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水利科研东北水利水电2012年第2期

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[文章编号]1002-0624(2012)02-0046-03

三湾水利枢纽工程混凝土裂缝研究

舒铁，李国栋，曹刚

(辽宁省水利水电勘测设计研究院，辽宁沈阳110006)

[摘要]通过对三湾水利枢纽工程所出现的混凝土裂缝成因进行研究分析，认为主要是由于内外温差引起的温度应力、地基岩石卸荷松弛变形和固结灌浆抬动等多种因素所导致的裂缝；对裂缝的处理给出了具体实施方案，采用化学灌浆并凿槽配置限裂钢筋；对今后该工程混凝土施工的防裂措施进行了讨论总结，要从结构设计、原材料选用、施工过程温度控制、后期混凝土养护等多方面共同工作，以避免或减少裂缝的发生。

[关键词]三湾水利枢纽；混凝土裂缝；温度应力；化学灌浆

[中图分类号]TV698.2+31[文献标识码]A

1混凝土裂缝

三湾水利枢纽工程位于辽宁省丹东市爱河干流下游，主要以承担丹东市城市供水为主，兼顾发电。三湾水利枢纽工程规模为大(2)型，水库总库容1.54亿m3,主要包括挡水坝段、取水坝段、泄洪闸、电站厂房和取水泵站等建筑物。工程于2009年初开工建设，预计2012年底竣工。

2009年汛期后，发现泄洪闸和挡水坝段出现混凝土裂缝。每孔泄洪闸、坝段由下部溢流堰和上部闸墩组成，溢流堰为开敞式平顶堰，上、下游方向长30.5m,平行坝轴线方向宽18.6m,溢流堰体最小厚度为2.8m,已浇筑混凝土厚度2.0m。每个挡水坝段平行坝轴线方向长16.0m,上、下游方向底宽约15.0m,最大坝高约25.0m,已浇筑混凝土厚度10.0m。其中13号、14号泄洪闸、坝段溢流堰体浇筑层水平面中部出现垂直坝轴线方向的贯穿性裂缝，缝长约30.5m,缝深约1.0m,缝宽小于1.0mm。15~20号泄洪闸、坝段堰体距上游面约10.0m处，浇筑层水平面各出现一条平行坝轴线方向的局部表面裂缝，裂缝长度约9.0m,缝深约

0.1m,缝宽小于1.0mm。28~30号挡水坝段各出现1~2条竖向、垂直坝轴线方向裂缝，裂缝均位于坝段上游面，缝长约4.0m,缝深为1.0m,缝宽小于1.0mm。

2裂缝成因分析

混凝土裂缝成因复杂，多种因素相互影响，对工程裂缝，从混凝土原材料、仓面浇筑质量、地基条件和温度应力等方面进行了分析。

1)原材料及施工质量。采用PO42.5级普通硅酸盐水泥，未掺加粉煤灰和抗裂剂，导致混凝土内部水化热温升过高。混凝土浇筑过程中以振捣代平仓，漏振；分段浇筑时，接头部位漏振；混凝土表面局部存在蜂窝、麻面，裂缝部位混凝土芯样存在骨料分离、胶结不良、气泡等，影响了混凝土质量，增加了混凝土开裂的可能性。

2)地基条件。13号、14号泄洪闸、坝段地基处于强风化囊区，强风化岩软化后易引起坝基不均匀变形。基础高低起伏很大及岩石有尖角，易引起应力集中。坝基开挖后，浅表层岩体可能出现卸荷松弛现象，建基面附近的不均匀残余变形对混凝

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土浇筑层产生顶托作用，混凝土开裂与卸荷松弛变形有一定关系。坝段基础进行了加密、加深固结灌浆处理，固结灌浆浆液对浅表基岩中水平裂隙产生压力充填作用，相对抬升岩面，沿片岩条带产生垂直向上的不均匀顶托力，在混凝土表面产生附加拉应力，固结灌浆是混凝土裂缝产生的诱发因素。其它坝段建基面以弱风化花岗岩为主，地基条件较好，裂缝多为局部表面裂缝，所以13号、14号泄洪闸、坝段的贯穿性裂缝和不良地基条件有很大关系。

3)温度作用。混凝土的温度变化，引起混凝土体积变形，如变形受到地基或内部约束便产生温度应力。当温度应力为拉应力并超过混凝土的抗拉强度时，就产生裂缝。浇筑层内部的温度应力主要受水化热温升控制，表面温度应力主要受内外温差控制，当表面被上层混凝土覆盖后，受之影响，拉应力迅速降低，并转化为压应力。

该工程出现裂缝的坝段浇筑时间在春、夏季，白天气温较高、昼夜温差大，施工过程中未采取有效措施降低浇筑温度、减少混凝土水化热温升，混凝土内部温度过高。浇筑后拆模时间过早，混凝土表面未进行保护，汛期停工没有继续向上浇筑新混凝土。泄洪闸溢流堰体初期浇筑层厚度为2m,薄层混凝土受基岩约束也较大。所以由内外温差和基础温差共同作用引起的温度拉应力，是导致混凝土裂缝的主要原因。

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