混凝土保湿养护膜在南水北调工程中的应用.pdf

设计与施工 水利规划与设计 2 0 1 0年第 1期 混凝土保湿养护膜在南水北调 工程中的应用 王守奎 ( 河南科光工程建设监理有 限公 司 郑州4 5 5 0 0 3 ) 【 摘要】 在分析南水北调中线工程总干渠渠道衬砌混凝土裂缝产生的原因和控制措施的基础上，结合安阳段 引进混凝土保湿养护膜的试验过程，对因衬砌混凝土养护不当产生的裂缝如何有效控制可以起到参考和借鉴作 用 。 【 关键词】 渠道衬砌裂缝混凝土保湿养护膜南水北调中线工程 【 中图分类号】T V 5 5 4 1 4 【 文献标识码】 C 【 文章编号】 1 6 7 2 2 4 6 9( 2 0 1 0 )0 1 0 0 5 7 0 3 1 引言 举世瞩 目的南水北调 中线工程正在如火如荼地 进行 ，渠道混凝土衬砌的裂缝 问题 ，至今尚无法完 全有效地控制。但根据裂缝的成因分析 ，有些裂缝 是可以控制 的。 2 渠道 混凝土衬砌 裂缝 的分类和控 制方法 a )基础变形产生的裂缝 。 由膨胀土或膨胀岩遇水膨胀使基面隆起造成裂 缝 问题 ，解决办法是用粘性土换填 2 m左右 ，可 以 消除。另有高填方因沉降引起混凝土裂缝 ，解决办 法是延长沉降时间 ，一般为 6个月 以上 ，或超填一 定高度进行加载 ，加速沉 降，待沉 降趋稳 后再衬 砌 。 b )混凝土配合 比不当产生的裂缝 。 目前普通硅酸盐水泥出厂强度都很 高，而衬砌 混凝土一般为 C 2 0 ，如只考虑混凝土强度配合 比不 当，也易产生裂缝。解决办法是反复模拟试验 ，优 化配合比。混凝土坍落度当渠坡为 1 ： 2时宜在 5 5 6 5 e m之间，渠坡为 1 ： 2 5 3宜在 6 5 7 5 c m 之 间 。 c )衬砌机型产生的裂缝 。 衬砌机选型不当 ，如 自制简易衬砌机 ，因振捣 效果差 ，易产生裂缝。所以购机前先实地考察 ，选 已使用证明可行的厂家生产 的衬砌机 。振动碾压式 衬砌机 比振动滑模式衬砌机产生的裂缝要少。 d )人为因素产生的裂缝 。 人为因素很复杂 ，一般表现在施工人员未进行 岗前培训 ，质量意识差 ，粗心大意，振捣不到位 ， 抹面时机不当等 ，此类产生的裂缝最多。解决办法 只有加强 岗前培训 ，在衬砌前先进行一段非正式模 拟衬砌试验 ，待人机配合熟练后再开始渠道衬砌 。 e )施工时环境温度产生的裂缝 。 当白天温度高 于 2 5 时 ，由于混凝 土板太薄 表面失水过快 ，抹面时机不好掌握 ，易产生裂缝。 当气温低于 0 时也易产生冻裂。解决办法是当气 温高于 2 5 c C时利用夜晚进行衬砌 ，当气温低于 0 时停止施工。 f )大风产生 的裂缝。 黄河以北四季 多风 ，且 白天风力远大于夜晚。 风力超过 4级 ，由于混凝土板太薄表面失水过快 ， 来不及收面已产生裂缝 。解决办法是 留心观察天气 预报和气象规律 ，避开大风天气衬砌 。 g )锯缝太晚产生的裂缝。 锯缝时间非常关键 ，选择不当极易产生裂缝。根 据经验可采用温度时法进行控制，即 3 5 0 4 0 0 h 开始锯缝 ，可有效控制此类裂缝 。 h )冻胀裂缝 。 黄河以北冬季气温较低 ，因不好覆盖保暖易产 生裂缝 。进入冬季 ，虽气温高于 0 c lC，但锯缝用水 和水养护法容易在坡脚积水 ，冬季水分蒸发慢 ，当 作者 简介 ：王守奎 ( 1 9 5 7年 一) ，男 ，高级工程师。 5 7 设计与施工 水利规划与设计 2 0 1 0年第 1 期 寒潮突然袭击 ，饱和水易产生冰冻 ，使齿墙产生裂 缝 。所以冬季应尽量减少用水量 ，渠底及时排水 ， 当不能及时进行渠底衬砌时 ，要用干土或草袋覆盖 保暖。 i )结构性裂缝。 渠坡与齿墙 刚性 连接，当锯缝水 和养 护水太 多 ，在齿墙处积水长时间浸泡使地基变软 ，使齿墙 下沉 ，在齿墙于坡面 3 05 0 e m处 产生水平裂缝。 此类结构性裂缝最好是设计将刚性连接变为柔性连 接。 J )养护不当产生的裂缝。 此类裂缝多为细小裂缝。 目前南水北调工程普 遍采用常规水养法。为了减少用水量 ，很多标段采 用了很多方法。如有用 草袋 覆盖 ，有用棉毡覆盖 的，有用土工布覆盖的，有用洒水车洒水的，有用 人工浇水的，还有用塑料管滴水养护的。但所有这 些方法都有一个缺点 ，人为因素大 ，时湿时干 ，无 法保持均衡湿润状态 。且草袋易使混凝土表 面变 黄 ，影响观感 。草袋 、棉毡块小 ，易被大风吹走 。 土工布不吸水 ，养护一次高温季节维持不到一个小 时。为改善养护方法 ，在南水北调安阳段建管处和 监理部领导的同意和大力支持下 ，决定引进公路工 程使用的混凝土保湿养护膜 ，在安阳进行试验。 3 混凝土保湿养护膜在渠道衬砌 中的应用 混凝土保湿养护膜系列产品以新型可控高分子 吸收材料为主料，根据混凝土 的水 化机理进行设 计 ，具有较好的节水保湿性能 。在公路工程中已被 广泛使用。但公路工程大多为水平面 ，渠道衬砌大 多为斜面 ，是否对斜面也适用 ，只有通过实验 。 2 0 0 8年 9月 2 5日将节水保湿养护膜在南水北 调安阳段 四标 A Y 1 6+5 0 05 2 4右岸渠坡 进行试 验。所用养护膜为双层 ( 芯膜 +面膜 ) ，幅宽 2 m， 卷长 5 0 0 m。施工时幅与幅之间用胶带粘接 ，坡面 上下用土压紧，两边用保温板条卡在伸缩缝中，养 护 2 8 d ，期间风力大多在 24级 ，经观察 ，7 d内 相对湿度 为 9 5 以上 ，2 8 d内相对湿度在 9 0 以 上 ，保湿效果非常理想。养护期间混凝土表面总能 保持湿润状态 ，养护后无浮砂 ，颜色呈青灰色。养 护时膜 内温度比环境温度高 21 0 ，并能有效平 缓昼夜温差 ，对减少和抑制微裂缝有很好作用。钻 芯取样三组试件 ，对混凝土强度有轻微提高。 2 0 0 8年 1 0月 3 0日又将试验长度扩大到 2 0 0 m。 期间出现过 3次 5 6级风 ，由于普通胶带在野外 5 8 抗老化能力差 ，大风将养护膜从粘接处撕 开吹起 ， 破坏面积有一半 ，抗风又成为新问题。且时间已是 2 0 0 8年 1 1月 1 8日，冷空气过后 ，夜晚气温 已降 至零度以下 ，发现养护膜内有结冰现象 ，为了防止 冻伤混凝土，暂停使用养护膜。 为了解决抗 风问题 ，经多次 与厂家沟通 和研 究 ，决定将养护膜热焊 ，幅宽增加到 4 2 m，利用 衬砌每 4 m有伸缩缝这一特点，将每 幅养护膜卡在 伸缩缝里 ，增强抗风能力。2 0 0 9年 3月初 ，气 温 已升到零度以上 ，3月 5日用焊接膜进行试验 ，但 由于养护膜塑料膜很薄，焊接质量要求很高无法保 障，且热焊后膜变脆 ，大风容易从焊缝处撕开，将 养护膜破坏 ，虽破坏程度有所降低 ，但仍有三分之 一 被破坏。根本问题仍未得到解决。经再次与厂家 沟通和研究 ，形成共识 ，只有改进生产工艺，将面 膜改为幅宽 4 2 m，没有任何接缝 ，芯膜粘在面膜 上 ，再进行试验 。 2 0 0 9年 3月 2 7日，开始用新膜试验 ，一个月 内出现过 4次 5 6级风 ，2次 7 9级风，除有两 处破坏外 ，9 8 以上完好无损 ，且破坏的地方为摊 铺质量问题 ，经总结确定 了养护膜摊铺方法。此摊 铺方法非常重要 ，如方法正确 ，抗风已不是问题 。 养护膜摊铺方法 ：渠道衬砌锯缝完成后 ，清扫 板面的污垢 ，浇水让板面达到饱和水状态 ，在板面 有大量明水状态下 ，将养护膜放在坡顶 ，注意有孔 眼的一面朝向混凝土面 ( 每卷标签上有说明) ，拉 开每卷膜端头 3 0 e m长用土块或其他物 品临时压 紧 不让风吹起 ，用直径 2 0 ra m钢管或钢筋 ，长 4 6 m， 穿入每卷膜圆芯内，两头用绳子拉住 ，慢慢从坡顶 向下滚动摊铺 ，如局部板面缺水 ，必须及时补水后 再摊铺 ，每幅铺完后 ，在衬砌板垂直水流方 向 4 m 伸缩缝处要将膜两边全部塞进缝内并用保温板条或 渠道用闭孔泡沫板条全部镶满伸缩缝将膜卡紧，以 防止被风吹起而影响养护质量 ，然后在坡底用土压 紧底膜端头 ，利用剩余膜从坡底向上滚压向上赶气 直到坡顶 ，使膜 与混凝 土面形 成真空 ( 必须要赶 气 ) ，最后在坡顶用土将膜封严压紧。要点是 ：一 要板面必须在饱和水状态下 ，二是不让任何地方进 空气 ，三是人不能踩在膜上 。 2 0 0 9年 4月 1 0日，在 四标再做土工布覆盖洒 水养护试验 ，经成本对 比，用养护膜养护的成本 比 用土工布覆盖洒水养护低 3 0 。节水率高达 9 5 以上。该养护膜经 “ 中国疾病预防控制中心环境与 健康相关产品安全所”2 0 0 9年 1月 1 2日检测为无 设计与施工 水利规划与设计 2 0 1 0年第 1 期 毒级 。 4 结语 经过半年多反复试验 ，混凝土保湿养护膜在南 水北调 中线工程安阳段使用取得成功。由使用情况 得知 ，经过一个冬季 ，用养护膜养护的衬砌面 ，未 发现新增裂缝 ，用水养护的衬砌面冬季后又发现有 新增裂缝 。由于养护膜用水量少 ，不浸泡坡脚 ，在 齿墙与坡面 3 05 0 c m处出现结构性裂缝 比水养护 大大减少 。混凝土保湿养 护膜 的优点是施工简单、 养护效果好 、成本低 、节水多 ，预防干缩裂缝效果 明显，值得大面积推广。因此，南水北调中线工程 安阳段已有 3 、4 、6标 主动在使用 ，1 、2标 已准 备使用。施工单位使用情况反映 良好。 ( 上接第 1 4页)传统的 “ 以地换地 ” ，可 以保证生 产安置资金用于生产安置资料 的配置上 ，确保移民 有一份基本的生产生活资料。实施长期补偿 ，往往 采用货 币补偿的形式通过存折直接发放给移 民，支 配权 、使用权由移民 自己掌握 ，地方政府或移民部 门无法进行监控 ，移 民补偿资金的使用效果完全依 靠移民 自身的素质。如果处理不好也会影响到社会 的和谐和稳定。 ( 4 )在社会管理上 ，面临新的课题和挑战。 客观上 ，实施长期补偿后 ，移民可以从土地中 解脱出来 ，生 活上 有 了基本保 障可 以解 除后顾之 忧 ，有更多的时间和精力去从事第二 、第三产业 ， 有更多 的途径去增加收入 ，对移民是有利的。但前 提是移 民必须积极主动去实践 ，有改善 自身条件 、 创造更加美好生活的愿望并付诸行动 ，两厢情愿才 能达到预期 目标 。强化移 民的社会管理 ，淡化移民 身份 ，也是一个值得重视 的问题。 ( 5 )从耕地 的恢 复整理上 ，其可行 性有待进 一 步论证。 一 旦电站报废，移民如何安置?在实施方案中 一 般采取通过土地 整理恢 复耕 地 ，由移 民继续耕 种。但是 ，这种措施是否可行 ，还没有进行过科学 论证和实践证明。土地能否恢复、恢复后的耕地质 量能否保证 、外迁后 的移民如何耕种等 ，都有待进 一 步研究和探讨 。 3 对策与建议 ( 1 )从 国家层面上 ，制定有关 的政策性文件 ， 给长期补偿 以合法的身份。 随着我 国人 口的不断增加 ，人多地少的矛盾 日 益突出，传统的、依靠土地的农业生产安置模式存 在一定 的局限性 ，特别是在土地环境容量有限、耕 地资源 紧张的地 区，农业安置的难度越来越大。因 此 ，建议 国家有关部 门应 当组织人员对已经实施长 期补偿 的省 区的做 法、效果 和经验进行 分析、总 结、评估 ，在此基础上制定有关的规章制度，进一 步规范长期补偿这一新型的移民安置模式 ，在 国家 层面的政策没有出台之前 ，实施 长期 补偿 的项 目， 应当按程序办事 ，事先要得到省级人 民政府 的审批 和认可 ，从程序上减少政策方面带来 的风险。 ( 2 )建立移 民长期补偿 运行保 障机制 ，保 障 各方合法权益。 第一 ，要建立长期补偿风险保证金制度 ，以保 证电站在非正常运 营年 份时移 民补偿 能够顺利实 施 ，补偿资金不 出现断档。贵州的水 电项 目一般按 照 2 3年的补偿金额提取 。 第二 ，规范长期补偿安置协议。电站业主要与 负责实施移 民搬迁安置的县级 人民政府签订协议 ， 各 自的职责要在协议 中具体明确 、规范 ；移民也要 与乡镇人民政府签订长期补偿安置协议 ，以明确各 自的职责 ，保障各方权益 。一旦发生纠纷 ，要 以协 议为依据 ，依法处理。 第三 ，将移 民安置区纳入正常的社会管理 。要 针对实施长期补偿后库区出现的特殊情况 ，制定相 应的管理措施。一是在思想文化 、实用技能、法制 宣传等方面加强对移民进行教育和培训 ，全面提高 移民素质。二是积极开发库区资源 ，引导移民就地 创业 ，勤劳致 富。水库 形成后 ，库 区资 源十分 丰 富，关键是地方政府要积极开发和引导 ，充分调动 闲置劳动力创业 的积极性。三是要监督和引导移民 充分发挥移民补偿资金的使用效益。尽管补偿资金 已经分散到各家各户 ，但作为政府和移民部门仍然 有义务帮助移民理好财 、服好务。 第 四，开展水库土地恢复整理可行性研究论证 工作 ，提出电站运行结束后移民安置落实的可行性 措施 ，进一步完善长期补偿实施方案 。 5 9