灌溉渠道混凝土衬砌裂缝原因分析及防治措施.pdf
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1、建设 与管 理 水利技术监督 2 0 1 5 年第 2 期 灌溉 渠道 混凝 土衬砌 裂缝原 因分析及 防治措施 李 翠兰 ( 东港市铁 甲灌区管理处 ,辽 宁 东港1 1 8 3 0 0 ) 摘 要 :灌溉渠道改造 为混凝 土衬砌 结构 ,提 高了灌溉效 率,节约大量水源,但 同时混凝土衬砌 渠道也 出现 了很 多 板裂缝等 问题 ,文章 结合 灌区混凝土衬砌渠道 的现状 ,分析 了裂缝原因及将会带来的危 害,提 出了预 防措施 ,为 今后 灌溉正常进行提供保证 。 关键词 :混凝 土衬砌 ;产生裂缝 ;分析原 因;危 害;防治措施 中 图 分 类 号 :T V 9 3 文 献 标 识 码
2、:B 文 章 编 号 : 1 0 0 8 1 3 0 5( 2 0 1 5) 0 2 0 0 3 5 0 3 1工 程 概 况 铁 甲灌 区始建于 2 0世纪 6 0年代初 ,因有了铁 甲水 库而得 名 ,北 依群 山南 邻 黄海 ,东 起 鸭 绿 江 的 蚊子 沟 。灌 区 灌 溉 面 积 2 9 8万 亩 ,主 要 以铁 甲水 库为 主要 水 源 ,以十八 场 提水 站 引鸭 绿江 水 为 补充 水 源 。沟 通 境 内 9座 小 型 水 库 和 6大 河 系 ,实 施 库 、江、河三水混合利用 ,形成 了具备独特优势和 较 为 充足 的水 源体 系 。 铁 甲灌 区 围绕 主 干渠 延伸
3、 出来 3 7条 支 渠 ,2 6 0 条 斗 渠和 近 千条 毛渠 ,以及 围绕 6大 河系 展 开 了几 十条抗洪排涝沟渠 ,构成了完整的水利灌排渠道 网 络。这些灌溉渠道全部是 土渠 ,部分土质为壤土 , 渠道渗漏较大,水 的利用系数较低 。近些年来国家 投入 大量 资 金 ,进 行 大 型 灌 区 改 造 ,主 要 是 对 干 、 支渠 道混凝 土 衬砌 和 斗渠 毛渠 U 型槽改 造 ,取得 了 一 定 的效益 。但是 ,同时也 出现 了一些 问题 ,主要 是 衬砌 混凝 土 产生 了裂 缝 ,个别 混 凝 土 以小 块状 错 台脱落 ,前景很不乐观。 根据该 灌 区渠 道混 凝土
4、裂缝 的现状 ,分 析其 产 生原 因 以及带 来 的危 害 ,采 取 行之 有效 的预 防控 制 措 施 ,把 裂 缝 造 成 的 危 害 降 低 到 最 小 是 十 分 必 要 的 。 2 混凝土衬砌裂缝产 生的原 因 干 、支 渠 道混凝 土 衬砌 干支 渠 主要 是 现 浇混 凝 土 方式 施工 的 ,现 浇混 凝土 衬砌 的渠道 裂 缝具 有 混 凝 土工 程裂 缝 的共性 ,又有 区别 于其 他 混 凝土 裂 缝 的特点 ,裂缝一经形成就很难 自身愈合 ,究其原 因 很多也很复 杂。结 合该灌 区实 际,裂缝 原 因主要 有 :渠道断面土质不均匀沉陷 ,施工方法不当 ,渠 道土 基
5、冻 胀 ,混凝 土本 身 干缩 裂缝 ,后 期 的养护 不 当产 生裂 缝 。 2 1 土 质的 不均 匀沉 陷 渠道在多年运行过程 中,产生 的冲刷和淤积情 况不同 ,造成渠道底部深浅不平,渠道断面整形至 规划设计断面,土方的回填和开挖都会影响土质 的 不均匀沉陷。在进行土方 回填时 ,不同土层不同段 的土 承载 力不 同 ,沉 降也 都不 同 , 回填 土 压 实度 没 达 到设计 标准 ,或者 是基 土浸 水都 会 造成 土 基 的不 均匀沉降。渠道开挖时注意保持土结构原状最好 , 可施 工 中对 渠道 断 面土 基 原 状 土 的扰 动 随 处 可 见 , 扰 动土 经过 压实 很难
6、达到 原状 土 的 密实 程度 。基 土 不密 实 、均至 性差 将难 以承载混 凝 土 的压 力 ,造 成 混凝 土板 沉 陷不 均 、扭 曲 、架 空从 而 导致 混 凝 土板 的裂 缝 。 2 2衬砌 施 工 中人为 因素 混凝 土搅 拌 不均匀 ,没有 充分 拌 合 ,有 花 白料 现象。运输途 中漏 浆 ,运 输距离 长造 成混凝 土离 析 。混凝 土 浇 筑 过 程 中振 捣 不 均 匀 ,漏 振 、过 振 , 密实度差 。混凝土内部气泡不能完全排除,降低结 构 的整体 强度 ,造 成混 凝 土板 的较 大 收缩 ,由微 小 裂缝 并迅 速发 展成 较大 裂缝 。 混凝 土原 材料
7、 的配 合 比在拌 制 中配料 不 当 ,没 作者简介 :李翠兰 ( 1 9 7 3年一 ) ,女 ,工程师。 3 5 2 0 i 5 年第2 期 水利技术监督 建 设与 管理 有按 照设 计配 合 比投 料 ,导致 混凝 土 内外 干缩 程 度 不 同而产 生 裂缝 ,裂缝 通 常是 纵 横 交 错 ,无 规 律 , 分 布不均 匀 。 2 3 渠道 基土冬 季 冻胀 东港 地 区最低 气极 端温 一2 2 一 3 7 气 候 区 划属 于寒 冷地 区 ,使 数不 清 的各类 水工 建 筑物 遭 到 严重 冻胀 破坏 ,渠 系尤 为严重 ,漫 长而 寒 冷 的冬 季 造成 的冰 冻和 土的
8、冻胀作 用 ,全地 区最 大 冻土 深 度 8 6 e ra。土在 冻 胀 过 程 中,土 中 原有 的 水 分 和 外 界 补给冻层的水分冻结成冰使体积增大 ,引起土体体 积膨胀 ,冻土融 化 时土 中冰 的融化 造成 土结 构 的 破 坏 和强度 的急剧 减 弱 ,土体在 自重 作 用下 下 沉 ,土 体这 种 冻 融 变 化 致 使 渠 道 衬 砌 混 凝 土 的 变 形 和 裂缝 。 冬季 来 临 之 前 渠 道 内 运 行 的 水 没 排 除 干 净 , 部 分 渠道 内水 层 很 深 ,水 体 结 冰 ,冰层 对 渠 道 衬 砌体 产 生 冰 压 力 ,使 衬 砌 体 发 生 破
9、坏 变 形 产 生 裂缝 。 2 4混凝 土凝 结过 程 自身体 积变化 混凝凝 结过 程 自身体 积变 化 引起 的裂 缝 主要 是 塑性裂 缝 和 十缩裂缝 ,这两 种裂缝 共 同点 都是 由于 混凝 土失 水产 生 的表面 张力 引起 ,但 是产 生 的原 因 各不 相 同。 塑性 裂缝是 指 在混凝 土凝 结 之前 ,表 面失 水 引 起毛 细管 压力 而产 生 的表面 收缩 ,导 致 裂缝 。塑 性 裂缝 形状 不规 则 、深浅 不一 、互 不贯 通 ,易 出现 龟 裂 。特别 是 当外界 气温 高 、风速 大 、气候 干燥 时 易 出现 ,风 吹 日晒 ,表 面游离 水分蒸 发 快
10、 ,混凝 土 强 度不 能抵 抗其 表 面 收 缩 产生 的应 力 导 致 裂 缝 生 成 , 如果 不采 取有 效措 施加 以预 防 ,不仅 影 响混 凝 土 的 外观 质量 ,当裂缝 产生 在配 筋附 近 时 ,就会 加快 钢 筋 的锈蚀 ,影 响混 凝 土结构 的耐 久性 。 干缩 裂缝 是指 混凝 土终 凝后 ,内部水 泥 石 的孔 隙水 蒸发 而产 生 ,千缩 量随 龄期 逐渐 增 长 ,由于 昆 凝土 内外 水分 蒸 发 损 失 程 度不 同导 致 的变 性 不 同 , 较大 的表 面干 缩变 形受 混凝 土 内部约 束 ,产 生较 大 拉应 力 而产 生 裂 缝 。相 对 湿 度
11、 越 低 ,干缩 就 越 大 , 干缩 裂缝 就越 易产 生 ,干缩 裂缝会 影 响 混凝 土 的抗 渗性 、耐 久性 。 2 5 混凝 土 浇筑后 期 养护不 及 时 混 凝 土养 护 的 目的 :一 是 创 造 使 水 泥 得 以 充 分 水 化 的 条件 ,加 速 混 凝 土 硬 化 。二 是 防 止 混 凝 土 成 型后 日晒 、风 吹 、干 燥 、寒 冷 等 自然 因 素 的 影 响 而 出现 超 出正 常 范 围 的 收 缩 、裂 缝 及 破 坏 等 现 象 。施 工 中往 往 养 护 不 及 时 造 成 在 混 凝 土 凝 结 前 表 面 因失 水 较 快 而产 生 收 缩 ,这
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