水利工程引水涵洞裂缝原因及补修方法浅析

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 水利工程引水涵洞裂缝原因及补修 方法浅析 摘要：本文根据自己从事隧道 施工和水工施工多年的经验，对水利工 程引水涵洞裂缝产生的原因进行了总结， 主要有物理原因，化学原因，力学原因 和施工原因，并根据裂缝所处围岩环境 的不同提出一些裂缝修补方法。 中国论文网 /2/view-12895156.htm 关键词：水利工程；引水涵洞； 裂缝原因；修补方法 Abstract: this paper according to their own engaged in tunnel construction and hydraulic construction years of experience on water conservancy project water diversion tunnels cracking reason is -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 summarized, the main physical reasons, chemical reason, mechanical reason and construction reason, and according to the cracks in the different environmental surrounding rock to put forward some crack repair methods. Keywords: water conservancy projects; Water diversion tunnels; Crack causes; Repair methods 中图分类号： TV 文献标识码： A 文章编号： 水利工程引水涵洞存在裂缝是水 利工程引水涵洞最常见的病害，导致其 产生的原因是多方面的，但是，就本人 多年的工作经验和总结，我认为最主要 的原因就是化学原因，物理原因，力学 原因和施工原因，本文将详细有重点的 探讨有关原因，并提出相应的修补方法。 一、水利工程引水涵洞裂缝病害 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 的原因 1、工程引水涵洞裂缝病害的化 学原因 工程引水涵洞裂缝病害的化学原 因主要是指构成涵洞钢筋混凝土碱骨料 的化学反应和钢筋的锈蚀化学反应。 1）水程引水涵洞裂缝病害的碱 骨料化学反应 钢筋混凝土内部的碱骨料反应主 要是指水泥中的碱性材料与活性的水泥 成分的碱性化学反应，具体来说主要是 一些化学水和反应，比如氢氧化钙和二 氧化硅的反应等，在有水的条件下 ， 氢氧化钙溶于水中形成碱性的水溶液， 这也正是引水涵洞所提供的不利的条件 之一，在这样的水溶液中，二氧化硅属 于酸性氧化物，二者反应，生成硅酸凝 胶物质，这种物质在不同的温度下变形 较大，温度高时会膨胀，使得混凝土开 裂，在缓慢而又时间长的化学反应下， 混凝土表面会因为膨胀原因产生一些不 规则的细小的众多的裂缝，裂缝的深度 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 是随着时间和反应不断加深加宽的，最 终形成我们肉眼所能看见的涵洞壁上的 裂缝，严重影响涵洞的耐久性和使用寿 命，所以在选择涵洞用水泥时一定要选 择优质骨料和低碱含量的水泥，施工时 要适当的降低水灰比。 2）工程引水涵洞裂缝病害的钢 筋锈蚀化学反应 在水利工程涵洞中，钢筋的锈蚀 主要化学反应包括两种，一种是电化学 反应，另一中时氯离子化学反应。 钢筋的锈蚀主要是由于涵洞臂初 衬砌的保护层厚度不够，表面出现一些 细小的裂缝后，钢筋就被裸露了出来， 在空气，水，钢筋和一些电介质共同存 在的条件下，发生电化学反应，由于是 水里涵洞，所以水和空气的条件很容易 被满足，再者混凝土里的一些活性物质 和钢筋自身的碳元素，都可以作为电介 质，这样就加快了钢筋的锈蚀速度，再 者，锈蚀后的生成产物氧化铁能加快钢 筋的锈蚀，所以钢筋的锈蚀最主要的原 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 因就是电化学反应。 钢筋的另一种锈蚀就是氯元素主 导的化学反应，这种反应时一种循环不 断的化学反应，从长期的角度来看，对 钢筋时非常不利的。 由于钢筋的锈蚀使得钢筋的受力 能力减弱，被拉长或者拉断，导致涵洞 裂缝的宽度和深度进一步的加大，所以， 通常采用低氯元素含量的水泥和把保护 层加厚的措施来防止这样的钢筋锈蚀。 2、工程引水涵洞裂缝病害的物 理原因主要是指温度裂缝 工程引水涵洞裂缝病害的物理原 因主要是指温度裂缝原因。 工程引水涵洞温度裂缝中，温度 的产生原因主要有因为水泥的水化反应 产应放热引起的温度变化和外界自然气 候引起的温度变化。 通常水利工程涵洞使用的水泥材 料的水化反应放热不会导致温度裂缝， 因为水利工程涵洞不算是大体积混凝土 工程，水化反应的热量少而起很快就被 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 消散在周围了。通常引起水利工程涵洞 裂缝的最主要温度因素是气候的变化和 水的因素，因为在水与空气交界处，有 水的地方涵洞的温度明显会低于无水的 地方，水的比热容较大，夏季表现的极 为明显，再者就是冬季冻融循环的影响 都能导致涵洞裂缝的发展，虽然涵洞设 置有一些温度伸缩缝，但是对于水与空 气交界处的裂缝防止却是有一定难度的， 通常是在设计时通过考虑温度力来进行 配筋来防止这种裂缝的发生。 3、工程引水涵洞裂缝病害的力 学原因 工程引水涵洞裂缝病害的力学原 因主要是指结构设计配筋和荷载作用原 因。 工程引水涵洞在界面梯度变换初 的配筋至关重要，界面变化会发生应力 集中现象，这对配筋来说是一种挑战， 因为受力复杂，计算时误差会增大，配 筋不准确，在环境改变时容易产生裂缝， 通常是因为配筋少而成为薄弱环节的涵 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 洞壁会发生开裂现象。 更常见的现象是衬砌之外的围岩 因为受力复杂的变换，为了建立新的平 衡，会发生围岩想涵洞内部收缩，导致 原有配筋受力超载，钢筋被拉长，导致 混凝土开裂，在长时间的作用下会由于 徐变的因素，钢筋疲劳吗，裂缝加宽。 通常会通过精确计算受力模型， 提高配筋率，构造措施和加粗钢筋等措 施来防范于未然，在设计阶段将这些因 素规避。 4、工程引水涵洞裂缝病害的施 工原因 工程引水涵洞裂缝病害的施工原 因主要是保护层厚度原因，施工缝处理 原因，温度变形缝留设位置原因和施工 材料以及主体养护原因。 工程引水涵洞壁的衬砌保护层厚 度一定要做到位，做不到位，初衬砌和 二次衬砌的钢筋都会在表面裂缝的影响 下别锈蚀，使得裂缝发展更迅速，影响 使用寿命。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 工程引水涵洞施工缝处理不当， 会使得水直接通过施工缝处进入衬砌内 部，对衬砌以外的土体或者岩体进行溶 蚀，土体体积膨胀，使得衬砌裂缝变得 更大，再者会腐蚀钢筋，使其受力承载 力减小，被拉伸增加裂缝宽度。 温度变形缝以及沉降缝的留设都 要按照构造和规范要求来设置。 施工材料的选取和应用对工程质 量的影响是十分巨大的，它主要抓住水 泥的选用和钢筋的用量，水泥要用低碱 含量和无氯水泥，且水泥的强度一定要 保证，钢筋的用量一定要保证其受力要 求，一定不能有偷工减料现象，这不仅 使得裂缝发生概率增大还将会造成工程 质量不达标。 二、水利工程引水涵洞裂缝的补 修方法 1、使用拉杆锚固法 如果涵洞的岩体较好，可以使用 锚杆加固。从衬砌内侧向围岩内打入一 定数量和深度的锚杆，视情况可以选择 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 金属锚杆和水泥砂浆锚杆，把不稳定的 岩体固定在稳定的岩体上，提高围岩的 粘结力，形成具有一定厚度的拱结构， 同时还可以把水平方向的岩层串联在一 起进行工作，共同承载力的作用，同时 将破碎的岩体整体化，提高围岩稳定性， 减小对衬砌的压力，从而稳定裂缝，裂 缝稳定后在对裂缝进行净化处理，然后 用水泥砂浆进行裂缝的缝补，从而将裂 缝从根本到外表的进行补修。 2、注浆加固法 向松动的岩体中注入水泥浆和化 学浆液，通常使用的是膨胀水泥，能有 效的将岩体挤密，同时对围岩中的地下 水排除，防止地下水的侵入，破坏衬砌 和注入浆体的硬化结合。这种情况适用 于地质情况相对良好的围岩段的涵洞裂 缝的修补。 3、更换衬砌 如果裂缝相当的严重，需要进行 衬砌的更换，才能达到修护的目的。通 常可以使用压浆加固岩体或者土体，使 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 得衬砌外部结构稳定，并形成拱形受力 体，稳定围岩变形，对已经稳定的围岩， 其对应的地方使用嵌补加固法在缝口处 采用水泥砂浆或者环氧树脂砂浆等进行 嵌补。对于更加严重的发生位移的裂缝 可以采用喷锚加固法进行局部加固，还 可以使用套拱加固法进行加固。对与衬 砌损坏严重已丧失承载力的用其他的整 治手段都难达到结构稳定的要求，可以 对全拱更换衬砌，同时