎn)生滲水的21條。為保證裂縫處理后的可靠性和廠房的運(yùn)行安全，需對(duì)出現(xiàn)的各類裂縫產(chǎn)生原因進(jìn)行分析并提出相應(yīng)的處理方案。

1 裂縫的檢測(cè)及產(chǎn)生裂縫的原因分析

1.1 裂縫的檢測(cè)

廠房裂縫發(fā)現(xiàn)后，為了查明裂縫的位置、深度及對(duì)結(jié)構(gòu)安全的影響，對(duì)廠房尾水底板、集水井底板、側(cè)墻、水泵室底板、側(cè)墻、副廠房樓板等在施工期出現(xiàn)裂縫的部位混凝土結(jié)構(gòu)采用探地雷達(dá)和裂縫測(cè)深儀進(jìn)行了內(nèi)部缺陷和裂縫檢測(cè)，在對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和綜合分析的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)以下問(wèn)題：

(1)內(nèi)部裂縫

尾水底板、集水井底板、水輪機(jī)副廠房樓板未發(fā)現(xiàn)明顯內(nèi)部裂縫，與現(xiàn)有裂縫不存在連通現(xiàn)象，屬于局部應(yīng)力作用下產(chǎn)生的裂縫，且現(xiàn)有裂縫截止檢測(cè)之日未形成較大的內(nèi)部延伸擴(kuò)展。

(2)裂縫深度

3#機(jī)尾水墩墻壁上裂縫1條，屬貫穿性裂縫；3#機(jī)尾水底板存在裂縫1條，屬貫穿性裂縫；集水井部分裂縫有滲水、析出物，判斷為貫穿性裂縫；水輪機(jī)副廠房上、下游墻體裂縫均為貫穿性裂縫。

(3)內(nèi)部質(zhì)量缺陷

根據(jù)探地雷達(dá)檢測(cè)成果顯示，2#、3#機(jī)尾水底板與基礎(chǔ)接觸不良，有脫層現(xiàn)象，混凝土澆筑內(nèi)部無(wú)缺陷，1#機(jī)集水井底板局部混凝土內(nèi)部存在小空洞，但對(duì)結(jié)構(gòu)安全無(wú)影響。

1.2 產(chǎn)生裂縫的原因

經(jīng)技術(shù)檢測(cè)及相關(guān)技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)多次對(duì)裂縫長(zhǎng)度、寬度、分布規(guī)律及混凝土配合比分析，認(rèn)為產(chǎn)生裂縫的原因主要有以下幾個(gè)方面：

(1)本工程廠房結(jié)構(gòu)混凝土采用二級(jí)配C25W6(泵送)混凝土，水泥采用廣元海螺水泥有限責(zé)任公司生產(chǎn)的海螺牌P.042.5R(早強(qiáng))水泥，外加劑采用北京東方億達(dá)建材有限公司生產(chǎn)的聚羧酸高性能減水劑。廠房混凝土澆筑時(shí)，均采用汽車泵入倉(cāng)，倉(cāng)面較大，混凝土澆筑速度較快，混凝土澆筑后前期混凝土水化熱過(guò)大，水化熱產(chǎn)生的溫度應(yīng)力受混凝土澆筑倉(cāng)面的約束，沒(méi)有釋放的空間，產(chǎn)生應(yīng)力集中，引起裂縫。

(2)產(chǎn)生裂縫的結(jié)構(gòu)基本為大體積混凝土，且在冬季澆筑，內(nèi)外溫差過(guò)大，產(chǎn)生溫度應(yīng)力和溫度變形，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，溫差產(chǎn)生的表面拉應(yīng)力超過(guò)此時(shí)混凝土的極限抗拉強(qiáng)度，就會(huì)在其表面產(chǎn)生裂縫。

(3)通過(guò)對(duì)本電站廠房產(chǎn)生裂縫的結(jié)構(gòu)部位分析，絕大多數(shù)裂縫屬水化熱產(chǎn)生的裂縫，有些裂縫除水化熱外，也有墻體跨度偏長(zhǎng)，在混凝土澆筑完成后，溫度的上升會(huì)使混凝土產(chǎn)生膨脹變形，周邊的約束會(huì)使其內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力集中，引起混凝土裂縫，如1#機(jī)滲漏集水井前墻裂縫；2#、3#機(jī)檢修集水井前墻裂縫；2#、3#機(jī)水泵室前墻及后墻裂縫；廠房下游水下墻裂縫等。

2 裂縫對(duì)廠房安全性的判別及處理方案

經(jīng)技術(shù)檢測(cè)及裂縫成因分析，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部裂縫引起結(jié)構(gòu)安全性進(jìn)行評(píng)價(jià)分析及裂縫產(chǎn)生的原因，對(duì)各部位裂縫提出如下處理方案：

2.1 水平裂縫安全性評(píng)價(jià)及處理方案

(1)1#、3#機(jī)尾水底板裂縫為深度貫通性裂縫，存在滲水銹蝕鋼筋的問(wèn)題，但該處裂縫屬水化熱產(chǎn)生的裂縫，對(duì)結(jié)構(gòu)安全性無(wú)影響。裂縫處理采用打孔灌漿法和表面鑿寬度3cm，深度2.5cm的V型槽，槽內(nèi)填筑環(huán)氧砂漿處理。灌漿材料采用LW水溶性聚氨酯。

(2)2#、3#機(jī)檢修集水井頂板裂縫為貫穿性裂縫，屬結(jié)構(gòu)局部應(yīng)力集中產(chǎn)生的裂縫，但該裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)安全性無(wú)較大影響。裂縫處理采用無(wú)損貼嘴法灌漿和表面沿裂縫鑿寬度3cm，深度2.5cm的V型槽，灌漿材料采用LPL雙組份、無(wú)溶劑、低粘度、親水型的環(huán)氧樹(shù)脂；V型槽內(nèi)填筑環(huán)氧砂漿，其表面粘貼碳纖維膠粘碳纖維布加固。

(3)副廠房空壓機(jī)室樓板裂縫屬結(jié)構(gòu)局部應(yīng)力集中部位產(chǎn)生的裂縫，裂縫較短，且上下未貫通，對(duì)結(jié)構(gòu)安全性無(wú)較大影響。裂縫處理采用無(wú)損貼嘴法灌漿和表面沿裂縫鑿寬度3cm，深度2.5cm的V型槽，灌漿材料采用LPL雙組份、無(wú)溶劑、低粘度、親水型的環(huán)氧樹(shù)脂；V型槽內(nèi)填筑環(huán)氧砂漿，其表面粘貼碳纖維膠粘碳纖維布加固。

(4)2#、3#機(jī)水泵室頂板貫穿性裂縫，有滲水問(wèn)題，屬結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中產(chǎn)生的裂縫，裂縫處理采用無(wú)損貼嘴法灌漿和表面沿裂縫鑿寬度3cm，深度2.5cm的V型槽，灌漿材料采用LPL雙組份、無(wú)溶劑、低粘度、親水型的環(huán)氧樹(shù)脂；V型槽內(nèi)填筑環(huán)氧砂漿，其表面粘貼碳纖維膠粘碳纖維布加固。

(5)1#～3#機(jī)水輪機(jī)蝸殼頂板裂縫純屬混凝土澆筑速度較快產(chǎn)生的水化熱裂縫，這些裂縫是否為貫穿性裂縫，因裂縫位于厚度為1.5m的Ⅱ期混凝土中，頂部表面裂縫不明顯，不易判斷，但個(gè)別幾條裂縫根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)看，有混凝土養(yǎng)護(hù)地面水下滲滲出現(xiàn)象，估計(jì)裂縫已上下貫通，機(jī)組振動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)安全性可能有影響，同時(shí)存在水輪機(jī)蝸殼內(nèi)壓力水滲入水輪機(jī)層的問(wèn)題。裂縫處理采用打孔灌漿法，灌漿材料采用LPL雙組份、無(wú)溶劑、低粘度、親水型的環(huán)氧樹(shù)脂；其表面不再鑿V型槽和粘貼碳纖維膠粘碳纖維布加固。

2.2 豎向裂縫安全性評(píng)價(jià)及處理方案

2.2.1 豎向裂縫安全性評(píng)價(jià)

(1)1#機(jī)滲漏集水井前墻、后墻裂縫屬混凝土澆筑速度較快產(chǎn)生的水化熱裂縫。該處裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)安全性無(wú)較大影響，但存在集水井內(nèi)水向外滲出問(wèn)題。

(2)2#、3#機(jī)檢修集水井前墻裂縫與后墻裂縫和頂板裂縫已連通，且前墻裂縫屬貫穿性裂縫。該處裂縫除混凝土澆筑速度較快產(chǎn)生水化熱裂縫外，墻體跨度28.3m，頂板長(zhǎng)度28.3m，墻體和頂板跨中未設(shè)伸縮縫，墻的跨度和板的長(zhǎng)度偏長(zhǎng)，混凝土澆筑過(guò)程中水化熱產(chǎn)生的應(yīng)力無(wú)釋放空間，引起裂縫的產(chǎn)生；前墻裂縫屬貫穿性裂縫，對(duì)結(jié)構(gòu)安全性有影響，同時(shí)存在集水井內(nèi)水向外滲出問(wèn)題。

(3)2#、3#機(jī)水泵室前墻、后墻裂縫已與頂板上的裂縫連通，且頂板裂縫及前墻裂縫已貫通，后墻裂縫與3#水輪機(jī)肘管裂縫貫通，但水泵室底板無(wú)裂縫。根據(jù)裂縫的縫寬和縫的線條形狀，頂板裂縫除混凝土澆速度較快產(chǎn)生水化熱裂縫外，可能還存在混凝土強(qiáng)度未達(dá)到拆模強(qiáng)度就拆除模板，引起裂縫產(chǎn)生，該裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)安全性無(wú)較大影響。該處裂縫中的前墻裂縫和后墻裂縫雖對(duì)結(jié)構(gòu)安全性影響不大，但前墻已貫通裂縫存在地下水滲入水泵室，后墻與3#水輪機(jī)肘管貫通裂縫存在水輪機(jī)肘管內(nèi)壓力水滲入水泵室的問(wèn)題。

(4)1#、2#、3#機(jī)水輪機(jī)蝸殼裂縫為混凝土澆筑速度較快產(chǎn)生的水化熱裂縫，該裂隙縫已與蝸殼進(jìn)人通道貫通，屬貫穿性裂縫，對(duì)結(jié)構(gòu)安全性有影響，同時(shí)存在水輪機(jī)蝸殼內(nèi)壓力水滲入進(jìn)人通道的問(wèn)題。

(5)3#機(jī)水輪機(jī)蝸殼左側(cè)墻裂縫為貫穿性裂縫，屬混凝土澆筑速度較快產(chǎn)生的水化熱裂縫，對(duì)結(jié)構(gòu)安全性有影響，同時(shí)存在水輪機(jī)蝸殼內(nèi)壓力水滲出問(wèn)題。

(6)廠房中隔墻裂縫為貫穿性裂縫，屬混凝土澆筑速度較快產(chǎn)生的水化熱裂縫，對(duì)結(jié)構(gòu)安全性無(wú)影響，也不存在滲水問(wèn)題，不作處理。

(7)廠房下游水下墻5條裂縫屬混凝土澆筑速度較快產(chǎn)生的水化熱裂縫。該5條裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)安全性略有影響，但影響不大，主要存在尾水水位較高，外水滲入空壓機(jī)室、油處理室的問(wèn)題。

2.2.2 豎向裂縫處理

(1)集水井前墻、后墻，水泵室前墻、后墻及廠房下游水下墻處共計(jì)19條裂縫，根據(jù)前述裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)安全性檢測(cè)評(píng)價(jià)，除個(gè)別裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)安全性有影響外，主要存在外水內(nèi)滲和內(nèi)水外滲的問(wèn)題，其裂縫的處理除防止裂縫繼續(xù)擴(kuò)展外，主要是防止外水內(nèi)滲和內(nèi)水外滲。裂縫處理方案為：裂縫內(nèi)采用打孔灌漿法和沿裂縫表面鑿寬度3cm，深度2.5cm的V型槽，灌漿材料仍采用LPL雙組份、無(wú)溶劑、低粘度、親水型的環(huán)氧樹(shù)脂，V型槽內(nèi)填筑環(huán)氧砂漿，表面需采用碳纖維膠粘碳纖維布加固。

(2)3#機(jī)水輪機(jī)肘管裂縫，1#、2#及3#機(jī)水輪機(jī)蝸殼裂縫，處理方案采用打孔灌漿法，灌漿材料采用LPL雙組份、無(wú)溶劑、低粘度、親水型的環(huán)氧樹(shù)脂；其表面不再鑿V型槽和粘貼碳纖維膠粘碳纖維布加固。

3 結(jié)語(yǔ)

混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫會(huì)影響構(gòu)件的耐久性、疲勞強(qiáng)度，只有從設(shè)計(jì)和施工兩方面共同努力，才能正確預(yù)估混凝土裂縫可能出現(xiàn)的各種原因，采取有效措施，控制混凝土的裂縫，將其不利影響降到最低限度。充分認(rèn)識(shí)混凝土裂縫產(chǎn)生的原因，為更好地提供防裂措施提供了依據(jù)。在實(shí)際施工過(guò)程中，針對(duì)工程特點(diǎn)及環(huán)境因數(shù)，從原材料到混凝土成型養(yǎng)護(hù)，均采取必要的防裂措施，能有效地抑制混凝土裂縫的產(chǎn)生。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施，以上裂縫處理方法耗資少，施工簡(jiǎn)單方便，處理效果良好，值得推廣。