浅论渠道工程机械化衬砌施工中常见的几个问题

时间:2022-07-19 02:46:56

浅论渠道工程机械化衬砌施工中常见的几个问题

【摘要】渠道工程机械化衬砌施工是南水北调工程的重要内容,其施工流程主要为:渠床整理排水系统施工复合土工膜施工聚苯乙烯保温板施工混凝土衬砌施工伸缩缝施工,施工过程中经常遇到的问题主要有裂缝、蜂窝麻面、表面不平、厚度不均等。

【关键词】机械化衬砌施工;裂缝;蜂窝麻面;表面不平;厚度不均

中图分类号: [TV91] 文献标识码: A 文章编号:

渠道工程机械化衬砌施工是南水北调东线鲁北段小运河工程的重要内容之一,它是一项比较新颖的施工工艺,在南水北调中线工程首次大规模推广使用,经过近几年来的工程实践,该项工艺已初步成熟。机械化衬砌工作流程主要为:渠床整理排水系统施工复合土工膜施工聚苯乙烯保温板施工混凝土衬砌施工伸缩缝施工。

机械化衬砌施工具有工作效率高,节约人力资源,混凝土振捣密实性好、外观美观等优点,但倘若施工过程控制不好,也会带来诸多问题。在此,本文就机械化衬砌施工中经常遇到的几点问题做一下讨论与总结。

1、混凝土衬砌板裂缝

裂缝可谓是机械化衬砌施工时最常遇到、也是最易发生的一类质量问题。由于混凝土衬砌板属于薄壁结构,外露面积大,抗压强度高但抗拉强度低,适应拉伸变形和不均匀变形的能力较差,受基础、温度、光照、风力等因素影响较为明显,容易产生裂缝。

(1)塑性收缩裂缝

塑性收缩裂缝是指混凝土未凝结硬化前,还处于塑性状态时表面因失水较快产生收缩,混凝土强度不能抵抗这种收缩应力而产生的裂缝。此类裂缝主要表现为龟裂,常出现在混凝土表面,形状长短不一,裂缝较浅,一般在混凝土浇筑后2~3h 左右出现,特别是当外界气温高,风速大,气候干燥时易出现。

预防塑性收缩裂缝的最好方法是加强洒水养护,遇大风或烈日天气应停止施工,对已完衬砌板用湿润草栅等材料覆盖,再用塑料薄膜包裹保湿,防止表面游离水分蒸发过快,降低混凝土的收缩应力。另外,严格控制混凝土的水灰比,掺加高效减水剂提高混凝土的和易性,选择级配良好的砂,减小空隙率,充分振捣密实,并及时对表层进行收光。

(2)干缩裂缝

干缩裂缝多出现在衬砌板养护结束后一段时间或浇筑完成两周后,此类裂缝出现在衬砌板表面,多沿短边方向分布,纵横交错,无规律。主要原因是混凝土内外水分蒸发程度不同而导致收缩变形不同的结果,受天气条件影响,混凝土表面水分损失过快,胶体中水分蒸发引起毛细管引力,胶体空隙受到压缩而产生较大变形,而内部水分损失较小,变形较小,较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束,产生较大拉应力而使衬砌板表面出现裂缝。

预防干缩裂缝的主要措施有:第一,选用干缩较小的水泥品种。如干缩值较小的硅酸盐或普通硅酸盐水泥、用水量低的贫水混凝土和砂率低的干硬混凝土干缩率均相对较小。第二,合理调整混凝土配合比。采用低水灰比,降低砂率,尽量采用粗砂,一般情况下,混凝土的干缩率会随着用水量、水泥用量及砂率的减少而降低。第三,加强混凝土洒水养护。在达到一定强度之前让衬砌板表面始终保持湿润状态,延迟干缩的发生,防止内外收缩应力差过大,保证内外同步收缩变形直至凝结硬化。

(3)沉陷裂缝

沉陷裂缝多属贯穿性裂缝,常见于渠床换填处,高填方渠道和工程地质不稳定区域,往往上下或左右有一定的错距。其产生原因是地基压实不均,局部有松软土基,渠道填方预沉降不够,堤基因失水而造成不均匀沉降,当地质滑动拉力超过混凝土抗拉强度时就会发生拉裂现象。

防止沉陷裂缝的主要措施有:第一,地基夯实均匀。此种方法是杜绝衬砌板产生沉陷裂缝的最有效方法,对松土、填土地基进行充分的夯实和加固,给回填基础留出一定预沉时间,对整个渠床整平并压实均匀,防止地基产生不均沉降。第二,及时切缝。衬砌完成后要及时进行切缝,将衬砌板分成适当大小的块,可以很好适应地基不均匀沉陷所产生的拉应力,从而防止混凝土衬砌板产生沉陷裂缝。及时切缝不但可以预防沉陷裂缝,其对预防塑性收缩裂缝和干缩裂缝以及诱导其沿切缝方向发展都起到很好的作用。

2、混凝土衬砌板蜂窝、麻面

由于机械化衬砌板结构较薄,受气温、地下水位及振捣设备工作状态影响较大,施工时衬砌机振捣设备工作倘若状态不佳,混凝土面板容易产生蜂窝、麻面,再逢气温低、地基含水量大时还容易发生冻胀,一旦不能控制,混凝土强度将停止增长,蜂窝麻面继续发展成空鼓,直至造成表层大片脱落,引发严重质量问题。

预防蜂窝麻面的主要措施有:第一,振捣密实。定时检查衬砌机振捣设备工作状态,确保所有振动棒正常工作,控制衬砌机行进速度,充分振捣,防止漏振。第二,降低地基含水量。首先,将地下水位降至施工作业面至少1m以下,禁止在水淹地基的环境下浇筑砼;其次,保证排水设施的排水通畅,及时将地基中水分排出,防止地基含水量过大。第三,做好冬季蓄水保温。对衬砌好的混凝土面板,主要是渠底衬砌板,在寒冷季节要做好蓄水保温措施,蓄水水深度一般在60~100cm。

3、混凝土衬砌板表面不平

衬砌板表面平整度是外观质量评定的重要指标,抹面工作一旦控制不好,经常造成衬砌板表面凹凸不平,不但形成质量问题而且影响美观,这主要是由于抹面机初期抹面整平不到位,人工二期找平磨光不达标所致。

解决此类问题的措施主要有:第一,渠床整理要平整。人工修坡要平整,复合土工膜铺设严禁出现较大褶皱,聚苯乙烯保温板铺设平整且衔接无缝隙。第二,控制抹面质量。抹面机抹面分三次进行,第一次抹面用抹盘进行初次整平,第二次抹面在第一次抹面15~20min后进行,仍采用抹盘进行找平,第三次抹面采用抹片进行,主要提高混凝土表面的光洁度。抹面机抹面之后立即进行人工抹面,进一步提高表面的平整度和光洁度。

4、混凝土衬砌板厚度不均

衬砌板厚度直接关系到工程质量和项目成本,其主要取决于渠床开挖时是否存在超、欠挖现象和衬砌机工作时的状态。据不完全统计,目前机械化衬砌施工中混凝土损耗量高达10~15%,在很大程度上提高了项目成本及影响了工程质量。

为保证衬砌面板厚度符合设计标准以及最大程度上减小混凝土损耗量,在施工过程中必须做好两点:第一,渠床整理要符合设计要求。严格控制渠床开挖的高程及平整度,防止超挖或欠挖。第二,保证衬砌机正常工作状态。衬砌机上下行走系统对浇筑厚度起着至关重要的作用,根据经验可知,衬砌机行走系统在运行过程中并不是一成不变的,由于衬砌机在行走过程中会受到垂直于坡面的反向作用力,该作用力会使衬砌机产生位移,通常会造成衬砌板厚度加大。因此,在施工过程中,测量人员必须全程跟踪,每衬砌12m要校核一次衬砌机轨道的方向和高程,保证衬砌面板厚度满足设计要求。

结语:

以上针对每条问题所列的预防措施并不是独立的,而是相互关联的,如及时做好渠床整理这一项工作对预防裂缝、保证衬砌板表面平整、厚度均匀等都起到一定积极性作用。为了确保机械化衬砌混凝土面板的内在和外观质量要求,达到内实外光的效果,在施工过程中应该对每一个工序进行严格控制。随着科学技术的日新月异,各种建筑材料、机械设备及生产工艺越来越先进,只要从态度上给予足够的重视,我们相信以上所列的问题会越来越少,机械化衬砌的质量也会得到更大的提高。

【参考文献】

[1]南水北调东线山东干线有限责任公司.《南水北调东线山东段渠道工程机械化衬砌标准化施工指南》.2011年7月

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