水利施工中混凝土裂缝产生的原因及防治

焦燕飞

(咸阳市羊毛湾水库管理局，陕西乾县713300)

水资源是现代农业经济发展的基本条件，合理调控运用水资源对区域农业产业的持续发展有着重要的推动作用。混凝土是水利工程建筑的常用材料，尤其是高性能混凝土的使用大大改善了水利建筑的结构性能。现场勘测结果显示，水利施工期间混凝土易产生不同程度的裂缝问题，破坏了底层结构的牢固性，如:堤坝结构、溢洪道、进水口等。因此，在施工前后注重混凝土裂缝的防治是很有必要的。

1 水利工程建设的特点

水利工程是用于控制和调配自然界的地表水和地下水，达到除害兴利目的而修建的工程。只有修建水利工程，才能控制水流，防止洪涝灾害，并进行水量的调节和分配，以满足人民生活和生产对水资源的需要。水利工程与其他工程相比，具有如下特点:①影响面广。水利工程规划是流域规划或地区水利规划的组成部分，而一项水利工程的兴建，对其周围地区的环境将产生很大的影响，既有兴利除害有利的一面，又有淹没、浸没、移民、迁建等不利的一面。为此，制定水利工程规划，必须从流域或地区的全局出发，统筹兼顾，以期减免不利影响，收到经济、社会和环境的最佳效果。②水利工程一般规模大，投资多，技术复杂，施工难度大，工期较长。

2 水利施工中混凝土裂缝的情况

现代水利工程建设项目，以混凝土结构占主导地位，混凝土结构由于内外因素的作用不可避免地存在裂缝，而裂缝是混凝土结构物承载能力、耐久性及防水性降低的主要原因。许多水利施工单位针对混凝土裂缝，开发了工程自动低压灌浆的方法进行修复。自动低压灌浆技术是混凝土裂缝灌浆领域包括材料、机具、施工的一项综合技术。国际发展趋势表明，建筑物维修、改造业已成为当今社会的热门课题，而混凝土裂缝无处不在，无法避免，建筑物的破坏往往是从裂缝开始，因此，对裂缝的控制和处理至关重要。许多施工单位提出了可对混凝土微细裂缝进行自动压力灌浆的新型机具和适应各种形态裂缝修复的灌浆树脂、配套材料，提供了混凝土缺损维修的聚合物砂浆和界面处理技术，并对裂缝成因和微细裂缝注入理论进行了分析，编制了相对完整的混凝土裂缝处理方案。

3 水利施工中混凝土裂缝产生的原因

与其它建筑结构相比，水利工程最大的特点是与水接触面较大，特殊的环境位置给混凝土裂缝病害的形成创造了条件。从裂缝产生的原理来看，水利施工中病害的成因集中表现为异常变形、受力失衡、温度差异、地质变动等等。但混凝土裂缝形成的具体因素确实很复杂的，施工人员要根据现场勘查的具体情况，判断裂缝形成的具体因素，为后期病害防治提供参考依据。

3.1 异常变形

水利建筑浇注混凝土材料后，其需要经过一段时间的凝固才能完全形成结构体系。异常变形通常是指混凝土的塑性收缩，即混凝土材料在完全凝固之前长时间暴露在外，空气流通、太阳暴晒等环境导致其内部水分蒸发过快，易导致塑性收缩现象的发生。如:水利工程建设面积宽广，新浇筑的混凝土在未完全凝固前水分流失过快，干燥天气会带来塑性变形。塑性变形引起的裂缝较为严重，其长度短则几十厘米，长则几米。

3.2 受力失衡

力学作用对水利建筑结构的破坏力也不容忽视，尤其是横向、纵向受力不均衡将造成瞬间性的断裂。在旧水利工程加固改造期间，对水利坝体的上部结构采取加固处理，但中、下部结构体却面临着多方向的受力荷载。具体情况:横向荷载来源于水库内的水流冲击，对坝体的定向冲击而产生力学荷载作用;纵向荷载，顶部施工对中下部结构造成的纵向荷载较小，但长时间施工也会造成不利影响，受力失衡后多处位置会出现裂缝。

3.3 温度差异

早期国内建立的多数是中小型水利工程，随着社会对水资源使用量的上升，正在实施的大型水利项目也不断增多。大型水利施工需用到大体积混凝土，混合料在摊铺或浇注期间的消耗量大，这也是混凝土裂缝产生的一个关键因素。尽管大体积混凝土满足了大范围施工的要求，但其在凝固过程中出现了大量的水化热，材料内外温度高低不一，释放的能量也不均衡。据材料试验显示，大体积混凝土内表温度差最高达5℃，温度裂缝的发生率极高。

3.4 地质变动

一般情况下，水利工程项目的地理位置比较偏僻，多数是接近原生态自然的区域，这种地域的地质构造十分复杂，遇到特殊季节时会产生异常的地质变动。如:夏季是地下水运动的频繁时期，水文地质活动增大了对水利建筑的冲击力，尤其是坝体建筑的底层结构会承受巨大的力荷载。当地基结构牢固性失调后，上部建筑随即会出现“沉降裂缝”。同时，混凝土结构体的抗渗性能减弱，部分水资源直接浸入到建筑结构而影响水利施工的质量。

4 复合土钉墙技术用于裂缝处理

复合土钉墙技术是现代建筑工程的新技术，不仅防止了易产生裂缝的进一步扩大，也可经过加固处理增强建筑抗病害的能力。该项技术在国内已建立一套完整的体系，无论是流程规划或技术工艺，施工单位均能很好的掌握。复合土钉墙技术的重点在于水利基坑工程的施工改造，通过优化基坑结构的牢固性、稳定性、耐久性，防止堤坝、溢洪道等上部结构产生裂缝。其在裂缝处理中需按照以下流程:

4.1 开挖土方

水利施工中引入复合式土钉墙技术，其主要采用了分层开挖的工艺流程，并且每一个层面的开挖深度均有明确的规定。常用的分层开挖分为3个层面，分别是2 m、3 m、4 m，现场可根据基坑工程的大小适当调整开挖幅度，开挖工具尽量不要碰撞到钢筋网。

4.2 边坡修理

水利施工勘测技术不先进，施工人员在开挖土方时不可避免的存在误差。水利基坑每开挖一层边坡，操作人员都需要进行质量检测。如:堤坝边坡修理是要喷洒混凝土材料，喷洒结束应检查混凝土的厚度大小是否合适。喷洒强要对坡面适当修整，保持建筑面良好的平整度。

4.3 土钉制作

水利基坑周围成孔制作也要与所选用的钢筋材料相匹配，尽可能为钢筋的插入提供足够的空间。钢筋网编制需注意:①间距的控制，每根钢筋之间的距离要按照图纸掌握;②型号的控制，钢筋的粗细、材质等均要满足基坑施工的要求，保证钢筋网与土钉充分连接。

4.4 喷洒材料

高性能混凝土材料喷洒是裂缝处理的关键步骤，为了保证喷洒的凝固效果，配制混凝土材料时需控制好原材料质量。混凝土材料使用前要进行质量检测，利用抽样检测的方式判断材料的性能，合格后才能用于钢筋网处理中。钢筋网彻底凝固后，对水利建筑基层结构性能具有很好的维护性。

5 结论

总之，水利施工中混凝土裂缝病害产生的原因相对复杂，且对水利项目的多个结构均造成恶劣严重的损坏。从安全、经济、性能等多个角度考虑，水利施工中加强裂缝病害的防治是极其重要的。复合土钉墙技术的推广运用，可从水利建筑的底层结构进行改造，通过加固地基构造的方式改善水利建筑的整体性能。

［1］殷崇俊.复合土钉墙技术技术在建筑行业中的推广［J］.安徽建筑科技，2011，17(13):118-119.

［2］蒋少辉.浅谈水利堤坝建筑裂缝的产生与防治［J］.科技情报开发与经济，2011，40(20)14-16.

［3］张晓慧.新时期水利工程改造施工发现的问题［J］.黑龙江科技信息，2011，20(11)6-8.

［4］高德平.试析注浆技术在墙体裂缝修补中的应用［J］.常德师范学院学报:自然科学版，2009，16(4):22-23.

［5］陈田华.水利施工中混凝土裂缝形成的病害及处理［J］.中国水利建设，2011，31(10):32-35.