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摘 要:在溢洪道边坡衬砌施工中,控制和减少裂缝对确保工程质量和外观质量有重要意义。着重分析裂缝产生的原因和介绍裂缝的预防和处理措施,对保证溢洪道整体质量的重要性提出了商榷性的建议。
关键词:溢洪道 衬砌 裂缝
中图分类号:TV544 文献标识码:Ａ 文章编号:1672-3791(2011)03(c)-0074-01
溢洪道是水库的主要组成部分,是水库进行拦洪削峰,发挥防洪效益和安全运行的重要保障工程,為保证溢洪道行洪能力和行洪安全,一般要对溢洪道边坡进行混凝土衬砌,边坡衬砌施工由于边坡坡度影响存在施工困难,造成质量控制难度加大,种种原因容易造成裂缝的发生,会影响到工程外观质量,严重时影响部分使用功能。因此,我们必须对混凝土裂缝的产生原因进行分析,并提出针对性的处理措施,避免对溢洪道整体质量的影响,确保溢洪道行洪安全。
1水文、气象
坝址区地下水类型主要为基岩裂隙潜水及松散岩类空隙潜水组成,局部为洞穴潜水,水量不甚丰富。在基岩区,地下水埋藏较深,补给来源不受流域范围限制,由于地层结构为中～弱透水层,出露较高的一般不含水,平原区地下水比较丰富,埋藏较浅,地下水位为15m左右。
水库流域属于温带大陆性气候区,年内气温变化较大,冬季天气寒冷干燥,夏季多暴雨。夏季极端最高气温40.6℃,冬季极端最低气温-23.6℃,年平均气温12.7℃。混凝土所处环境一年内日照频次多,正负温度交替频繁。
2工程地质
溢洪道两岸边坡及底部出露主要为二叠系砂岩、泥岩或泥质页岩,左岸0-009～0+180下部为黄砂岩,由西向东呈坡面状逐渐下降,0+000岩石层标高约228.6,到0+180逐渐下降至约212.8;,岩石层裂隙、风化较为严重;岩石层上部为一层紫色页岩,呈坡面状随岩石层下降,约2m厚,最上部为2m～3m虚填渣,0+400～0+610为黄沙岩或紫色岩石岸坡,岩石裂隙、风化较为严重。右岸0-009～0+180下部为黄砂岩,由西向东呈坡面状逐渐下降,0+000岩石层标高约223.666,到0+180逐渐下降至约212.8,岩石层裂隙、风化较为严重;岩石层上部为一层紫色页岩,呈坡面状随岩石层下降,约2m厚,最上部为暗黄色粘土层。0+180～0+340为黄色粘土岸坡。0+470～0+610为黄沙岩或紫色岩石岸坡,岩石裂隙、风化较为严重,其中0+585～0+610段岩石裂隙、风化优为严重,开挖后脱空量较大。
3施工工艺
边坡土石方采用机械开挖至基底预留面后,人工配合凿除,溢洪道边坡衬砌采用C25F150砼,厚30cm,边坡衬砌配构造筋Ⅰ级Φ8@200双向钢筋网,钢筋保护层厚度为50mm,为增加衬砌与岩石边坡的连接,布设Ⅱ级Φ25锚筋,深入岩石面1m。混凝土浇筑采用滑模通仓连续浇筑,混凝土板长10m,宽7m～9m,养护方法采用长流水边施工边养护,养护期28天。根据施工现场实际情况清除松散风化脱落岩石,采用同衬砌面板砼一同浇筑。
4裂缝原因分析
4.1 裂缝调查
2009年4月18日对左岸0+070——0+080石质段开使浇筑,22天后混凝土开始裂缝,初步认定为砼厚度不均匀及地质不稳定等因素引起收缩裂缝,针对裂缝做了大量细致的工作,以改变施工工艺分层施工等措施。结果石质段裂缝仍然存在,效果并不显著。石质段混凝土浇筑后出现的裂缝进行了调查统计表1。
根据调查,裂缝密度以左岸0+080、左岸进水口2.4m、左岸0+580、0+600段最大,除竖向裂缝外个别坡段还出现1～2条不规则的水平裂缝,竖向裂缝长度为0.4m～8.2m不等。所有裂缝宽度均在0.44mm以下。
4.2 裂缝原因分析
4.2.1 温度
通过工程建设各方共同进一步研究,认为裂缝是地质情况不稳定及浇筑厚度不均匀等因素导致的可能性较大。另外,还有一种温度裂缝是由于混凝土内外温差引起的,例如夏天混凝土经阳光暴晒后突然下雨、气温昼夜温差大,都会使混凝土内部与表层产生很大温差,混凝土表层温度下降,而内部温度基本不降,这样内部混凝土对表层混凝土起约束作用,同样会导致温度裂缝。
4.2.2 滑模
滑模主体为桁架式钢结构,滑模采用5mm厚钢板,尺寸长11m,宽1.2m,面板围懔采用工字钢作,面板每隔1m增加一根I14工字钢焊接,为保证面模钢度,在其背后加三榀桁架,三榀桁架采用5×5角铁焊接。滑膜整体自重约1.5t。机具和设备按实际重量计约0.5t。为了平衡混凝土上托浮力,采用φ25钢筋22根,长为12m,约1t作为配重构建,自重加配重3t。再加上滑模上的施工人员和施工器具、滑模在爬升时的冲击力,重量之大可想而知。由于边坡设计坡度为1∶1,混凝土在浇筑后需要停止一段时间后才能上升,因此滑模对混凝土有一个较大的侧压力,滑模在上升过程中与混凝土之间必将产生很大的摩擦力,难免对混凝土造成拉伤,混凝土受拉,而此时混凝土的早期强度增长缓慢,抗拉强度很低,混凝土在硬化过程中产生裂缝。
4.2.3 养护
现场养护不当也是造成混凝土收缩开裂的原因。混凝土浇筑后,由于边坡坡面陡,表面无法及时覆盖、采用浇水养护,表面水分迅速蒸发,很容易产生收缩裂缝。特别是在气温高、相对湿度低、风速大的情况下,干缩更容易发生。混凝土强度等级为C25F150,并掺加了外加剂。气温很高,混凝土的水分蒸发很快,对于高性能混凝土,由于水灰比小,胶凝材料用量大,混凝土密实性好,泌水少,若保养不好,表面龟裂及干缩裂缝都有因素。
5裂缝处理方案
采用SK—E环氧浆材压浆及表面缝口凿槽嵌缝处理方案。SK—E环氧浆材压浆具有渗透性强、可灌性好(可灌入δ=0.05的细缝),以及亲水性优的特点,黏结强度高,配合缝口凿槽嵌缝高强水泥砂浆施工,处理后经过长期观察未发现开裂现象。
通过以上几点原因分析,认为影响本工程混凝土裂缝主要有以下三点原因,一是边坡地质不稳定及浇筑混凝土厚度不均匀;二是气温温差大,混凝土表面没能及时保温覆盖;三是滑模与混凝土之间有较大的摩擦力。
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
关键词:溢洪道 衬砌 裂缝
中图分类号:TV544 文献标识码:Ａ 文章编号:1672-3791(2011)03(c)-0074-01
溢洪道是水库的主要组成部分,是水库进行拦洪削峰,发挥防洪效益和安全运行的重要保障工程,為保证溢洪道行洪能力和行洪安全,一般要对溢洪道边坡进行混凝土衬砌,边坡衬砌施工由于边坡坡度影响存在施工困难,造成质量控制难度加大,种种原因容易造成裂缝的发生,会影响到工程外观质量,严重时影响部分使用功能。因此,我们必须对混凝土裂缝的产生原因进行分析,并提出针对性的处理措施,避免对溢洪道整体质量的影响,确保溢洪道行洪安全。
1水文、气象
坝址区地下水类型主要为基岩裂隙潜水及松散岩类空隙潜水组成,局部为洞穴潜水,水量不甚丰富。在基岩区,地下水埋藏较深,补给来源不受流域范围限制,由于地层结构为中～弱透水层,出露较高的一般不含水,平原区地下水比较丰富,埋藏较浅,地下水位为15m左右。
水库流域属于温带大陆性气候区,年内气温变化较大,冬季天气寒冷干燥,夏季多暴雨。夏季极端最高气温40.6℃,冬季极端最低气温-23.6℃,年平均气温12.7℃。混凝土所处环境一年内日照频次多,正负温度交替频繁。
2工程地质
溢洪道两岸边坡及底部出露主要为二叠系砂岩、泥岩或泥质页岩,左岸0-009～0+180下部为黄砂岩,由西向东呈坡面状逐渐下降,0+000岩石层标高约228.6,到0+180逐渐下降至约212.8;,岩石层裂隙、风化较为严重;岩石层上部为一层紫色页岩,呈坡面状随岩石层下降,约2m厚,最上部为2m～3m虚填渣,0+400～0+610为黄沙岩或紫色岩石岸坡,岩石裂隙、风化较为严重。右岸0-009～0+180下部为黄砂岩,由西向东呈坡面状逐渐下降,0+000岩石层标高约223.666,到0+180逐渐下降至约212.8,岩石层裂隙、风化较为严重;岩石层上部为一层紫色页岩,呈坡面状随岩石层下降,约2m厚,最上部为暗黄色粘土层。0+180～0+340为黄色粘土岸坡。0+470～0+610为黄沙岩或紫色岩石岸坡,岩石裂隙、风化较为严重,其中0+585～0+610段岩石裂隙、风化优为严重,开挖后脱空量较大。
3施工工艺
边坡土石方采用机械开挖至基底预留面后,人工配合凿除,溢洪道边坡衬砌采用C25F150砼,厚30cm,边坡衬砌配构造筋Ⅰ级Φ8@200双向钢筋网,钢筋保护层厚度为50mm,为增加衬砌与岩石边坡的连接,布设Ⅱ级Φ25锚筋,深入岩石面1m。混凝土浇筑采用滑模通仓连续浇筑,混凝土板长10m,宽7m～9m,养护方法采用长流水边施工边养护,养护期28天。根据施工现场实际情况清除松散风化脱落岩石,采用同衬砌面板砼一同浇筑。
4裂缝原因分析
4.1 裂缝调查
2009年4月18日对左岸0+070——0+080石质段开使浇筑,22天后混凝土开始裂缝,初步认定为砼厚度不均匀及地质不稳定等因素引起收缩裂缝,针对裂缝做了大量细致的工作,以改变施工工艺分层施工等措施。结果石质段裂缝仍然存在,效果并不显著。石质段混凝土浇筑后出现的裂缝进行了调查统计表1。
根据调查,裂缝密度以左岸0+080、左岸进水口2.4m、左岸0+580、0+600段最大,除竖向裂缝外个别坡段还出现1～2条不规则的水平裂缝,竖向裂缝长度为0.4m～8.2m不等。所有裂缝宽度均在0.44mm以下。
4.2 裂缝原因分析
4.2.1 温度
通过工程建设各方共同进一步研究,认为裂缝是地质情况不稳定及浇筑厚度不均匀等因素导致的可能性较大。另外,还有一种温度裂缝是由于混凝土内外温差引起的,例如夏天混凝土经阳光暴晒后突然下雨、气温昼夜温差大,都会使混凝土内部与表层产生很大温差,混凝土表层温度下降,而内部温度基本不降,这样内部混凝土对表层混凝土起约束作用,同样会导致温度裂缝。
4.2.2 滑模
滑模主体为桁架式钢结构,滑模采用5mm厚钢板,尺寸长11m,宽1.2m,面板围懔采用工字钢作,面板每隔1m增加一根I14工字钢焊接,为保证面模钢度,在其背后加三榀桁架,三榀桁架采用5×5角铁焊接。滑膜整体自重约1.5t。机具和设备按实际重量计约0.5t。为了平衡混凝土上托浮力,采用φ25钢筋22根,长为12m,约1t作为配重构建,自重加配重3t。再加上滑模上的施工人员和施工器具、滑模在爬升时的冲击力,重量之大可想而知。由于边坡设计坡度为1∶1,混凝土在浇筑后需要停止一段时间后才能上升,因此滑模对混凝土有一个较大的侧压力,滑模在上升过程中与混凝土之间必将产生很大的摩擦力,难免对混凝土造成拉伤,混凝土受拉,而此时混凝土的早期强度增长缓慢,抗拉强度很低,混凝土在硬化过程中产生裂缝。
4.2.3 养护
现场养护不当也是造成混凝土收缩开裂的原因。混凝土浇筑后,由于边坡坡面陡,表面无法及时覆盖、采用浇水养护,表面水分迅速蒸发,很容易产生收缩裂缝。特别是在气温高、相对湿度低、风速大的情况下,干缩更容易发生。混凝土强度等级为C25F150,并掺加了外加剂。气温很高,混凝土的水分蒸发很快,对于高性能混凝土,由于水灰比小,胶凝材料用量大,混凝土密实性好,泌水少,若保养不好,表面龟裂及干缩裂缝都有因素。
5裂缝处理方案
采用SK—E环氧浆材压浆及表面缝口凿槽嵌缝处理方案。SK—E环氧浆材压浆具有渗透性强、可灌性好(可灌入δ=0.05的细缝),以及亲水性优的特点,黏结强度高,配合缝口凿槽嵌缝高强水泥砂浆施工,处理后经过长期观察未发现开裂现象。
通过以上几点原因分析,认为影响本工程混凝土裂缝主要有以下三点原因,一是边坡地质不稳定及浇筑混凝土厚度不均匀;二是气温温差大,混凝土表面没能及时保温覆盖;三是滑模与混凝土之间有较大的摩擦力。
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