一、概述

涵閘是水工建筑物中較典型的建筑項目，墩墻屬于涵閘中的關(guān)鍵構(gòu)件，質(zhì)量好壞直接影響到整個建筑物的耐久性和使用壽命。墩墻在完建期中會出現(xiàn)不同程度的墻身裂縫，若處理不到位，會極大影響墩墻質(zhì)量。在涵閘施工過程中，大部分墩墻裂縫是在拆模后發(fā)現(xiàn)的。一般來說，墩墻裂縫有其共同點。（1）裂縫縱向位置大部分位于構(gòu)件的中間位置；（2）裂縫位置一般出現(xiàn)在底板與頂板以上下1m 左右范圍內(nèi)；（3）涵閘施工正常先澆筑底板，當(dāng)墩墻進行澆筑時，間隔時間至少1 個月左右，間隔時間較長，且前后氣溫相差大；（4）裂縫寬度一般在0.3mm 以下；（5）對銷螺栓上下直線位置容易出現(xiàn)裂縫；（6）大部分裂縫是在溫差較大的情況下形成的，一般溫差值超過20℃以上易導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)。

二、裂縫成因剖析

1.溫差應(yīng)力造成裂縫

溫度應(yīng)力是產(chǎn)生裂縫的重要因素。裂縫的寬度與深度與構(gòu)體厚度有關(guān)。墩墻構(gòu)件相對于大體積混凝土厚度較薄，但墩墻高度較高，均在7m 以上，在混凝土水化力作用下，存在熱量的傳遞問題。由于上下傳遞速度不一，易在內(nèi)部形成積存，導(dǎo)致了內(nèi)外溫差不一致。外部較易散熱，而內(nèi)部受到溫度的影響，其散熱條件較差，形成了內(nèi)外變形不一致，產(chǎn)生了拉應(yīng)力，很容易導(dǎo)致裂縫。在表層溫差應(yīng)力作用下，首先在構(gòu)件保護層開裂，逐漸向核心段擴展，當(dāng)鋼筋混凝土拉應(yīng)力大于溫差應(yīng)力時，開裂的勢頭被遏制，反之溫差應(yīng)力就會繼續(xù)擴張，兩側(cè)墻身擴張形成一致性，此時構(gòu)建物處會形成貫穿裂縫。貫穿性縫一般出現(xiàn)于厚度為30～60cm 的墩墻，縫寬為0.3mm 左右。水閘墩墻厚度超過1.0m，雖然表層有溫差應(yīng)力作用，但不足以使表層被拉裂。可見裂縫的形成與墻厚有一定關(guān)聯(lián)，一般60cm 厚度的墩墻極易產(chǎn)生貫穿裂縫，8O～100cm 厚的墩墻易形成淺層裂縫，100cm 以上厚度的墩墻，在配筋合理情況下裂縫出現(xiàn)機率要小得多。

2.混凝土水化熱造成裂縫

混凝土澆筑過程中，放出的熱量稱為水化熱。雖然墩墻截面小，但高度較高，封模中的混凝土在凝固過程中內(nèi)部熱量散失很慢。如山東某供水項目，酷暑下施工，鋼模外側(cè)溫度實測達到52℃，積聚在內(nèi)部的熱量散失顯然很難，當(dāng)進行水養(yǎng)護冷卻時，由表到內(nèi)就會收縮，從而在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力足夠大時，就會產(chǎn)生裂縫。再加之養(yǎng)護不及時（水養(yǎng)護來不及蒸發(fā)吸收），又與表面干縮縫共同造成裂縫破壞。

3.外部因素造成裂縫

（1）底板與墩墻混凝土澆筑時間不同步形成壓束。構(gòu)件物固結(jié)在底板上，上部為自由段，一般底板澆筑與墻身澆筑間隔時間較長，在澆筑墻身混凝土?xí)r底板收縮已經(jīng)基本完成，混凝土已達到設(shè)計的強度，而此時墻身沿其高度方向可以自由收縮；厚度方向由于墻體為薄壁混凝土，斷面小、壓縮小。由于混凝土早期產(chǎn)生的水化作用，隨著溫度的升高，體積的膨脹受到底板的壓縮；隨著降溫收縮并在自身體積變形影響下，混凝土體積收縮，同樣受底板的壓縮，從而產(chǎn)生拉應(yīng)力，尤其是垂直于底板方向的混凝土受到壓縮力最大，該方向產(chǎn)生拉應(yīng)力也最大。

（2）墩墻由于縱向尺寸較長，需分級跳倉澆筑，由于模板周轉(zhuǎn)關(guān)系，在兩節(jié)墩墻之間，立模時不夠緊密，構(gòu)筑物所預(yù)留的伸縮縫，按照設(shè)計要求為2cm，兩節(jié)墻身不同收縮再加之立模偏差，造成間隙錯縫，最大可達到5cm，處理不好就會形成缺陷，需要進行修補。若立模及時進行壓模處理，間隙變小，對控制墩墻裂縫能起到較好的作用。如山東某供水涵閘，采用整體滑式鋼模，注重墩墻之間連接效果，在墩墻模板安裝就位后，上下端利用電動葫蘆收緊調(diào)試，夾緊對位，減少墩間的縫隙，有效控制了墩墻裂縫的產(chǎn)生?？梢妰啥藷o壓束時，中心線附近墩墻易出現(xiàn)裂縫；反之受到兩端壓束，雖產(chǎn)生溫度擴散應(yīng)力，但受到兩端先期澆筑墩墻反向力作用，可有效限制裂縫的形成。

（3）對銷螺栓孔位置容易形成縱向中間裂縫。經(jīng)觀察，墩墻裂縫均在縱向上產(chǎn)生，且易在墻身中心線附近的對銷螺栓孔位置上產(chǎn)生。反映出該處為應(yīng)力集中區(qū)域，容易出現(xiàn)裂縫，破壞構(gòu)建穩(wěn)定。

三、墩墻裂縫的預(yù)防

1.材料和外加劑的選用

通常水工建筑物采用的是普通硅酸鹽水泥，同時在商用混凝土中也添加了一定數(shù)量的外加劑，如：緩凝劑可以減慢混凝土放熱的速率；減水劑可在水灰比不高時，減少水和水泥用量，從而降低水化熱；為防墻身底部由于外部壓縮力的影響，也可考慮在混凝土澆筑前摻添水泥用量萬分之一左右的鉛粉作為膨脹劑，降低新老混凝土溫度應(yīng)力差而產(chǎn)生的拉應(yīng)力。

2.施工工藝的改進

視墻身高度情況，若混凝土澆筑高度達3m以上，應(yīng)在模板中間有意識地打些透氣孔，改善散熱條件，幫助混凝土中間位置的散熱，以此促進構(gòu)建上中下部實現(xiàn)同步散熱，減少局部段溫度應(yīng)力集中的問題。

3.加強對外約束力造成裂縫的控制

（1）根據(jù)墩墻的結(jié)構(gòu)形式，以及結(jié)構(gòu)相關(guān)要求、施工時段（氣候）等情況，通過計算，提前估量混凝土澆筑后可能產(chǎn)生的最大溫度收縮應(yīng)力。如小于混凝土的抗拉強度，則表示裂縫控制技術(shù)措施能有效控制裂縫的出現(xiàn)；如大于抗拉強度，則應(yīng)及時采取調(diào)整混凝土澆筑溫度的措施，減低水化熱升值，降低內(nèi)外溫差。一般而言，應(yīng)綜合采用優(yōu)化配置材料、調(diào)整施工工藝、控制原材料拌和及混凝土入倉溫度等措施，減小溫差，盡可能地使溫差不大于20℃。

（2）養(yǎng)護是否到位，直接關(guān)系到墩墻裂縫的控制成效。工程實例反映，無論氣溫高低，在施工時都應(yīng)做好混凝土養(yǎng)護工作。在冬季低溫條件下施工，為使混凝土不被凍壞，保證水化效果不減低，應(yīng)對混凝土表面采用保溫措施。一般采用在墩墻表面用塑料膜和稻草覆蓋（厚度不少于10cm），并注入熱氣；或采用覆蓋保溫材料，內(nèi)側(cè)用電熱毯加溫。在夏季高溫條件下施工，為減少混凝土內(nèi)外溫差，延緩收縮和確保散熱有效性，使混凝土在緩慢的散熱過程中獲得必要的強度來抵抗溫度應(yīng)力，同時降低變形速度，充分發(fā)揮材料的徐變松弛特性，有效地削減約束力，通過計算，可適當(dāng)在墩墻中線兩側(cè)2m、底頂部上下1m 范圍內(nèi)，布設(shè)Φ10@10 鋼筋片，作為抗裂的手段。此外高溫條件下尤其要注意3～7 天內(nèi)混凝土水化力產(chǎn)生期的養(yǎng)護，改進養(yǎng)護方法，采取不間斷養(yǎng)護措施，確保散熱效果得法，減少裂縫產(chǎn)生。

（3）墩墻中心位置2m 范圍內(nèi)，立模時要注意優(yōu)化銷螺栓的布置，上下位置要錯開開孔，呈梅花形布置，防止產(chǎn)生應(yīng)力集中破壞。

四、結(jié)語

墩墻裂縫的存在會對構(gòu)件甚至整個水閘工程的整體性和穩(wěn)定性產(chǎn)生破壞，由于混凝土產(chǎn)生裂縫后會發(fā)生碳化等一系列化學(xué)反應(yīng)，造成溶蝕破壞作用，影響水工建筑物的耐久性和和抗?jié)B功能。對此墩墻施工時要全面分析探究裂縫產(chǎn)生的原因和危害，通過優(yōu)化配合比、改善施工工藝、選用合適的添加劑、做好養(yǎng)護工作等措施，使裂縫控制在允許范圍內(nèi)，提升墩墻的穩(wěn)定性，確保工程效益的發(fā)揮■