对南水北调渠道衬砌板裂缝的见解

【摘 要】 目前南水北调中线干线京石段衬砌板出现了不同程度的冻胀、裂缝等破坏现象.究其原因大致可以归为施工工艺技术、地质环境、日常保养等.但是也正因为这些小的裂缝,再加上时间的积累,雨水的灌入,冻胀的加剧、密封胶条的不断老化,使得渠道衬砌板进入了一个恶性循环.针对渠道衬砌板的裂缝问题笔者进行以下简单的探究.

【关 键 词 】 衬砌板 裂缝 成因 预防 处理

【Abstract】 At present,the Beijing-Shijiazhuang section of middle route of South-to-North Water Traner Project lining plate suffered different degrees of frost heing, cracks and other damage phenomenon.The reason can be roughly classified into construction technology, geological environment,daily maintenance etc.. But precisely because of these all cracks,coupled with the accumulation of time,the rain pouring,frost heing continuous aging intensifies,sealing strip, it entered a vicious spiral. According to the author explored crack problem of canal lining board.

【Key words】geic board cracks prevention and treatment

引言：南水北调工程全线为了减少渠水渗漏,提高渠系水利用系数,对渠道采用现浇混凝土衬砌.目前中线工程京石段已进入临时通水试运行阶段.不幸的是在京石段渠道衬砌板面上已经出现不同程度的裂缝,较为严重的衬砌板已经影响到了其正常功效的发挥.究其原因大致可以归为施工工艺技术、地质环境、日常保养等.再加上雨水灌入,冬夏两季温度峰值的“摧残”,裂缝情况更加严重.衬砌板之间的密封胶条,长时间的风吹日晒慢慢老化,封堵作用逐年下降.本文就衬砌板的裂缝预防和处理上提出几点见解,希望能对南水北调渠道衬砌板施工、养护及修复过程起到一点点作用.

1. 衬砌板裂缝成因及变化

衬砌板裂缝的形成原因有许多,主要由于衬砌板自身原因和外界原因及不可抗力因素.主要针对衬砌板自身原因和外界原因进行研究.

1.1 现浇衬砌板自身产生的裂缝

衬砌板裂缝大多在新浇注的混凝土构件暴露于空气中的上表面出现,衬砌板在凝结之前,表面因失水较快而产生的收缩.衬砌板的塑性收缩裂缝一般在干热天气或大风天气出现,裂缝多呈中间宽、两端细且长短不一,互不连贯状态,较短的裂缝一般长20～30cm,较长的裂缝可达2～3m,宽1～5mm.主要因为衬砌板在终凝前几乎没有强度或强度很小,或者衬砌板刚刚终凝而强度很小时,受高温或较大风力的影响,混凝土表面失水过快,造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩,而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩.

衬砌板结构成型后,没有及时覆盖,表面水分散失快,而衬砌板内部湿度变化小,收缩也小,因而表面收缩变形受到内部混凝土的约束,出现拉应力,引起混凝土表面的收缩.裂缝的走向通常无一定规律,裂缝常纵横交错,衬砌板长度尺寸较大的结构,裂缝多平行于短边.裂缝宽度大小不一,受温度变化影响较为明显,冬季较宽,夏季较窄.高温膨胀引起的混凝土温度裂缝是通常中间粗两端细,而冷缩裂缝的粗细变化不太明显.

1.2 衬砌板受施工工艺及流程产生的裂缝和沉降

在施工过程中,不规范的振捣过程也会直接影响裂缝的产生,模板的干燥压光导致衬砌板的裂缝,裂缝还可能由于施工后养护不当造,早期受震,拆模过早方法不当造成.衬砌板的沉陷裂缝的产生是由于结构护坡地基土质不匀、松软或回填土不密实或浸水而造成不均匀沉降所致,或者因为模板刚度不足,模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致,特别是在冬季,模板支撑在冻土上,冻土化冻后产生不均匀沉降,致使衬砌板产生裂缝.此类裂缝多为深进或贯穿性裂缝,裂缝呈梭形,其走向与沉陷情况有关,裂缝宽度往往与沉降量成正比关系.

1.3 裂缝的恶性循环

裂缝是衬砌板最普遍、最常见的通病,不产生裂缝的衬砌板几乎没有.而且裂缝往往是多种因素联合作用的结果.裂缝对钢筋衬砌板的危害程度不一,严重的裂缝如贯穿缝、网裂等将会严重影响衬砌板的整体稳定性.另外裂缝往往也会引起其它病害的发生与发展.渠水的冲刷,雨水的残留,加上施工缝内填充物长时间后老化,裂缝内的水无法顺利排出,进入冬季后水由液态变为固态体积增加膨胀使衬砌板裂缝越来越大而导致恶性循环.严重会导致结构内钢筋锈蚀,使其衬砌板结构整体稳定性,安全性变差.

2. 衬砌板的裂缝预防及保护

2.1 前期施工过程严格把关

在衬砌板施工时首先要做到边坡振压密实,优化混凝土的施工配合比使用适当地外加剂,混凝土振捣密实,模板不能过早拆卸.其次要提高伸缩缝,沉降缝的密实度和整体坡面的平整度.在衬砌板内发现裂缝应用环氧树脂胶泥进行填补,其耐久性﹑抗渗性﹑密实性和极高的粘接力及极强的防水防腐效果,而且施工相对简单,首先在裂缝处开槽,注入修补浆填充满以后外部涂上树脂胶泥即可.

2.2 设计排水设施

由于渠水的冲刷及雨雪水的残留而导致衬砌板破坏,在日常养护时要及时增设排水设施,可以在底脚处设集水管道,在施工设计时预留排水孔,底端混凝土板设为透水混凝土.也可以在衬砌板8-12米设一渗水沟,同时两端铺设渗水沟.衬砌板顶端应设有挡水坝,坝体内侧设有导水沟,导水沟与其他渗水沟连接,使其河岸周围受雨雪水冲刷时不流向衬砌板,从而保护了衬砌板因为雨水冲刷造成的不必要损害,进而优化衬砌板的整体排水性.对于已经布设排水设施的渠段,在日常运行通水工程中,要经常检查排水设施的淤堵情况,保障水流畅通,使排水设施更好的发挥排水作用.

2.3 衬砌板间隔缝防护及养护

衬砌板内填充剂应使用符合抗压强度90-105MPa,GB/T50081-2002、抗折强度25-35MPa,GB/T50081-2002、受压弹性模量17-20MPa,GB/T50081-2002、热膨胀系数<40×10-6mm/mm/°,GBJ119-88的填充剂.其抗压、粘结等物理力学性能远优于水泥.成型后无收缩,抗蠕变性,耐腐蚀性较好的材料.在后期养护过程中及时清理受损部位,清理过后即时填充填充剂.同时在填充剂内添加膨胀剂,使其与衬砌板粘结能力更强.

结论

综上所述,形成裂缝的原因有很多,但是从设计,到施工,再到通水运行阶段的维修养护,每一步都至关重要.做好提前预防,采用好的设计方案,先进的施工工艺,在后期维护过程中及时发现裂缝,针对性的封堵处理裂缝,只有保证每一个环节的不纰漏,渠道衬砌板才能展现出良好的整体性能,才能更好的发挥减糙防渗的功效.