浅析南水北调中线工程渠道混凝土衬砌面板裂缝处理.pdf

第 5 1卷第 l 1期 2 0 1 5年 1 1月 甘 肃 水 利 水 电 技 术 GAN S U WAT E R R E S O URC E S A ND HY DRO P OWE R T E C HNOL OG Y V0 I J 51 No 1 1 NO V ， 2 01 5 浅析南水北调中线工程 渠道混凝土衬砌面板裂缝处理 胡 文敢 ( 甘肃省水利水电勘测设计研 究院， 甘肃 兰州 7 3 0 0 0 0 ) 摘要： 渠道衬砌混凝土面板的主要功能是减糙和保护其下的复合土工膜； 客观上有一定的减渗作用。由于施工中影 响因素众多， 不可避免出现施工缺陷， 导致混凝土衬砌面裂缝的发生。混凝土面板裂缝处理与建筑物结构混凝土裂 缝处理的要求应有区别。通过分析混凝土衬砌面板产生裂缝的原因及裂缝类型， 制定了不同类型裂缝的处理原则， 采取了切合实际的裂缝处理方法和混凝土衬砌裂缝预防措施， 明确了处理注意事项 ， 提 出了质量控制 目标， 保证了 混凝土衬砌 面板的质量。 关键词 ： 南水北调； 衬砌 面板 ； 裂缝处理 ； 中图分类号： T V 5 4 4 文献标志码： B 文章编号 ： 2 0 9 5 0 1 4 4 ( 2 0 1 5 ) 1 1 - 0 0 8 2 0 3 南水 北调 中线一 期 工程 总干渠 陶岔 渠首 至沙 河 南 叶县段工程 1 标段渠道过水断面为梯形 ， 渠线长 度 为 7 9 5 5 1 1 1 。其 中明渠 长 度 为 7 6 5 5 In， 内坡 比为 1 ： 2 0 。起点渠底高程为 1 2 8 7 2 8 IT I ， 终点渠底高程为 1 2 8 4 1 0 m， 渠 道纵 坡 为 1 2 5 0 0 0 ， 设 计 底宽 为 2 5 5 2 8 l n ， 渠坡 坡长 1 9 5 1T I 。全渠 段 采用混 凝 土衬 砌 ， 底 板混凝土厚 8 c m， 渠坡混凝土厚 1 0 c m。 混凝土衬砌 强度等级为 C 2 0 ， 抗冻标号 F 1 5 0 ， 抗渗标号 W6 。部 分渠段渠底铺设 1 0 c m厚粗砂垫层 ，全渠段铺设复 合 土工膜 ： 排 水板分 人 字形 和直线 形 人 字形 排水 板 垂直渠道方向间距 4 m ， 直线形排水板沿渠道方向间 距 4 I n 。 在 渠道 工 程施 工 中 ， 渠 道 衬砌 容 易 产 生塑 性 收 缩裂缝 、 干缩裂缝 、 沉陷裂缝等形式 的裂缝。为保证 混凝 土 衬砌 面 质量 及 面 板稳 定 性 ， 分 析 了混凝 土 衬 砌 面板 产生 裂 缝 的原 因 及 裂缝 类 型 。 制定 了不 同类 型裂缝的处理原则 ， 采取 了切合实际的裂缝处理方 法 和混凝土衬砌裂缝预防措施 明确 了处理注意事 项 ， 提 出了质量控制 目标 ， 保证 了混凝土衬砌面板的 质量 。 1 裂 缝成 因 ( 1 )混凝土 由于受 自身及外部介 质环境 的影 响 ， 在温度 、 湿度变化和周边 、 基础约束的作用下会 产生 很大 的约 束应 力 ， 产生 约束裂 缝 。 ( 2 )渠道衬 砌 混凝 土在 凝 结前 ，未能 及 时喷 洒 养护液并用塑料薄膜覆盖保湿 ， 受风吹 日晒， 表面游 离水分蒸发过快 ，混凝土的强度不能抵抗这种应力 而产 生 的裂缝 ( 3 ) 混 凝 土 内外水 分蒸 发程 度 不 同而导 致 变 形 不 同 。混 凝 土受天 气条件 的影 响 ，表面水 分损 失 过 快 ， 变形较大， 内部湿度变化较小， 变形较小 ， 较大的 表面干缩变形受到混凝土内部约束 ，产生较大拉应 力 而产生 裂缝 。 ( 4 ) 混凝土下的基面或垫层压 实不均匀 填方 预沉降不够。高填方渠道和工程地质不稳定地 区， 呈 较大 的贯穿 性沉 陷裂缝 。 ( 5 ) 在工程地质不稳定地区， 堆面滑移 、 沉陷或 高填方地 区和渠道换填地 区，回填土预沉降时间不 够 导致 渠道混 凝土 板裂缝 。 ( 6 ) 大 风 、 高温导 致混凝 土 面板开 裂 。 2处 理原 则 渠道 昆 凝 土面 板贯 穿性 裂缝是 指 已将面 板分 割 成 为两块 及 以上 的裂缝 。凡龟 裂及 未裂 透 的裂缝 视 为 非贯穿 性裂 缝 。 ( 1 ) 对普通混凝土面板凡非贯穿性裂缝可不作 处 理 ： ( 2 )由贯穿性 裂缝引起的错台 、 隆起 、 塌 陷 、 滑 塌等影响使用功能的应拆除重建。 ( 3 ) 对 渠 道单 块 面板上 有 3条 ( 不 含 3条 ) 以上 贯 穿性 裂缝 ， 影 响外 观 质量 的 ， 应 拆 除重 建 ； 3条 ( 含 收稿 日期 ： 2 0 1 5 0 8 - 2 5 作者简介： 胡文敢( 1 9 8 6 一) ， 男， 甘肃武威人， 助理工程师， 学士， 主要从事水利水电工程监理， E m a i l ： 2 9 6 4 0 6 5 6 7 q q C O IT I 。 82 - 第 1 1 期 胡文敢 ： 浅析南水北调 中线丁程渠道混凝土衬砌面板裂缝处理 第 5 1 卷 3条 ) 以下 的裂缝 可按 此方 法处 理 。 ( 4 ) 高填方加强渠段 的钢筋混凝 土衬砌 面板裂 缝 ， 应按照建筑物混凝土裂缝处理原则进行处理。 3裂缝 处理 3 1 贯 穿性 裂缝 处理 ( 1 ) 凿槽 ： 先采用手持锯沿裂缝两侧切缝 ， 然后 采 用 人工 凿 除缝 内混凝 土 的方 法 ， 形 成 矩形 槽 或 燕 尾 槽 ， 槽深 应不小 于 2 e m， 槽 宽宜 控制 在 1 0 1 5 c m 凿 槽应 尽量 相对 平顺 ( 图 1 ) 。 图 1 贯 穿性 裂缝处理示意 ( 2 )填充 ：填充材料选择与渠道嵌缝材料一致 的双组份聚硫密封胶 。施工方法与嵌缝施工一致 但应要求厂家将双组分聚硫密封胶颜色尽量调成与 渠道 衬砌 面板 颜色 一致 的灰 色 。 对无 土工 膜及 无 双组份 聚硫 密封 胶嵌 缝 的渠道 砌 面板裂 缝也 按上 述方 式处 理 。 3 2高填方加强渠段的钢筋混凝土衬砌面板裂缝 处 理 ( 1 )当缝宽 0 2 m m， 且缝深较 浅( 未及钢筋) ， 采用表面涂抹水泥结晶材料或其他材料封闭即可。 ( 2 )当缝宽 0 2 mm时 ， 应表面封闭 ， 加贴嘴 ， 采用环氧材料灌浆处理 ； 在灌浆处理前应进行工艺 试验 ， 确定灌浆压力 ， 以防止灌浆时将凝土衬砌面板 抬动。 3 3非惯 性裂 缝 对素混凝土面板上非贯穿性裂缝可不作处理 3 4聚硫 密封胶 材 料性 能及 要 求 ( 1 )聚硫密封胶技术指标 ：聚硫密封胶技术指 标 见 表 l 所列 ( 2 ) 使用开凿工具 ， 沿裂缝方 向凿成一个宽 1 0 m m、 深 2 0 m m 的“ U” 形槽沟 。 根据裂缝实际情况 可 以稍有 区别 。 ( 3 ) 注胶前清除缝内的浮尘及杂质 ，并保持缝 内干燥 表 1 聚硫密封胶技术参数 ( 4 ) 聚硫密封胶的配制 、混胶及注入等参照产 品说明书， 并在施工前进行现场试验确定施工工艺。 3 5拆 除重 新浇 筑混 凝土 对渠道单块面板有 3条( 不含 3条) 以上贯穿性 裂缝 ，影 P I P f 观质量的，或 由贯穿性裂缝引起的错 台、 隆起 、 塌陷 、 滑塌等影响使用功能的， 应拆除重新 浇 筑混凝 土 。 在混凝土拆除时 ，应注意对土工膜的保护 。如 果拆除时不慎造成土工膜孔洞或裂 口对于面积相 对较小的， 应按照土工膜相应 的修补措施进行修补 ， 对 于面 积相 对较 大 的 ， 应考 虑对 土工 布更 换 周 边搭 接长度不应小于 1 0 c m，且应符合渠道衬砌施工时 的土工膜施工技术要求 。 在进 行 衬砌 面板 拆除 时应 对上 部 的衬 砌 面板进 行固定 ， 以防混凝土板块下滑 ， 待新浇筑混凝土达到 设计 强度 的 3 5 以上 时再考 虑对 上部 板块 加 同措施 的拆 除 新浇筑的混凝土应满足原先衬砌混凝土的技术 标准。 4衬砌 面 板拆 除注 意事 项 ( 1 ) 在混凝 土面板拆除时。应采取措施尽量避 免对复合土工膜的破坏。 当复合土工膜局部破损时 ， 应及时进行修复。必要时应粘贴整块土土膜。 ( 2 ) 边 坡 上 的面板 拆 除 时 应采 取 措施 防 止上 部混释土面板下滑。 5 质 量控 制 ( 1 ) 裂缝间的浮渣 、 污物必须清理洁净 ， 薄弱部 位需 清理 彻底 。 ( 2 )复合土工膜施工人员应穿软底鞋 ，严禁穿 硬底鞋或带钉鞋作业 ， 严禁在铺膜过程中吸烟 ， 以防 烫伤 土工 膜 2 0 1 5年第 1 1 期 甘肃水利 水电技术 第 5 1 卷 ( 3 ) 对 于重 新浇 筑 的混凝 土 面板 需 派专 人 进行 养护 ， 养护过程中对覆盖的土工布要经常进行检查 ， 注意保证其完全覆盖混凝土面 ， 充分保持 昆凝土表 面湿润， 避免因养护不到位 出现返工现象 。 ( 4 ) 凿 槽 填 充 双 组 份 聚硫 密 封 胶 施 工 过 程 中 应尽 可能与周边衬砌面板齐平 ， 避免产生错台： ( 5 )裂缝处理完成后 ， 应进行检查 、 验收 。 确保 处理质 量 满足要 求 。 6裂缝预 防措 施 本工程地处中原 根据气象资料 当地春 季风 大 ， 夏季高温 ， 降水量不大 ， 深秋季节风大 。渠道施 工季节跨越 了春 、 夏 、 秋 、 冬季 。 结合渠道工程施工 ， 容易产生塑性收缩裂缝 、 干缩裂缝 、 沉陷裂缝等 3种 形 式 的裂缝 ， 主要 预 防措施 ： ( 1 ) 选用干缩值较小的硅酸盐或普通硅酸盐水 泥 。 ( 2 ) 严格控制水灰 比，掺加高效减水剂来增加 混凝土的坍落度和和易性 ， 减少水泥及水的用量 ： 低 温季节或渠床面较湿润时 ， 坍落度宜适当减小 ； 高温 季节或渠床面较干燥时， 宜适当增大 。 ( 3 ) 衬砌 完成 后要 及 时 的进 行割 缝 以防 止混 凝土产生裂缝 ， 同时现场要准备足够量的塑料薄膜 ， 草帘子 、 大水桶等相关养护材料 ， 衬砌浇筑一段就按 要求养护一段 。 ( 4 )对局部软弱地段边坡在浇筑混凝土前按设 计要求进行必要的夯实和地基加 固处理 对下部铺 设保温板的地段 ， 要注意连接牢固， 不得产生局部下 沉 。 ( 5 ) 渠道衬砌混凝土与交叉建筑物墩柱连接处 容易发生渗水 ， 做好缝面处理人工振捣密实 。为确 保不渗水 ， 施工时建议设计止水。 ( 6 ) 加 强砼 养 护 ，避免 养护 期 内因特 殊气 候 造 成裂 缝 以上 3种 易产 生 的渠道 衬砌混 凝 土裂缝 ，从 渠 道 土方 填 筑 时就应 该 严 格按 照 设计 要 求 进 行 回填 ， 防止 出现沉 陷裂缝 。针 对塑性 收缩 裂缝 和 干缩裂 缝 的产生机理 ，在大风和高温季节施工时必须做到衬 砌混凝土施 工、 渠坡混凝土抹面 、 覆盖塑料薄膜 、 渠 坡养护等工序的合理安排 ， 避免产生裂缝 。 7结 语 裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象 ， 它 的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力 ，影响建筑物 的使用功能 ， 而且会降低混凝土的耐久性 ， 影响建筑 物的承载能力 ，因此 ，要对混凝土裂缝进行认真研 究 、 区别对待 ， 结合实际， 采用合理的方法进行处理 ， 并在 施 工 中采 取各 种有 效 的预 防措 施来 预 防裂缝 的 出现 和发 展 ， 保 证建 筑物 和构 件安 全 、 稳 定地 工作 。 工程 中通 过对 混凝 土裂 缝采取 了针 对性 的预防 措施 使后续渠道混凝土裂缝得到有效的控制。裂 缝产生的因素是多方面的，只有把各种因素综合考 虑加 以控制 ，才能真正避免或减少混凝土裂缝的发 生 。 参考资料 ： 1 南水北调中线干线工程建设管理局 渠道混凝土衬砌面 板裂缝处理规定 z 北京： 南水北调中线干线工程建设 管理局， 2 0 1 3 2 南水北调中线干线工程建设管理局 混凝土常见质量缺 陷处理作业指导书( 试行) z 北京 ： 南水北调中线干线 工程建设管理局， 2 0 1 3 3 D L T 5 1 4 4 2 0 0 1 ， 水工混凝土施工规范 s 4 S L 1 8 2 0 0 4 ， 渠道防渗工程技术规范 S ( 上接 第 8 l页) 根据生产性工艺试验情况 ， 施工时确定采用 的 高压旋喷的施工参数见表 3 。 表 3 高压旋喷的施工参数 参 考文献 ： 1 南水北调中线干线工程建设管理局 南水北调中线一期 工程总干渠禹州长葛段第五施工标段合同文件( 合同编 8 4 号： H N J 一 2 0 1 0 Y C S G 一 0 0 5 ) t z 北京 ： 南水北调中线干线 工程建设管理局， 2 0 1 1 2 D I J I 5 2 0 0 - 2 0 0 4 ， 水利水电工程高压喷射灌浆技术规范I s