厂房机组基础混凝土裂缝处理施工技术

唐光焰

中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司

【摘 要】 新疆地区水电站厂房项目施工中，厂房机组段基础底板混凝土浇筑后，厂横方向出现裂缝的分析及处理方法，为了确保结构混凝土的施工质量，采用化学灌浆方案处理裂缝，通过钻芯取样，灌浆效果良好，质量合格。厂房基础裂缝化学灌浆工艺简便、快速施工、保证了混凝土实体质量，缩短工期、节约成本，总结出的化学灌浆裂缝处理施工技术成果值得推广。

【关键词】裂缝处理；裂缝分析；施工工艺；技术研究。

1工程概况

1.1概述

电站厂区建筑物主要包括主厂房、中控室副厂房、GIS开关站、出线平台、主变压器场及尾水渠等。主厂房由主机间、安装场和卸货平台组成，总尺寸为95.00m×21.10m×39.30m（长×宽×高），其中主机间长64.0m，安装场长20m，卸货平台长11m。厂内布置4台40MW混流式水轮发电机组。

厂房机组段基础底板混凝土全部浇筑完成，混凝土养护采取土工布覆盖洒水养护， 3#机基础底板浇筑完后及时排查发现厂横方向出现一条裂缝，经过现场混凝土取芯、钻孔孔内摄像和测缝仪器量测以及现场观察，初步分析形成裂缝主要原因为：

（1）由于混凝土浇筑后，3#白天温度最高35℃，夜间温度22℃，温差13℃，混凝土在硬化期间，水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，使温度表面和内部温度差较大，当温度产生非均匀的降温差时，可能导致混凝土表面急剧的温度变化而产生较大的降温收缩，表面受到内部混凝土的约束，产生较大的应力，由于混凝土早期抗拉强度较低，因而出现的收缩形成温度裂缝。

（2）三级配混凝土浇筑采用溜槽入仓方式斜面法从上游向下游方向推进浇筑，每层厚度控制在50cm以下，振捣使用Φ70振捣棒和Φ100高频振捣棒，塌落度控制在180mm，施工过程由于下料地点、高度和分层厚度、塌落度变化问题等原因可能出现裂缝。

1.2 裂缝情况

2020年5月30日下午，在3#机组段基础底板发现一条纵向裂缝，裂缝范围为厂纵0-030.0~厂纵0-045.00，厂横0+003.65~厂横0+004.15。 2020年5月31日下午，对3#机组底板基础裂缝的位置、宽度和深度进行测量，裂缝的宽度和深度利用TC-F01裂缝检测仪进行，裂缝的位置、宽度和深度见下图：

图1 3#机底板基础裂缝图

2020年6月3日下午，利用钻芯机对3#机组的3-1#、3-2#裂缝位置进行骑缝钻芯取样，检测裂缝深度，取样深度20cm左右，未能清晰看见底部情况。

2020年6月5日上午，在3#机组底板基础的3-2#裂缝位置利用100B轻型潜孔钻骑缝钻孔，孔深1.7m，孔径75mm，并进行孔内摄像，因裂缝较小，潜孔钻钻进破坏混凝土的完整性，图像模糊清。在3#机组3-4#裂缝和3-5#裂缝中间有一预埋灌浆管，裂缝从中穿过，将PVC管剖除，发现裂缝深度在20cm左右，未向下延伸。

2020年6月13日会后，采取手风钻沿裂缝打斜孔压水判断其孔深，可能因为灌浆后对裂缝已经封闭或为浅层裂缝。后采用取芯工程钻机加水磨金刚石钻头进行取芯钻孔，通过取芯和压水检查，裂缝大多为浅层裂缝。综上方法检测裂缝深度。故经过四方现场研究后决定3#机底板混凝土为了确保质量，裂缝按贯通缝方案处理，Φ25@20cm钢筋网，L=1.5m，缝面布置Φ150半圆管化学灌浆后进行压水或取芯检查。

1.3 裂缝照片

图3 3#机裂缝照片

1.4混凝土温度裂缝

温度缝的分类根据裂缝的深度来划分（通过灌前取芯来判断和测缝仪器等）裂缝类型：

⑴表层裂缝：深度小于等于钢筋保护层厚度的裂缝。表层裂缝按裂缝宽度又分为三类：

①裂缝宽度＜0.1mm 为 A类裂缝；

②裂缝宽度0.1mm~0.2mm 为B类裂缝；

③裂缝宽度≥0.2mm 为C类裂缝。

⑵深层裂缝：深度大于钢筋保护层厚度的裂缝。深层裂缝分成二类：

①无渗水的为干缝；

②有渗水的为湿缝。

根据目前厂房机组底板出现裂缝情况，以及通过钻斜孔压水、钻孔取芯、测缝仪器检测后，发现裂缝发展深度非垂直方向，通过各类方法检测后深度不一。为确保混凝土实体质量，根据现场情况及四方综合意见按贯穿缝采取化学灌浆处理。

2 施工准备

2.1现场风水电及道路布置

详见灌浆技术方案风水电等布置。

2.2 施工准备

根据砼施工程序，基本确定砼裂缝缺陷处理程序为：

砼模板拆除

检查砼裂缝

发现裂缝

选择方法、确定范围

资料申报、审批

现场裂缝修补

检查验收是否达到要求

未达到要求重新返工修补

验收合格

保存相关裂缝施工记录

进行专项养护

3、裂缝缺陷处理方法

混凝土裂缝采用打孔方式进行化灌处理，打孔灌浆分为骑缝孔和斜孔种布孔形式。灌浆后骑缝面参照设计蓝图823H-G409-041-14骑缝部位钢筋网布置钢筋网，Φ25@20cm钢筋网，L=1.5m，缝面布置Φ150半圆管。

3.1、材料

1、环氧树脂灌浆材料：用于小于4mm的裂缝灌浆；

2、堵漏王砂浆封缝材料：用于缝凿槽后表层封堵。

3.2、材料性能

材料力学性能详见相关材料检测报告。

3.3、裂缝处理

工艺流程为：裂缝描述→裂缝清理及凿槽→布孔、钻孔→安装灌浆嘴、封缝→编号及压风测孔→灌浆→灌后处理→质量检查。

具体施工措施如下：

1、裂缝描述

现场对裂缝进行编号，素描并用卷尺量取缝长，用裂缝宽度观测仪现场测量裂缝宽度，并记录缝长、缝性质（干缝或湿缝、有无析出物等）。

2、裂缝清理及凿槽

①磨缝：采用手持打磨机沿裂缝进行打磨，打磨的宽度为裂缝两侧各100mm，打磨深度为2mm后用高压水进行洗缝；

②凿槽：骑缝凿“U”型槽，槽深3～5cm，槽宽3～5cm；采用清水或风枪对裂缝进行清洗，吹干净，在槽内缝口无粉尘后进行布置孔位；

3、布孔、钻孔

①斜孔：沿裂缝走向在缝面两侧梅花状布设斜孔，斜孔孔径为Φ32mm，间距为1~2m，采用取芯工程钻机加水磨金刚石钻头进行取芯钻孔，距缝20cm开孔，过缝位置控制在缝深的中间处，过缝后继续钻入5cm。在实际施工过程中,裂缝走向不一定与混凝土面完全垂直,故钻孔过程中应随时注意钻孔过程中的钻进情况，一般情况，在过缝时钻机会出现明显的抖动情况，施工时项目部配备掌握这一技术的熟练操作人员进行作业。

②骑缝孔：沿裂缝走向在缝面上布置骑缝灌浆孔，采用取芯工程钻机加水磨金刚石钻头进行取芯钻孔，骑缝孔孔径Φ32mm，孔深30~50cm，孔距30cm～50cm。

钻孔完成后用清水或风枪进行清洗，布孔形式详见图4-1所示。

图3-1 布孔形式图

4、安装灌浆嘴、封缝

吹干孔内的积水后安装专用灌浆嘴（灌浆基座和软管），斜孔安装2根灌浆嘴，其中一根灌浆嘴伸至离孔底5cm处，外露20cm，若是上仰孔作为排气和返浆管，若是下倾孔则作为灌浆管；另一根灌浆嘴伸到离孔口10cm处，外露20cm，若是上仰孔作为灌浆管，若是下倾孔则作为排气和返浆管。而骑缝孔则只安装一个注浆嘴即可，孔口和裂缝凿槽处采用快速堵漏剂进行封孔，封孔完成后马上用刮刀将灌浆管周围多余堵漏剂刮除并抺平，以保证表面平整度。

5、编号及压风测孔

封缝完成后按照灌浆顺序给每个孔口编号，斜孔编号为FX—m—n，骑缝孔编号为FQ—m—n，m为裂缝编号，n为孔号。封缝及编号完成12h后进行压风检查；测孔采用风检、风检压力为0.2MPa。检查前先将各注浆嘴接上孔口管，检查1#孔时，将2#孔软管的另一端插入肥皂水中，其它孔封闭。当对1#孔压风，插入2#孔软管的水中出现气泡时，表示1#孔是贯通的，以此类推，直至检查完成。

6、灌浆

①灌浆顺序：灌浆顺序原则为按照：“由较低高程向较高高程灌注，由一边向另一边的进行灌注”的原则进行灌注。由斜孔开始进行灌浆，灌注时应注意相邻斜孔孔口及骑缝孔的返浆情况，当相邻斜孔反浆后，排掉邻孔中的积水后接通孔管进行并灌，依此方法逐孔灌注。当灌注结束后骑缝孔有未返浆的应进行返灌处理，并按照斜孔结束标准灌至结束。

②灌浆设备及记录：混凝土裂缝灌浆所使用的灌浆机为电子单液泵，功率为90W,确保流量和压力可控；灌注时应观察裂缝混凝土表面的变化，调整好灌浆机的压力，确定灌浆最高压力后开灌。灌浆计量采用电子秤称量，浆液配制好后开始灌浆，在灌注过程中随时做好灌浆记录，记录要做到及时、准确、清晰、完整、可靠。

③灌浆配比、起始压力和结束标准：普通裂缝灌浆材料为环氧树脂灌缝胶，灌浆配比（质量比）选择A:B为1：1灌注，配浆时B液（固化剂）应缓缓地边搅边加入A液中，应匀速且慢速混合搅拌，称量采用电子秤，考虑到浆液的可操作性和不浪费，我们采用“少配、勤配”的方法。注浆起始压力为0.2Mpa，灌浆最大压力不大于0.4Mpa，灌注时应根据注入量的大小调节压力；灌浆结束标准，在达到最大灌浆压力，流量为小于0.02Ｌ/5min，再继续灌注10min压力不下降即可结束灌浆。发生灌浆注入量过大时应采取调整灌注压力或调整浆液配比相结合的方法进行控制。

④特殊情况处理：１、在进行裂缝化学灌浆时，若周边混凝土薄弱处有渗漏，应采取以下措施：降低灌浆压力，或暂停灌浆，待用快速堵漏剂完成封堵后再恢复灌浆。２、若长时间灌注后，压力未升高，流量未减小，可采取以下措施：A、降低灌浆压力，限制灌浆流量，或间歇性灌注；B、调整浆液配比，缩短浆液凝固时间。

7、表面修复

灌浆结束待材料初凝后切除灌浆嘴，沿裂缝两侧各10cm处刮1～2mm厚砂浆进行修补，在斜孔周围10cm半径内同样进行批刮砂浆修补，使表面平顺、满足设计平整度要求并与周围混凝土颜色保持一致。

8、灌后质量检查与验收

外观检查：裂缝灌浆完成后无渗水。

取芯检查：按照要求进行取芯，检查灌浆饱满度等。

9、施工质量控制措施

（1）混凝土裂缝处理是一项技术性很强的精细工作，加上本项目的特殊性，施工人员要具备精湛、熟练的施工技能。

（2）严格按“三检”制度对缺陷修补的每道工序进行检查，每道工序应有相应的质量检查记录。做好缺陷处理施工记录：缺陷部位、形态、使用材料、工艺、时间等。上一道工序经验收合格后方可进行下一道工序施工，不留质量隐患。

（3）采用施工配合比必须通过试验，满足设计技术指标和施工要求，并经审批后方可使用。

（4）缺陷处理后必须严相关要求进行养护、防护，养护期间应避免受到行车、人踏、撞击以及水侵、雨林暴晒等。

（5）施工部位的确认、标识、实施严格按现场查看核定的要求进行。

（6）所有缺陷处理施工使用的原材料操作人员必须熟悉材料说明书、材料性能及注意事项，严禁违规操作。

（7）修整部位应加强养护，确保修补出来牢固粘结，色泽基本一致，基本无明显痕迹。

4结论

通过新疆地区水电站厂房项目施工中，厂房机组段基础底板混凝土浇筑后，厂横方向出现裂缝的分析及处理方法，为了确保结构混凝土的施工质量，采用化学灌浆方案处理裂缝，通过压水试验、钻芯取样，灌浆效果良好，质量合格。厂房基础裂缝化学灌浆工艺简便、快速施工、保证了混凝土实体质量，缩短工期、节约成本，施工总结出的化学灌浆裂缝处理施工技术成果值得推广和借鉴。

参考文献：

1. 宋连根《化学灌浆材料应用于混凝土裂缝修补工程研究》[J],江西建材-2016（24）87；

[2] 丁红强《浅议水工混凝土裂缝的预防与控制》[J], 西部探矿工程 2010。36（17），162-163；

[3] 王铁梦.工程结构裂缝控制的综合方法.施工技术.2000(5).5-9。

作者简介：

唐光焰（1974年-），男，贵州贵阳，高级工程师，主要从事水利水电、公路工程等施工管理。

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