某泵站廠房混凝土裂縫成因分析與控制

呂子丹

1工程概況

某大型泵站位于盤山市盤山縣境內、遼河、大遼河的下游,工程主要建筑物包括導水路、防洪閘、防洪大堤、穿堤涵洞、連接段、壓力池、前池進水閘、壓力池排水閘、壓力池進水閘、泵房、排水閘、排水前池、變電站等。其配套工程主要有防洪節制閘、南塘抽水站改造、導水路擴建及其橋面加寬、樞紐永久用電、灌溉輸水干渠及建筑物配套工程、新開河堤防等等。根據國家防洪標準[1],工程等別為三等,主要樞紐建筑物按三級設計,圍堤防洪標準依據遼河整治規劃設計確定為50年一遇。

項目前期的安全鑒定指出,廠房主體結構存在多處裂縫,同時由于泵站主廠房的傾斜產生的側向荷載全部作用在副廠房,使副廠房的部分墻體產生斜向裂縫。對運行生產人員及設備均有嚴重的安全隱患。受廠房傾斜的影響,吊車軌道已經變形,導致吊車在安裝場一段無法正常工作,嚴重影響了設備的吊裝檢修及泵站的結構安全性、耐久性和使用功能,對泵站的運行帶來了安全隱患。

2泵站廠房裂縫現狀及成因分析

2.1 廠房裂縫現狀

泵站主廠房為地下一層大體積混過凝土結構及地上一層磚混結構。近幾年泵站在運行中混凝土結構出現不同程度、不同形式的裂縫。泵站主廠房安裝間段自南向北出現傾斜,傾角約有80°,出現約10cm～12cm寬的裂縫,上下錯位約有15cm。因此導致了北側的1號泵泵體嚴重傾斜,轉軸出現彎曲,泵體上下難以同心運轉,這樣水泵運轉時,對一側的導瓦產生磨損,為以后水泵的正常運行帶來隱患。在變形縫處,水平位移產生的裂縫寬度約有5cm,豎向位移產生的錯移約有5cm～8cm。

2.2 裂縫成因分析

(1)地基的不均勻沉降。

該泵站建于老河道內的淤泥質河灘地上,底層巖性為耕土、粉質粘土。這種土質地基承載力較小。由于該工程開工時,工期時間特別短,所以對地基沒有做到充分的處理,造成地基不均勻沉降,以往也有類似工程發生同樣問題[2],致使泵站墻體產生了斜裂縫,且裂縫大多是貫穿裂縫。

(2)水泥水化熱。

新開河泵站地下結構部分為大體積混凝土,水泥的澆筑過程中會產生大量的水化熱,內部溫度不斷升高而表面溫度散熱較快,就會產生溫度應力,當溫度應力大于混過凝土的抗拉強度時,混凝土就會產生裂縫。這就是大體積砼容易產生裂縫的主要原因。

(3)外界氣溫變化。

大體積砼在施工期間,外界氣溫的變化對大體積砼的開裂有重大影響。新開河泵站的主體施工期為冬季,地處遼寧的西部,冬季室外最低氣溫大多為零下10℃～20℃,因此當外界氣溫下降,尤其是驟降時,大大增加混過凝土的內外溫度差,產生溫度應力,造成混過凝土出現裂縫。

(4)混凝土的收縮變形。

新開河泵站地下結構內安裝水泵等一些重要的機器設備,所以對結構的抗滲要求尤為嚴格。有時會采用低水灰比的混凝土,這種混凝土結構致密,外界水分很難滲入補充,在這種條件下開始產生自干收縮,首先引發表面裂縫,隨后引發內部裂縫。

當然,從廠房結構裂縫的分布及裂縫發展趨勢分析,廠房的大多數貫穿性裂縫由低級不均勻沉陷決定。沉陷導致裂縫的出現及延伸,致使整體結構變形、甚至發生局部的扭轉現象。因此解決廠房裂縫、提高結構安全性的最主要問題,就是解決地基問題。同時,考慮將淺層裂縫進行處理、包括鋼筋銹蝕、外露等問題的處理。

3結構裂縫治理措施

3.1 工程結構裂縫治理原則

混凝土裂縫一般可以分為無害裂縫和有害裂縫。對于各種裂縫的治理措施,應考慮遵守以下基本原則。

(1)無害裂縫的治理。

無害裂縫一般寬度小于0.2mm,對結構安全沒有影響,治理原則上只需進行表面修補即可。常用的方法是在混凝土裂縫的表面涂刷無機防水涂料。

(2)有害裂縫的治理。

對于有害性裂縫,應糙率以下基本原則。

①分析裂縫狀態,當混凝土的強度達到設計要求、結構變形基本穩定且裂縫無發展,可考慮治理有害裂縫;②處理裂縫,要充分考慮到結構防水、結構穩定及安全耐久性能的要求,注重長期利益和效率;③處理裂縫時,主要保護好整體結構(主體結構)不受破壞,同時盡量覆蓋裂縫部位;④應采用注漿和封縫相結合的辦法,注漿材料和封縫材料要滿足防水耐久性的要求,選用的材料何具體的施工技術必須安全可靠。

3.2 泵站結構裂縫治理措施

在充分收集了廠房混凝土結構的施工資料、溫控措施、結構設計圖紙及主要建筑材料后,在充分調查了全部裂縫的狀態和規律后,依據相關技術規范及標準,擬定了本次除險加固工程的主要技術方案及工程范圍。

(1)對于引起廠房裂縫的泵站主廠房及副廠房基底采用C.G.S樁基加固處理,提高地基承載力,控制泵站主、副廠房的沉降變形在允許范圍內,使泵站主廠房趨于穩定。

(2)對地下混凝土墻上一些大面積的裂縫,將破損混凝土鑿除15mm,清除已銹蝕的鋼筋網,周邊布置鎖口錨筋,中間布置加強錨筋及鋼筋網,涂刷新舊混凝土界面膠XH130A/B,澆筑混凝土。

(3)對于結構裂縫,可使用灌漿法。將水泥或化學漿液如環氧漿加壓注入裂縫中,能和混凝土較好的結合,增強結構整體性。若裂縫較寬大,可對混凝土裂縫處鑿八字形槽,再用水泥或漿液筑入。

4結語

裂縫是混凝土結構中普遍存在的一種現象,它的出現不僅會降低建筑物的抗滲能力,影響建筑物的使用功能,而且會引起鋼筋的銹蝕,影響建筑物的承載能力。裂縫雖然不能避免,但是要嚴格預防和控制。對于有危害型裂縫,應盡早發現、盡早處理,防止裂縫的延伸與擴大,最終破壞整體結構。本文針對某大型泵站廠房裂縫的治理提出了治理措施,在工程實施后取得顯著效果,為今后類似工程提供參考借鑒。

參考文獻

[1] 防洪標準(GB50201－94)[S].1995,1.

[2] 王立新.水電站引水隧洞襯砌混凝土裂縫成因及防治措施[J].中國水運,2009,9(5):149～150.

[3] 王星梅.大型泵站防裂技術研究與實踐[D].河海大學,2005,9.

[4] 李剛,葛修彬,趙殿奎.地下室混凝土裂縫的綜合控制[J].混凝土,2011,4:139～143.