水工隧洞混凝土裂縫分析及加固研究

蒲海東

摘 ?要：最近幾年，在我國(guó)科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的背景下，在建設(shè)工程中水工隧洞工程施工技術(shù)不斷提高。在水工隧道混凝土結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中主要的質(zhì)量問(wèn)題是裂縫，導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)承載能力和耐用性的降低和內(nèi)部抗拉鋼筋的磨損，減少了結(jié)構(gòu)部件的使用壽命，并造成了嚴(yán)重的安全隱患。本文分析了施工階段的裂縫原因，并提出了相應(yīng)的控制措施。對(duì)于水工結(jié)構(gòu)中的裂縫，鋼板和新型碳纖維材料用于加固混凝土結(jié)構(gòu)，并增加結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，以此來(lái)確保整體結(jié)構(gòu)的安全。

關(guān)鍵詞：水工隧洞;混凝土裂縫分析;加固研究

引言

在進(jìn)行隧洞混凝土施工過(guò)程中，通常情況下混凝土材料的選擇應(yīng)用情況會(huì)直接影響到工程施工質(zhì)量，使得混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力發(fā)生變化，容易在表層集中出現(xiàn)裂縫，嚴(yán)重的還可能會(huì)出現(xiàn)貫穿裂縫，不僅影響了結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，同時(shí)也直接影響了混凝土結(jié)構(gòu)的正常使用。

1水工隧洞裂縫概述

在水工隧洞施工過(guò)程中，出現(xiàn)裂縫主要有兩種類(lèi)型，水力隧道伸縮縫處的漏水和隧道的深層裂縫。伸縮縫滲水主要原因可能是膨脹縫在施工過(guò)程中未得到有效處理，或在進(jìn)出混凝土路面施工過(guò)程中未采取相應(yīng)的熱防護(hù)措施，溫度的差異容易造成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。對(duì)于深度的裂縫，主要是由于在進(jìn)行混凝土支架施工過(guò)程中，建筑材料的水化造成的，導(dǎo)致了裂縫的出現(xiàn)。目前，裂縫已成為水工隧道施工中相對(duì)普遍的質(zhì)量缺陷，必須采取有效措施來(lái)控制隧道中裂縫的形成。在水工隧道的長(zhǎng)期運(yùn)行中，它必須承受諸如水壓、圍巖壓力、溫度應(yīng)力和主壓力之類(lèi)的復(fù)合載荷。混合荷載會(huì)在水工隧道的凝結(jié)結(jié)構(gòu)中造成裂縫。此外，人們對(duì)建筑物安全性和環(huán)保性的要求也在不斷提高。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較低的建筑物不能滿(mǎn)足人們的建筑安全要求。對(duì)于破裂或無(wú)法滿(mǎn)足工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求的液壓隧道，必須采取有效地步驟進(jìn)行升級(jí)，裂縫的預(yù)防和控制可以有效減少液壓隧道中裂縫的形成。水工隧道中混凝土的裂縫是不可避免的工程問(wèn)題。加強(qiáng)預(yù)防和避免伸縮縫滲水的水工隧道成為另一項(xiàng)技術(shù)挑戰(zhàn)。

2水工隧洞混凝土裂縫分析

2.1外力荷載引起的裂縫

在進(jìn)行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工的過(guò)程中，結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的界面彎矩以及剪力等會(huì)直接影響到鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的整體受力情況。由于結(jié)構(gòu)所受到的內(nèi)力不同，裂縫呈現(xiàn)出的形態(tài)也勢(shì)必會(huì)有很大的不同。首先，彎曲裂縫。對(duì)于此種裂縫來(lái)說(shuō)，是因?yàn)閮牲c(diǎn)對(duì)稱(chēng)的荷載作用，從而出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)彎曲的現(xiàn)象，這是由于外荷載較大所引起的;其次，受拉裂縫。對(duì)于此種裂縫來(lái)說(shuō)，一般會(huì)出現(xiàn)在構(gòu)件處，主要表現(xiàn)為延伸擴(kuò)展的結(jié)構(gòu)裂縫，對(duì)于此種裂縫來(lái)說(shuō)，往往對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生較大的破壞，其產(chǎn)生原因主要是由于構(gòu)件所受到的張拉力超過(guò)了混凝土結(jié)構(gòu)的極限抗拉強(qiáng)度;最后，受壓裂縫。受壓裂縫是現(xiàn)階段混凝土結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中最為常見(jiàn)的裂縫形式，對(duì)于此種裂縫來(lái)說(shuō)，主要是由于在軸向壓力的作用之下，壓應(yīng)力超過(guò)了混凝土自身的抗壓強(qiáng)度，這也就導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)應(yīng)力直線下降。

2.2溫差太大的原因

如果溫度變化幅度太大，會(huì)導(dǎo)致襯砌混凝土收縮產(chǎn)生裂縫。當(dāng)隧洞通風(fēng)條件不好時(shí)，溫度過(guò)高不利于散熱，這種情況常見(jiàn)于南方水工隧洞施工，隧洞一直處于高溫狀態(tài)，溫度升高的同時(shí)會(huì)有水分的蒸發(fā)和冷卻，混凝土難以保持良好的狀態(tài)，整個(gè)施工環(huán)境和混凝土的溫度變化導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。

3水工混凝土裂縫控制措施及加固分析

3.1建立起完善的裂縫防治措施

對(duì)于水工混凝土裂縫來(lái)說(shuō)，其產(chǎn)生原因具有多樣化的特點(diǎn)，為了可以有效保證水工施工的整體合理性，并且保證水工結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)行，應(yīng)該建立起完善的裂縫防止措施。在對(duì)裂縫的危害性進(jìn)行評(píng)估以及分析的時(shí)候，應(yīng)該注意應(yīng)用施工現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)、數(shù)學(xué)模型監(jiān)控以及結(jié)構(gòu)計(jì)算分析等多種方式，積極將智能化以及數(shù)字化的技術(shù)引入到水工建設(shè)工程當(dāng)中，通過(guò)這種方式來(lái)盡量降低結(jié)構(gòu)裂縫出現(xiàn)的可能性。同時(shí)，還應(yīng)該注意應(yīng)用小波分析、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)法等等多種方式來(lái)對(duì)工程建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行確定，將其當(dāng)作建立起完善裂縫防止措施的重要依據(jù)。

3.2溫度的控制

在水工隧道混凝土施工中，形成的裂紋的通常是由溫度所引起的。因此必須降低進(jìn)入儲(chǔ)存?zhèn)}庫(kù)的混凝土的溫度，添加冰塊減少攪拌過(guò)程中混凝土水化熱的反應(yīng)，可以降低混凝土的溫度。還需要減小混凝土內(nèi)部和外部之間的溫差。在混凝土攪拌過(guò)程中，水合反應(yīng)將釋放出大量的熱量，很容易導(dǎo)致混凝土的表面溫度不均勻?qū)е铝鸭y。在鑄造過(guò)程中，只要避免溫度不均勻，就可以最大限度地減小溫度應(yīng)力減小破裂的可能性。國(guó)外在分析大量混凝土?xí)r特別注意混凝土材料的選擇，就溫度升高而言，大多數(shù)外國(guó)都使用預(yù)冷或噴水冷卻。研究如何有效地提高我國(guó)混凝土結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性和防水性，將通過(guò)合理化促進(jìn)混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展，從而有效地防止裂縫的形成。

3.3施工階段引水隧洞混凝土裂縫防治措施

在工程施工階段混凝土裂縫防治可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行控制：①澆筑材料的選取及質(zhì)量控制。②施工工藝質(zhì)量控制。③施工環(huán)境溫度控制。④新技術(shù)的使用。澆筑材料是保證引水隧洞混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量達(dá)標(biāo)的基本條件，科學(xué)合理的材料選取及配比可以保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的同時(shí)具備一定的經(jīng)濟(jì)性。施工工藝質(zhì)量控制是將設(shè)計(jì)方案轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)，沒(méi)有較好的施工工藝質(zhì)量控制，再好的設(shè)計(jì)方案也難以達(dá)到預(yù)計(jì)的目標(biāo)，因此，在引水隧洞混凝土襯砌施工過(guò)程中應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照施工工序進(jìn)行，使用多種運(yùn)輸工具完成混凝土的運(yùn)輸，使用跳倉(cāng)澆筑的方式防止混凝土澆筑過(guò)程中溫度較高，混凝土材料的振搗必須充分不可漏振也不可過(guò)振，完成混凝土澆筑工作后，需要對(duì)混凝土表面抹光壓實(shí)并按照要求進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，我國(guó)建設(shè)施工廣泛的應(yīng)用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用取得了較為理想的效果，有效地提高了建筑結(jié)構(gòu)的整體安全性。在水工隧道的施工中，裂縫是一個(gè)長(zhǎng)期存在的問(wèn)題，這勢(shì)必會(huì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的整體安全性和穩(wěn)定性產(chǎn)生一定的影響，因此本文詳細(xì)地分析具體問(wèn)題和分析裂縫的原因，并且對(duì)結(jié)構(gòu)加固和預(yù)防提供了一些有效地措施和應(yīng)對(duì)方法。

參考文獻(xiàn)

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