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水利工程论文-花坝子二级电站隧洞衬砌混凝土裂缝成因及其对策.doc

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水利工程论文-花坝子二级电站隧洞衬砌混凝土裂缝成因及其对策.doc

水利工程论文花坝子二级电站隧洞衬砌混凝土裂缝成因及其对策摘要混凝土的裂缝问题是一个普遍存在而又难于解决的工程实际问题实本文对花坝子二级电站引水隧洞工程中衬砌混凝土出现裂缝的原因进行了分析,并针对该工程中出现的具体情况,提出了一些简单的预防和处理混凝土裂缝的对策。关键词花坝子二级电站混凝土裂缝成因对策1花坝子二级电站概况花坝子二级电站位于云南省文山州与红河州交界的那么果河河段上。电站厂址位于马关县八寨镇毛草寨村上游约1.0km处,地理坐标为东经103°57′08″,北纬23°00′50″。工程区距马关县浪桥乡31.0km,距马关县八寨镇44.0km,距马关县城73.0km,距州府所在地文山92.0km,距昆明412.0km。厂区和坝址区有乡村四级公路与马关县国营健康农场和浪桥乡相通,交通极为便利。花坝子二级电站坝址多年平均流量19.7m3/s,采用拦河坝取水,本电站不具备调节能力,但二级电站拦河坝距一级电站厂址仅2.4km,一级电站有调节库容6204万m3,为年调节水库。因此一级电站水库实际上对二级电站进行了年调节。拦河坝设计坝体为浆砌石重力式拦河坝。浆砌石重力坝坝顶高程548.5m,坝顶长21.4m,相应库水位547.0m。电站设计发电水头44.0m,装机容量28.0MW,主要建筑物有拦河坝、引水隧洞、压力池、地面厂房等。引水隧洞、主、副厂房及升压站等均布置于河谷左岸。2引水隧洞工程概况花坝子二级电站引水隧洞总长1712.4m,为城门洞型无压隧洞,开挖断面面积32.9m2,过水断面面积24.5m2,隧洞设计底坡1/1000,设计引水流量43.3m3。隧洞沿线属溶蚀侵蚀中山地貌和岩溶峡谷地貌出露地层主要有寒武系上统∈3x、∈3t、∈3b和第四系,寒武系地层岩性主要为白云质灰岩、泥质条带灰岩,局部夹泥质粉砂岩,第四系由eldlQ碎石质土、粘土、亚粘土和ColQ块石、碎石及亚粘土组成地质构造主要为F31断层,断层于隧洞进口段穿过,断层附近岩石较为破碎,挤压褶皱发育,岩体完整性差隧洞沿线一带地下水类型主要为岩溶裂隙水为主。隧洞埋深9~150m,隧洞进出口段由于受F31断层影响和岩性的变化,出口段岩性以∈3x页岩、泥质粉砂岩为主。围岩稳定性差~不稳定,围岩类别为Ⅳ类。中间段围岩条件相对较好,围岩主要属稳定性差Ⅲ类围岩,局部洞段可达基本稳定Ⅱ类围岩。隧洞出口标段(17121200段)于2005年7月12日开始断面开挖,由于工程区处于雨季多发时节,降雨频繁,再加之受地质条件影响,塌方严重,到7月底施工方仍未进入正常施工阶段。8中旬,经业主方和施工方的共同协商,同意隧洞出口采用局部先衬砌后开挖(1703.51693.5段)的办法进行施工。为了减少投资,与季节性降雨抢时间,缩短工期,经业主同意,决定不采用文山州水利水电勘察设计院的设计,改由业主自行设计对该段隧洞进行全断面钢筋混凝土衬砌,隧洞边墙混凝土最大厚度120cm,最小厚度45cm,拱顶混凝土厚度45cm。该单元工程于8月24衬砌结束,并在业主方的强烈要求下于9月6日开始对该段隧洞顶部进行土方回填。经观察,回填后不到一个星期,隧洞起拱位置边缘和拱顶开始出现纵向裂缝,裂缝大小共计10余条,平均裂缝宽度57mm。到目前为至,尚未就裂缝进行任何处理,隧洞周围也未出现新的裂缝,隧洞工程现在按超前支护方法继续进行施工。3引水隧洞混凝土裂缝成因分析裂缝产生的形式和种类很多,要根本解决混凝土中裂缝问题,还是需要从混凝土裂缝的形成原因人手。正确判断和分析混凝土裂缝的成因是有效地控制和减少混凝土裂缝产生的最有效的途径。本人作为当时工程的设计人员和现场施工技术负责人,现就该工程出现的混凝土裂缝成因做出如下分析3.1设计原因因为设计中隧洞的拱圈采用的是半圆拱,混凝土等级采用C20混凝土,分析认为是设计结构中的断面突变而产生的应力集中造成构件裂缝的和混凝土等级过高造成的裂缝可能性均不大。故认为1.在设计中隧洞拱顶构造钢筋配置过少或过粗(8槽钢)等引起构件裂缝。2.在设计中未充分考虑混凝土构件在掺外加剂情况下的收缩变形。3.2材料原因1.粗细集料因施工场地狭窄,砂石料场没有进行全面清理,加之在雨季施工,并且砂石料均用装载机进行上料,致使砂石料含泥量过大,加之由于砂料加工期间,设备运转不正常,加工的集料颗粒级配不良,在混凝土施工过程中采用了不恰当的间断级配,造成混凝土收缩的增大,诱导了裂缝的产生。2.骨料粒径由于碎石加工中找不到理想的石灰岩作料场,采用了炭泥质灰岩作料场,使得加工出来的碎石块径级配不均匀,粉尘也较多,针片含量较大,使得混凝土单方用灰量、用水量增多,收缩量增大。3.混凝土外加剂在隧洞边墙底部施工中混凝土外加剂采用了红星一号速凝剂,由于市场缺货,到了边墙上部和拱顶浇筑时改用了(氯化钙),在混凝土搅拌过程中,由于施工员未严格过磅,使得早强剂掺量不当(不均匀),严重增加的混凝土不均匀收缩。4.钢材施工单位在隧洞拱顶施工中没有严格按设计要求使用国标8热轧槽钢,而使用了不符合国标的8废旧槽钢(厚度不符合国标要求),抗拉强度不够,过早疲劳,也是造成混凝土出现裂缝的原因。3.3混凝土配合比设计原因因为施工中业主提供的配合比没有做过配合比实验,是从有关混凝土配合比设计手册中随机查抄的,并且在施工过程中总共换了两种配合比,虽然两种配合比水灰比出入不大,但是施工过程中,业主过分强调水泥的用量。使得混凝土单方水泥用量较大、用水量过高,表现为水泥浆体积较大、坍落度较大,收缩量也随之增大。另外,配合比设计中砂率、水灰比选择不当造成混凝土和易性偏差,导致混凝土离淅、泌水、保水性不良,也增加了混凝土的收缩值。3.4施工及现场养护原因1.现场浇捣混凝土时,振捣或插入不当,漏振、过振或振捣棒抽撤过快,均影响了混凝土的密实性和均匀性,诱导裂缝的产生。2.大体积混凝土浇注,对水化计算不准、现场混凝土降温及保温工作不到位,引起混凝土内部温度过高或内外温差过大,混凝土产生温度裂缝。3.现场养护措施不到位,混凝土早期脱水,引起收缩裂缝。3.5使用原因外界因素混凝土养护期不到,就向隧洞拱顶回填土,且回填量过大,混凝土使用荷载超负。这也是该工程中混凝土出出裂缝的原因。4混凝土裂缝预防和处理对策裂缝的出现不但会影响结构的整体性和刚度,还会引起钢筋的锈蚀、加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲劳、抗渗能力。因此根据裂缝的性质和具体情况我们要区别对待、及时处理,以保证建筑物的安全使用。结合花坝子二级电站引水隧洞混凝土衬砌工程,究其原因不难看出,我们只要从根本上按规范设计,按规范严格施工,杜绝盲目节约投资,盲目赶工期,偷工减料,主观上提高混凝土设计施工管理人员素质,要预防混凝土裂缝的产生其实也不难。当然这里面还包含有其他技术方面的因素,在今后的工作中将会进行深入的探讨。下面就该工程中混凝土裂缝的修补处理对策提出以下一些方法表面修补法,灌浆、嵌逢封堵法。1.表面修补法表面修补法是一种简单、常见的修补方法,它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝以及深进裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料,在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂,通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。2.灌浆、嵌逢封堵法灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补,它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中,胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体,从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法,它通常是沿裂缝凿槽,在槽中嵌填塑性或刚性止水材料,以达到封闭裂缝的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯胶泥、塑料油膏、丁基橡胶等等常用的刚性止水材料为聚合物水泥砂浆。5结论裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象,它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力,影响建筑物的使用功能,而且会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影响建筑物的承载能力,因此要对混凝土裂缝结合实际、进行认真研究、区别对待,采用合理的方法进行处理,并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展,保证建筑物和构件安全、稳定地工作。参考文献1钢筋混凝土结构设计规范.中国建筑工业出版社,1999.2.2鞠丽艳,张雄.混凝土裂缝防治的两种新方法.施工技术,2002.7.3陈璐,李风云混凝土裂缝的预防和处理http//co.163.com/index_sl.htm.4水利水电工程施工组织设计手册(第三卷施工技术).中国水利水电出版社,2001.10

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