箱基渡槽混凝土裂缝处理技术探讨

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  南水北调中线局河南直管建管局 河南省郑州市 450000
  摘要:自改革开放以来,我国建设规模不断加大。由于受各种因素影响,混凝土裂缝作为水利工程的常见问题、通病问题。随着建设规模加大,裂缝现象越来越突出。本文通过沙河箱基渡槽槽身混凝土裂缝处理方法,主要探讨了混凝土裂缝产生的原因、处理方法及处理后的效果评价。
  关键词:沙河箱基渡槽;槽身;裂缝;处理
  1、工程概况
  南水北调中线一期工程总干渠沙河南~黄河南段的沙河渡槽段工程位于河南省鲁山县城东。箱基渡槽一般每20m一节,槽身采用矩形双槽布置形式,为C30钢筋砼结构,槽身净宽2×12.5m,槽身侧墙净高7.8m,槽身底板兼作涵洞顶板,侧墙为变断面型式,下部宽1.25m,上部宽0.5m,侧墙顶部设宽1.5m人行道。下部支承结构为箱形涵洞,洞身长与上部槽身宽对应,单联长15.2m,顺槽向每三孔一联,相應每节槽身单节长20m;涵洞孔宽5.5~5.8m,孔高为5.5m~9.1m。槽底比降1/5900。
  2、裂缝成因分析
  混凝土中产生裂缝有多种原因,主要是温度和湿度的变化,混凝土的脆性和不均匀性,以及结构不合理,原材料不合格(如碱骨料反应),模板变形,基础不均匀沉降等。
  混凝土硬化期间水泥放出大量水化热,内部温度不断上升,在表面引起拉应力。后期在降温过程中,由于受到基础或老混凝上的约束,又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时,即会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢,但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不周、时干时湿,表面干缩形变受到内部混凝土的约束,也往往导致裂缝。
  3、裂缝分类
  渡槽侧墙与底板出现大小不一的裂缝,按照技术要求规定,裂缝分类见下表:
  混凝土结构裂缝检查判别标准
  项 目 Ⅰ 类 Ⅱ 类 III 类
  钢筋混凝土 缝宽<0.2mm
  缝长<100cm
  缝深不超过钢筋保护层 缝宽0.2mm~0.4mm
  缝长100cm~400cm
  缝深超过钢筋保护层
  小于结构厚度1/2 缝宽>0.4mm
  缝长>400cm
  缝深大于结构厚度1/2
  4、裂缝处理方法及过程
  裂缝处理措施方法主要:Ⅰ类裂缝表面涂抹封闭法,采用露盾水泥基渗透结晶性防水涂料。Ⅱ类裂缝及以上裂缝注浆法,采用K-801裂缝修补结构胶。
  裂缝处理工艺试验选择第85跨右联槽身侧墙Ⅰ类裂缝、Ⅱ类裂缝各1~2条进行试验。
  4.1Ⅰ类裂缝封闭处理
  4.1.1、Ⅰ类裂缝封闭处理工艺流程
  裂缝调查→涂刷水泥基渗透结晶性防水涂料→表面封闭→养护
  4.1.2、Ⅰ类裂缝封闭处理步骤
  步骤1:打磨清理及基面湿润
  采用手提式砂轮机打磨至坚实的混凝土面,并清理干净;用水充分湿润处理过的待施工的施工基面,保持混凝土结构得到充分的湿润、润透,但不宜有明水。
  步骤2:制浆
  (1)水泥基渗透结晶性防水涂料、粉料与干净的水调和(水内要求无盐、无有害成分),混合时可用手电钻装上有叶片的搅拌棒或戴上胶皮手套用手及抹子搅拌。
  (2)水泥基渗透结晶性防水涂料、粉料与水的调和比:按照容积比,涂刷时用5份料2.5份水调和。
  (3)水泥基渗透结晶性防水涂料灰浆的调制:将计量过的粉料与水倒入容器内,用搅拌物充分搅拌3-5分钟,使料拌和均匀;一次调料不宜过多(调成后不准再加水及粉料,一次成型),要在20分钟内用完。
  步骤3:涂刷
  (1)水泥基渗透结晶型防水涂料涂刷时要用专用半硬的尼龙刷。
  (2)涂刷时要注意来回用力,确保凹凸处满涂,并厚薄均匀。
  (3)在平面或台阶处进行施工时须注意将水泥基渗透结晶型防水涂料涂刷均匀,阴阳角处要涂刷均匀,不能有过厚的沉积,防止在过厚处出现开裂。
  (4)一般要求涂刷2道,即在第1层涂料达到初步固化(约1~2h)后,进行第2道涂料涂刷。当第1道涂料干燥过快时,应浇水湿润后再进行第2道涂料涂刷。
  步骤4:检验
  (1)水泥基渗透结晶型防水涂料涂层施工完毕后,须检查涂层是否均匀,如有不均匀处,须进行修补。
  (2)水泥基渗透结晶型防水涂料涂层施工完毕后,须检查涂层是否有暴皮现象,如有,暴皮部位需要清除,并进行基面再处理后,再次用水泥基渗透结晶型防水涂料涂刷。
  (3)水泥基渗透结晶型防水涂料涂层的返工处理:返工部位的基面,均需潮湿,如发现有干燥现象,则需喷洒水后再进行水泥基渗透结晶型防水涂料涂层的施工,但不能够有明水出现。
  步骤5:养护
  (1)水泥基渗透结晶型防水涂料终凝后3-4小时或根据现场湿度而定,采用喷雾式撒水养护,每天喷水养护3-5次,连续2-3天,外施工时要注意避免雨水冲坏涂层。
  (2)施工过程中48小时内避免雨淋、霜冻、日晒、沙尘暴、污水及高温烘烤。
  (3)养护期间不得碰撞防水层。
  4.2 Ⅱ类裂缝与Ⅲ类裂缝灌胶处理
  对宽度≥0.20mm的裂缝(Ⅱ类裂缝与Ⅲ类裂缝),采用恒定低压压注K-801胶液对裂缝进行灌注,以达到对裂缝的修补。
  4.2.1、Ⅱ类裂缝与Ⅲ类裂缝灌注处理工艺流程
  裂缝检查→清理裂缝→粘贴灌胶嘴→封闭裂缝→压气试验→灌浆→表面涂装。
  4.2.2、Ⅱ类裂缝与Ⅲ类裂缝灌注处理步骤   步骤1:清缝及裂缝表面处理:将所有裂缝两边30mm~40mm范围内的灰尘用毛刷或压缩空气清除干净,凿去浮浆,然后用丙酮清洗,清除裂缝周围的油污。
  步骤2:粘贴灌浆嘴:灌浆嘴的间距根据缝长及缝宽确定,宽缝宜稀,窄缝宜密一般在350mm~400mm之间。每条裂缝上至少应有一个进浆嘴和一个出浆嘴。
  步骤3:裂缝表面封闭:为使混凝土缝隙完全充满浆液,并保证压力,同时又保证浆液不外渗,必须对已处理过的裂缝表面用K-801胶底胶沿裂缝走向从上至下均匀涂刷两遍,形成宽60mm~80mm的封闭带。
  步骤4:压气试验
  结构胶封闭带硬化后,需进行压气试验,气压控制在0.2~0.5MPa,对漏气部位进行再次封闭。
  步骤4:灌注胶液操作
  灌注裂缝采用空气泵压注法,压浆罐与灌浆嘴用聚氯乙稀高压透明管相连接,连接要求严密不漏气。在灌浆过程中注意控制压力逐渐升高,防止骤然加压裂缝扩大,压力宜控制在0.2~0.5MPa。
  灌浆次序为:由低端逐渐压向高端,从一端开始压浆后,待另一端的灌浆嘴在排出裂缝内的气体后流出的浆液浓度与压入浆液浓度相同时,可关闭出浆嘴阀门,并保持压力1~3分钟。
  步骤5:表面处理
  对于已灌完的裂缝,待浆液聚合固化后将灌浆嘴拆除,并将灌浆嘴处用胶泥抹平,待胶泥固化后进行表面打磨处理和养护。
  4.3 灌注裂缝参数
  封闭状态:封闭带宽60mm~80mm,满足压气试验不漏气;
  压浆嘴分布:间距350mm~400mm(宽缝宜稀,窄缝宜密);
  灌浆压力:宜控制在0.2~0.5MPa;
  灌浆完成状态:不再进胶后保持压力1~3分钟。
  5、处理效果检查
  5.1、外观检查
  0.2㎜以下裂縫采用表面涂抹法进行修补,修补完成后表面为一宽度约8~12㎝的条带,表面较粗糙。0.2㎜以上裂缝采用低压注浆法进行修补,修补时严格按注浆技术要求进行操作。涂抹法用露盾水泥基渗透结晶性防水涂料与混凝土结合后,可向混凝土内部渗透,在混凝土中形成不容于水的结晶体,填塞毛细孔道,从而使混凝土致密,防水。水泥基渗透结晶性防水涂料处理过的混凝土多年后遇水,材料中的活性物质还能重新激活,混凝土中未完全水化的成分再产生结晶,封闭后期形成的裂缝。
  5.2、钻芯取样
  2013年5月9日对现场注浆法裂缝进行了取样。拟对取自85-yy2、85- yz1、85- yz2三条裂缝处(处理后)的钻芯芯样进行劈裂抗拉强度试验,通过比较劈裂面与处理面的相对位置,以验证裂缝处理方法的有效性。
  结合现场所取钻芯材料及试验要求,对现场所取钻芯材料进行加工,详细尺寸如下所示:
  85-yy2:直径:48mm、长度:48mm;
  85-yz1:直径:55mm、长度:55mm;
  85-yz2:直径:50mm、长度:40mm;
  对所取芯样进行了目测检查,缝内填充、胶结较好。
  5.3、声波测试
  5月7日~5月10日在渡槽沿线85~88跨东、西区域选取裂缝进行声波检查,每条裂缝布置修补前、修补后以及附近无裂缝区域3条测线进行测试。
  裂缝处声波试验分为不跨缝测线、跨缝测线。量测时根据实际情况采用黄油作耦合剂,沿测线向两端进行测试,测点间距为200mm、300mm、400m m、500mm、600mm。
  6、结论
  重点对比分析85区域yy2、yz1、yz2裂缝处理前、处理后以及附近区域无裂缝处的声波波速值,可以很明显得到波速值范围:无裂缝区>裂缝理后>裂缝处理前,裂缝处理后声波波速值较处理前提高了较多。
  波速差距可能来源于灌浆材料与混凝土材料本身的波传导率的差异,表明了裂缝处理方法是有效的。
  钻芯试件劈裂抗拉强度的平均值约为2.5534MPa,达到了相应混凝土标号的强度等级要求。
  对比混凝土样芯劈裂试验前的灌浆线和劈裂试验后的破裂面,可以发现劈
  裂试验的破裂面与灌浆线完全不重合,同时灌浆线完整,证明了灌浆处理方的正确性和合理性。
  7、总结语
  (1)裂缝治理首先要分析产生裂缝的原因;然后结合建筑物的防水等级要求,根据裂缝的特点和防水材料性能及施工工艺选择相应的防水材料和施工工艺。
  (2)根据孔隙大小和施工现场的渗漏情况,选择可灌性各异的化灌材料进行灌浆处理,可最大程度地保护混凝土不受水的侵蚀。水溶性聚氨酯化灌材料具有良好的亲水性,遇水中可分散、乳化进而凝固,可在防渗漏工程中得到广泛的应用。
  (3)当混凝土内部的渗水通道和缝隙非常细小难以封闭时,可采用嵌填弹、塑性及刚性密封材料或涂布鞋高分子防水涂料等工艺作为辅助手段从混凝土缝面进行防渗处理。
  (4)“灌、堵、嵌、涂相结合裂缝治理技术”是从工程实践中总结出来的一种防水技术。工程实践证明,这是一种工艺简便,行之有效的实用施工技术。
  参考文献:
  [1]《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002
  [2]《水工混凝土结构设计规范》SDJ-78和SL/T191-96
  [3]《水利水电建设工程验收规程》SL223-1999
  [4]《水利水电工程施工质量评定规程》SL176-1996
  [5]《混凝土坝养护修理规程》SL230-98
  [6]《混凝土质量控制标准》GB50164-92
  [7]《水工混凝土施工规范》SDJ207-82
  作者简介:   陈凯歌,性别:男,出生日期:1981年9月,单位名称:南水北调中线局河南直管建管局,现职称:工程师,所评职称:副高级工程师,邮编:461500。
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  四、深基坑的施工技术
  1、施工准备
  在进行深基坑施工之前,一般主要进行施工技术、施工方案、施工机械以及施工人员等方面的准备。首先,对施工地点的土质、周围建筑环境、道路分布等各方面条件进行详细的调查,综合各方面因素进行最优的方案设计,然后根据设计方案进行施工组织和施工方案的设计。
  2、施工方法及施工机械的选择
  首先,应选定主要的施工参数,包括深基坑的支撑形式、几何尺寸、以及基坑规模等,确定开挖参数及分层开挖的深度等。深基坑开挖方法主要包括逆作法、盆式挖土法、放坡挖土法等。选择合理的开挖方法,保证基坑开挖方法和顺序与施工设计相符。为确保井点降水正常,必须先排水再挖土,挖土高度达到标高后,应及时浇筑底板和垫层,在进行挖掘时,应避免挖掘机冲抓和碰撞,以免挖掘机碾压到工程支撑梁及工程桩,加强监控点保护,并标明保护标志。应选择合适的施工机械,确保深基坑工程的施工进度。应根据施工工期及预算挖量等参数作为挖土机械及运输车辆的选择依据。在施工过程中,应根据施工进度及现场实际情况,对机械数量及开挖进度进行适当的调整。
  3、施工中做好支护技术
  深基坑支护应参照基坑开挖深度,采用不同的支撑方式进行支护,并通过回灌技术、井点降水以及挖掘机卸荷等,减少施工工期和投资成本,确保深基坑及周边建筑的安全性。进行深基坑支护施工时,应充分利用原有支护桩,在符合施工要求的情况下,保留支护桩,节约施工成本。应确保深基坑支护桩施工的可靠性和安全性,以免基坑周围因降水不当引起土体变形导致周边管线、道路以及邻近建筑的沉降过大和不均。应按照施工操作原则进行支护施工,选择科学合理的施工处理方法,对于不同的深基坑支护,应采用不同的支撑方式,必要时加设内撑,并采用回灌技术或井点降水进行降水处理。
  4、锚杆技术
  这一技术的运用能给深基坑开挖创造足够的空间区域。让不同的机械设备都能充分运用到基坑开挖操作中,锚杆技术最早运用于中国的北方地区。在车站、商业大厦等大型建筑物中的运用较广。经过建筑专家的多方检测,对于锚杆技术施工运用到的工艺、材料等都进行了合理改进,对于施工的安全指數也有了很大的提高。
  5、地下水处理
  在深基坑开挖过程中,应保持基坑干燥及边坡稳定,以免地下积水对施工进度造成影响,或边坡松动造成事故发生。如基坑土质较软或出现积水,则会导致工人站立困难,影响施工操作,因此在进行基坑施工时,应做好地下水的处理工作。可采用止水法处理地下水,在基坑周边设置止水帷幕,防止地下水进入基坑内,可通过地下连续墙、沉井法或灌浆法来达到止水的目的;也可采用排水法处理地下水,如井点降水和明沟排水等,井点降水具有操作简便,容易掌握的特点,是处理地下水的好方法。井点降水的具体步骤为:在深基坑工程周围,设置具有渗水作用的井点管,并设置抽水设施,将地下水抽出,直至地下水将至设计高度。井点降水可用于不同形状的深基坑中,对边坡具有一定的稳定作用,维持基坑内土干燥可以有效提高深基坑施工效率,从而提高工程质量。
  结束语
  综合上面内容,建筑项目深基坑工程是一项非常复杂的工程。在进行施工方案设计时,必须对实际情况进行综合的考虑。对于一些可能出现的情况,也要做好相应的应急方案的设计。对于一些特殊点以及特殊结构也,要采取针对性的方案设计,确保深基坑工程的安全性以及可靠性。
  参考文献:
  [1]张长友.建筑深基坑支护施工技术的应用研究[J].价值工程,2012.
  [2]朱永清.复杂环境条件下深基坑综合支护技术的应用[J].施工技术,2011.
  [3]周尧程,汤庆其.谈谈高层建筑深基坑支护施工流程[J].科技创新与应用,2012.
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