水闸是典型的钢筋混凝土结构，闸墩受多种因素的影响，容易产生裂缝。闸墩裂缝是目前水工建筑物的主要质量隐患。闸墩裂缝将直接对水闸功能造成不同程度的破坏。结合工程实例，分析了闸墩裂缝产生的原因及处理措施，为闸墩裂缝问题的解决提供了有益的参考。
1混凝土开裂机理分析
在混凝土浇筑内部温度升高的时期，由于外部热量散失较快使得结构内、外形成温差，并且混凝土内部温度上升至峰值的同时结构的内外温差也达到极值。此外，过大的温差也会导致混凝土结构变形，即内部温度过高导致的膨胀相比于混凝土结构外部更加迅速，并使得结构出现变形。这一系列反应正是拆模前水工混凝土产生裂缝的主要原因，即形成从外到内的水闸闸墩裂缝。混凝土浇筑后期结构的整体温度有所下降，总体而言混凝土结构内部温度的下降幅度要明显大于外部温度，从而使得内部出现大幅度的冷缩。此外，浇筑后期闸墩受底板的约束力显著大于初期，因此底板较强的约束力和冷缩变形的综合作用下，在接近底板的位置闸墩的拉应力将达到峰值，该条件下极易产生从内到外的闸墩裂缝。
2裂缝成因初步分析
2.1结构次应力导致的裂缝
直接应力裂纹。在设计中，由于应力和钢筋计算误差、断面设计不当等原因造成裂缝，施工中由于结构应力变化和现场施工安装不规范等原因造成裂缝。二次应力裂纹。在设计外荷载作用下，由于实际工况与常规计算的不同，结构的开裂是由局部二次应力引起的。
2.2外荷载导致的裂缝
直接应力裂纹。在设计中，裂缝是由于应力和钢筋计算误差、截面设计不当等原因造成的，而在施工中，裂缝是由于结构应力变化和现场施工安装不规范造成的。二次应力裂纹。在设计外荷载作用下，由于实际工况与常规计算的不同，结构的开裂是由局部二次应力引起的。
2.3变形变化导致的裂缝
施工过程中温度变化引起的裂缝。混凝土具有热膨胀和冷收缩的特性，当内外温差产生变形和温度应力时，一旦温度应力超过混凝土能承受的极限抗拉强度，就会产生温度裂缝。砼浇筑后，由于砼初凝温度的迅速升高，对水泥水化热产生的变形应力较小，相应的温度应力也较小，不会产生温度裂缝。随着混凝土龄期的延长，水泥水化热大量释放，混凝土内部温度迅速上升，内外温差形成，当温度应力超过同龄期混凝土的抗拉强度时，就会产生温度裂缝。在混凝土结构施工过程中，外界温度的变化对混凝土的开裂有重要影响。室外温度越高，混凝土浇筑温度越高；如果外部温度下降，特别是温度突然下降，内部混凝土和外部混凝土之间的温差将大大增加，导致混凝土产生过大的热应力和裂缝。干燥收缩裂纹在混凝土养护过程中，表层水分蒸发导致混凝土体积收缩变形，产生的裂缝为干缩裂缝，一般呈裂缝状。塑性裂纹。塑性裂缝是指水泥水化反应引起的失水收缩和混凝土中水分迅速蒸发而产生的裂缝。由于收缩，这些裂缝通常沿钢筋层分布。
3防裂机理与防裂措施
3.1单纯表面保温
表面保温措施的防裂机理主要是降低结构外部的散热速度，以减小内外温差和裂纹形成的可能性。采用竹塑模板对桥墩混凝土表面有一定的保温效果，但塑料板的保温效果优于进水保温效果，为了反映不同类型保温材料对混凝土结构温度的影响，保温效果好。采用竹橡胶模板对塑料保温板的温度和应力曲线进行了模拟分析。与大坝相比，墩底混凝土厚度较小，因此墩底温差受结构外部温度的影响较大。如单用竹塑模板时，典型墩点温升为30℃，后期浇筑极限拉应力为1.5MPa；单用竹塑模板与塑板时，极限温升接近35℃，后期极限拉应力为2.2MPa。但是，塑料模板与竹模板结合使用时，拆模作业使桥墩混凝土更容易发生裂缝，这是由于室外使用保温材料时混凝土结构温差突然变化所致。因此，在使用保温材料时，可以适当延长混凝土的拆除时间。
3.2埋设灌胶嘴
在裂缝部位埋设灌胶嘴，灌胶嘴的间距根据裂缝大小、走向及结构形式而定，一般缝宽0.2～0.4mm时灌胶嘴间距为30～50cm，在每条裂缝上要设置进胶口、排气孔或出胶口。灌胶嘴埋设时应特别注意防止堵塞。
3.3水管铺设与表面保温结合
与普通的大坝结构相比水闸闸墩的混凝土厚度更小，因此利用内铺冷水管道的措施可以有效降低结构内、外温差以及混凝土温度变化幅度，从而减少温度变化所导致的混凝土结构应力。在水闸闸墩混凝土施工过程中，同时利用内部铺设水管和外部竹胶模板保温措施，并搭设塑料棚减少风力作用。由于闸墩下方属于混凝土易开裂区域，因此在闸墩高度的3/2处铺设12层水管，保持相邻水管间的距离为0.5m，围绕浇筑层的中心进行水管的铺设。采用表面保温和铺设冷却水管相结合的措施，浇筑前期的结构内外温差在5℃以内。水闸闸墩在这个温差作用下几乎没有产生拉应力，在没有铺设水管的位置出现了拉应力的峰值，其主应力为0.5MPa，由此表明埋设冷却水管具有较好的温控效果。另外，混凝土浇筑后期结构内的最大拉应力达到1.2MPa，并且出现在未铺设水管的位置，在冷却水管铺设的区域最大拉应力为0.7MPa，与单纯使用竹胶模板或塑料保温板相比最大拉应力减少了0.5MPa、1.2MPa，两者的综合应用能够有效控制裂缝的形成。由于冷却水管的铺设具有良好的温控效果，所以模拟计算的拆模时间提前了10d，混凝土在这一时期还处于降温环节，所以为防止拆模引起外部应力突变应合理的延后拆模时间。
3.4灌浆
用灌浆泵沿裂缝方向灌注环氧树脂灌浆胶。灌浆压力一般控制在0.3～0.5MPa。灌浆顺序由一端向上连续。较低的充填压力和较长的充填时间可以获得较好的胶水充填效果。可进行钻孔灌浆。灌浆液从相邻灌浆喷嘴流出后，关闭喷嘴阀门，直至顶部排气孔有浆液流出，然后依次循环裂缝灌浆。
3.5灌胶效果检验
灌胶结束后检验灌胶效果和质量，若有不密实等不合格情况，应进行补注。灌胶效果一般可采用压水检查，在裂缝处设置检查孔，基本不吸水不渗漏即可认为合格。
4结论
闸墩裂缝是外部荷载、温度变化、收缩变形、结构应力等因素共同作用的结果，不同裂缝的破坏程度不同。但实例分析表明，对于混凝土裂缝，应以预防为主，采取有针对性的处理措施，有效地减少桥墩裂缝可能产生的不利影响，保证结构的正常使用。
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