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通河县松干堤防混凝土防浪墙工程运行期裂纹产生原因及预防措施分析

时间:2025-08-03 02:28:03 浏览次数:

摘要:为减少占地,城镇区堤防工程多采用防浪(洪)墙型式。运行期有些地区防浪(洪)墙工程出现规律性竖向裂纹。本文以通河县松干堤防一期防浪墙工程为例进行初步分析、探索,并提出建议性预防措施。

关键词:防浪墙;运行期裂纹;产生原因及预防措施

一、问题的提出

通河县松花江干流堤防一期防浪墙工程,总长1500米,墙厚0.20米,地上墙高1.20米,地下高度2.50米,内外填土基本等高,基础为均质黄粘土,纵向跨度15米,为单一倒T型中立结构。该工程1999年10月完工。第二年运行良好,第三年春发现防浪墙全段墙体逐渐出现间隔3~5米竖向裂纹。裂纹上宽下窄,地面以下渐无,墙内外侧裂纹基本对应出现。裂纹宽度小于2毫米。据了解,黑河、同江、富锦堤防防浪墙也有类似情况发生。

二、原因分析

针对出现的这种现象工程验收各方有几种不同意见:一种意见认为防浪墙纵向分缝15米间距过大,由于地基不均匀沉陷造成墙体竖向裂纹。第二种意见认为是由于施工期混凝土配合比控制不好、养护条件差,水泥水化热作用造成混凝土在空气中硬化时体积变化较大而出现的裂纹。笔者不赞同上述二种看法。

首先,该防浪墙工程基础均匀、坚实;两侧填土基本等高,土压力对称;墙体断面单一,无不均匀荷载且自重较轻;分缝跨度15米,符合温度缝、沉陷缝设置间距设计规范要求;砼标号C20及钢筋配置均为通常设计情況;且未经历过洪水,不具备第一种意见即由不均匀沉陷产生结构性破坏的内外因素。其次,对第二种意见,水泥水化会释放大量水化热,导致混凝土内胀外缩,在混凝土内部产生压应力,表层产生拉应力,当表层温度拉应力超过混凝土的允许抗拉强度时,产生裂缝形成表面裂缝。但对于薄壁混凝土结构,由于散热较快,温升不高,内胀外缩变化很小,不致产生裂缝⑴。况且水泥水化热作用引起体积变化产生的裂纹发生于施工期混凝土硬化过程,而该防浪墙工程裂纹产生于工程完工1年以后,为工程运行期产生的裂纹,在发生时间上亦不同。

笔者分析认为,该防浪墙工程的裂纹是因防浪墙外露表面面积过大,即体表比较小,受外界气温高、湿度小、结构表面日照影响,导致墙体混凝土湿度变化引起的混凝土干缩应变而产生的。

防浪墙墙体在运行初期,墙体混凝土含水量较大,由于外露部分表面积较大,随着运行期的延长,墙体含水量逐渐减少,以至混凝土逐渐干缩。同时墙体受内部水平布置钢筋约束,阻抗混凝土收缩,使混凝土内部产生水平向拉应力。当拉应力超过混凝土极限抗拉强度时,便在薄弱处开裂,形成竖向裂纹。开裂后由于开裂松驰使裂纹周围一定范围混凝土拉应力一定程度地减少,因此才会出现间断裂纹。又由于混凝土受施工条件影响使干缩程度及抗拉强度大小有所不同,以致会出现间隔距离不等的裂纹。

有的同志指出如果是混凝土干缩应变产生裂纹的话,应该有水平向裂纹出现。笔者认为该工程墙体未产生水平向裂纹的原因是由于墙体不高(小于竖纹宽度),且受地面埋土湿度的补给影响,混凝土竖向干缩应变较小,产生的混凝土竖向拉应力不足以形成水平向裂纹。

三、预防措施

混凝土干缩应变产生的裂纹虽未使防浪墙工程整体结构受到破坏,不影响工程正常使用,但使混凝土使用寿命缩短,因此需予以重视。在设计和施工中需考虑预防措施,建议对体表比较小的薄壁型外露混凝土结构在施工期采用补偿收缩水泥、掺用膨胀剂,长期湿养护及完工后表面刷保水涂料等措施予以防治。需要说明的是,对大体积结构以及位于水下、与水接触、填土覆盖的工程可不考虑湿度作用⑵。混凝土的这种干缩应变在《水工混凝土结构设计规范》(SL/T191-96)11.1.5条款也有概况性的说明。对重要结构,宜由试验或专门研究确定。

四、结束语

对防浪墙等薄壁混凝土干缩应变产生破坏的预防措施在工程设计和施工中应予以考虑。具体预防措施还需在实践中

不断总结经验。

参考文献:

[1]袁光裕.水利工程施工.北京:中国水利水电出版社,1996年6月

[2]中华人民共和国水利部.水工混凝土结构设计规范SL/T191-96.北京:中国水利水电出版社,1997年3月

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