07、基础外露立柱开裂原因分析及加固措施.docx

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1、基础外露立柱开裂原因分析及加固措施摘要:某输电线路工程铁塔基础运行7a后个别基础立柱外露部分出现开裂。通过实测开裂部分裂缝的宽 度、深度及相关位置的混凝土强度，对开裂的混凝土立柱现场进行现场取芯分析、微观物相分析、样品 截面处“白点”物质微结构分析，确定了某铁塔基础外露立柱开裂的具体原因，明确了开裂立柱所采取 的加固措施及有关要求。经检测表明，加固后的基础立柱质量良好，未出现开裂现象，达到基础混凝土 的强度等级要求。关键词:基础;外露立柱;开裂;原因分析;加固措施0引言某输电线路工程自开工建设至2017年已投入运行7a在运行检修人员巡视时发现，个别基础立柱外露部分出现裂缝，经现场实测显示:某些

2、部位存在严重碳化现象，混凝土强度偏低,最大裂缝宽度已超出 现行有关规范规定。裂缝深度检测结果显示:最大深度已大于钢筋保护层厚度。为此，笔者对该输电线 路工程铁塔基础发生开裂的原因进行分析，并制定出相应的加固措施。1原因分析为了杳明某输电线路工程铁塔基础的开裂原因，某建设工程质量监督检验测试中心对开裂的混凝土 基础进行了质量检测，具体内容包括对该混凝土基础立柱外露部分进行现场钻芯取样分析、微观物相分 析和样品截面处“白点”物质微结构分析。1.1 总体情况经现场钻芯取样发现，基础立柱自顶面以下250mm内混凝土基本无骨料，混凝土强度偏低，在外部 荷载作用下基础地脚螺栓结构对顶部混凝土作用集中。该部

3、位是连接上部铁塔结构与下部基础的关键部 位，在荷载作用下易发生开裂，裂缝进一步扩展，致使下部基础开裂。现场取样还发现，几乎所有的芯 样都存在白色物质。1. 2基础立柱顶部芯样砂浆物相分析(1) 各矿物相的含量在正常范围内，不存在死烧MgO膨胀开裂情况；(2) Ca(0H)2的衍射峰明显，基本无钙矶石、石膏等膨胀破坏的物质存在；(3) 可以看到明显的水化硫铝酸钙凝胶，不存在明显的破坏性物质。(4) 混凝土胶凝材料属于正常,不存在明显的破坏性物质。(5) 截面“白点”微结构分析(1) “白点”周边的水化产物极不正常，多呈针状、针棒状结构，推测为水化硫铝酸钙，化学式 为3CaO-AlC3CaSO,(

4、3032)也0。此结构的形成,会引起体积膨胀，继而导致开裂，机理如同硫酸 盐侵蚀。(2) 为进一步确定其组成成分，对3个不同位置的“白点”进行EDS元素分析，结果如下:3个 “白点”几乎不含有Si元素，而含有大量的0、AK S、Ca元素。由此推测，此处大量富集水化硫铝酸 钙，而并非提供混凝土强度的主要产物水化硅酸钙凝胶。随着水化硫铝酸钙的主要结构一针棒状钙矶石 结构的进一步生长，产生内部应力，可能导致裂缝的产生。(3) 通过EDS面扫描，其结果同样显示：“白点”中不含有Si元素，而大量富集0、AK S、Ca 元素，由此也可推断，“白点”为硫铝酸钙水化产物。L4质量原因分析(1) 由于工程施工中

5、控制不够严格，拌合的混凝土离析，或浇筑以后振捣过度导致骨料下沉，浆体上浮。基础立柱顶部混凝土强度偏低，在外部荷载作用下开裂，裂缝进一步扩展，导致基础下部开裂。(2) 虽然混凝土水化产物清晰可见，但芯样截面白点”属于不正常水化产物，对混凝土有害， 影响混凝土质量，可能是开裂的原因之一。产生“白点”的原因可能是骨料(砂、石)等带入了含硫较多 的物质(如石膏)，在水泥长期水化过程中，逐步释放硫酸根离子，以该物质为中心，生成水化硫铝酸钙、 钙矶石等膨胀性产物，进而导致基础顶部后期逐渐发生开裂现象。(3) 运行期间线路杆塔处于外部环境和复杂荷载的共同作用下，结构可能存在局部应力集中情况，在基础薄弱部位出

6、现破坏，释放部分内部应力，导致个别基础表面出现裂纹、边角出现裂缝。(4) 原基础设计混凝土强度等级偏低，虽然满足了 DL/T5219-2014架空输电线路基础设计规程 的要求，但外部荷载从杆塔传导到基础的作用较大，基础内钢筋受力变形导致应力集中，超出混凝土抗 拉强度形成开裂，反复作用下加重了裂缝的发展。同时由于冬季气温较低，雨水灌入裂缝因冻胀作用促 使混凝土基础立柱裂缝进一步扩大。2加固措施根据现场检测情况，现阶段某基础混凝土强度等级虽然能够达到规范要求，但是推测含有膨胀性水 化物硫酸钙。材料中若含有膨胀性材料，可能会引起基础进一步开裂；由于无法估计开裂力的大小，若 贸然采取加固措施，则无法保

7、证结构的长期安全运行，可能存在安全隐患。因此，采取增大微面法进行 加固处理，实施注浆、外包钢箍与植筋法相结合的加固方案。1. 1开挖及清洗基础将基础立柱四周开挖至承台顶面，现场密切观察裂缝发展情况，以防塌方。开挖后及时清理干净立 柱面和顶面，水泥基灌浆材料接触的混凝土表面应充分南毛，剔除酥松的混凝土，清除所有碎石、粉尘 及其他杂物。2. 2灌浆3. 2.1清查裂缝根据裂缝调查检测报告及灌前的裂缝检查结果，对裂缝进行分类，统计裂缝的长度、宽度，将灌浆 的裂缝分区绘于展示图.上并进行编号。4. 2. 2灌浆裂缱缝面处理骑裂缝两边各切20mm宽的V型槽，用钢丝刷及吹风机将缝面的碎屑粉尘清除干净，露出

8、混凝土硬 基层，为封缝作好准备。5. 2. 3钻孔根据裂缝情况采取骑缝钻孔或斜穿缝面孔。若是贯穿性裂缝或深层裂缝，则用冲击钻钻出孔径为 A 12mm的孔;若是非贯穿裂缝，则视缝宽、缝深情况采用冲击钻钻小孔。斜孔应穿过缝面20nrnT30nun,并 沿裂缝两侧按梅花状布置，以保证垂直裂缝或斜裂缝都可进行有效灌浆。6. 2. 4施工工艺清查裂缝f缝面处理f钻孔f试气一埋设注浆嘴一灌水一灌气一封缝f配料f灌浆一封闭一效果 检查。2. 2.5注意事项(1) 钻孔的孔距、排距应视裂缝宽度、畅通情况、浆液黏度以及允许压力而定。钻孔应清除孔内 粉尘与碎屑。(2)向钻孔内灌浆前，先将立柱表面的杂物和尘土清理干

9、净，用高压气体吹出钻孔内的粉 尘，最后高压注入环氧树脂，以保证最大限度地填充立柱基础的缝隙。3. 3抱箍制作安装3道抱箍。每道抱箍高150mm，间距150mmo钢抱箍钢板厚度为12mm,加工成4个“L”型，由8 颗8. 8级M24螺栓连接，L型钢板每肢的长度为68cm(比半柱宽短20mm),以保证螺栓紧固后能够给基础 施加一定的预应力。抱箍施工前在相应混凝土表面涂刷包钢胶。3.4植筋位于立柱4个侧面2根抱箍中间的混凝土部分，将C16螺纹钢一端插入基础主柱100mm,另一端外露 150mm并与新浇制混凝土内侧钢筋网相绑，植筋间距400mm。直筋时应注意以下事项：(1) 必须将植筋孔内的灰渣清理干

10、净，并灌注高强结构胶；(2) 除了验明所植入钢筋的质量证明文件以外，还应抽取试件送有资质的试验检测单位进行检 测，检测内容包括屈服强度、抗拉强度、伸长率、弯曲性能和重量偏差等，所有检测指标复核相关规定 后方可用于施工；(3) 为确保钢筋取样的真实性，在工程原监理单位专业监理工程师的见证下与施工单位共同取 样，并送有货质的实验室进行检测。3. 5钢筋网制作立柱竖向四周设置两层间距200mm的钢筋网，其中竖向主筋规格为C18mni,箍筋为A 14mm,竖筋件入 承台.上表面100mm。其中，内层钢筋网距原基础立柱100nlm以保证不与钢箍相碰，外层钢筋网距新浇制 混凝土外侧50mmo基础顶面设置层

11、钢筋网，该钢筋网采用A10圆钢制作，间距200mm,距原基础顶面50mm 钢筋所有纵横交叉点之间用20号扎丝绑扎牢固。7. 6模板支护模板采用整体竹胶板，厚度为20mm,确保模板有足够的刚度。施工中对立柱模板采取分层多点支撑 法进行控制。模板采用小48minX3.5mm钢管进行加固，间距500mm,钢管上部高出混凝土模板100mm,采用 钢丝绳作为对拉螺栓将对边钢管连接，在钢管的中部和顶部使用648mmX3. 5mm钢管进行支撑。为了防 止浇筑混凝土时模板上浮和内凹，在模板的四角及.上边中间拉上钢筋拉条。7.7 原材料检测加固用混凝土采用预拌混凝土，为确保混凝土的质量，所用原材料在专业监理工程

12、师的见证下与施 工单位共同取样送检，并严格按照GB50164-2011混凝土质量控制标准和GB50728-201江程结构加 国树料安全性器定技术规范）的要求，送有资质的试验检测单位进行检测合格，满足施工要求后方可用 于混凝土施工。7.8 配合比根据GB50367-2013混凝土结构加固设计规范，加固用混凝土强度设计为C30,立柱侧面新浇混 凝土厚500mm,高出原立柱顶面150mm。4结语通过混凝土钻芯取样分析，得出裂缝的成因。依据产生的原因，会同设计单位共同制定混凝土基础 外露立柱的加固措施。同时，严格按照现行有关标准要求对加固用的钢筋、水泥、砂、石子、外加剂、 水等原材料进行取样送检，以确保满足施工要求。截至目前，加固后的基础立柱检测质量良好，未出现 开裂现象，达到基础混凝土的强度等级要求。