洛惠渠洛西干渠混凝土衬砌面板裂缝浅析.pdf

7 4 内 蒙 古 水 利 2 0 1 0年第 6期( 总第 1 3 0期 ) 【 节 水 灌 溉 】 洛惠渠 洛西干渠混凝土衬砌面板裂缝浅析 户晓荔 ， 吴春 艳 ( 渭南市洛惠渠管理局 ， 陕西 渭南 7 1 5 1 0 0 ) 摘要 文章根据关中灌区新衬砌渠道混凝土面板出现纵向裂缝的问题， 结合工程施工， 分析其产生的原因， 并提出 防止裂缝产生的控制措施。 关键词 渠道混凝 土衬砌 ； 纵向裂缝 ； 原 因 中图分类号 ： S 2 7 5 文章标识码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 9 0 0 8 8 ( 2 0 1 0 ) 0 6 0 0 7 4 0 2 l 工 程实施概 况 洛惠渠洛西千渠扩建改造 工程共 分 2个标段 ， 分别 由陕西 航天建筑公司和渭南 水建公 司承 建 ， 开工于 2 0 0 0年 I 1月初 ， 2 0 0 1年 1 1月底基本 完成 ， 新衬砌 渠道 9 6 k m。由于 2 0 0 1年 9 、 1 0月份秋雨连绵 ， 其 中 7 0 的衬砌工程量主要在 2 0 0 1 年 1 1 月份低 温季节完成。 由于 工期 紧、 工程 量大 ， 施 工队 中采 用多 种施工工艺 ， 有纵 向滑模 法 、 横 向滑模 法 、 整体模架浇 筑法 ， 还 有先浇 底后打帮 的散体模 架 法。2 0 0 1年 l 2月 9日放水 运 行 后 ， 新衬 砌混凝土面板 出现 纵向裂缝 ， 裂缝 长度 占新 衬砌长度 的 3 0 以上 ， 裂缝 出现在 阴坡 ， 裂缝 部位 住弧顶 以上约 8 0 1 2 0 c m范 围内较多 ， 发生裂 缝较 多 的段 落 主要 在 7+ 7 O 0 1 O +5 0 0 、 1 3+2 5 0 1 3+6 0 0和 1 5+5 5 O l 6+3 5 0之 问 ， 裂 缝所 处渠道 施工期 当时温度 记 录为最高 气温 l 6 ， 最低气 温为 一 7 ， 昼夜温差较大 。 2 施 工过 程的质量 控 制 ( 1 ) 整修土模渠底设计 高程确定后 ， 用土模 架开始修整 土 模 。由于新设计渠道流量 大 ， 断面需扩宽 2 0 3 0 c m， 阴坡均 已 削 到原状土 ， 且经人工 夯实 ， 经环 刀法抽样 检测土壤 干容重 达 到 1 6 t m 以上 。 ( 2 ) P E模铺设 ： 严格按 技术 规范要求 断面铺 设 ， 搭 接长度 不少于2 0 ， 上游压下游， 且粘接牢固， 破损处粘补。 ( 3 ) 混凝土衬砌： 原材料： I 标采用洛惠牌 3 2 5 R普通硅酸 盐水泥 ， 标采用洛惠牌 3 2 5 R普通硅酸盐水泥， 性能稳定， 多 次取样化验符合标准要求 ； 砂子采用灞河中砂 ， 颗粒均匀 ， 含泥 灌溉为主， 在条件具备的地区， 适当采用喷灌 、 膜下灌 、 滴灌等。在库灌区采用混凝土衬砌渠道输水灌溉 ， 但 同时 ， 必须合理调整种植结构 ， 在灌溉形式上 ， 采用严 格的计划用水、 节约用水等措施。旱作农 田大部分为 坡地和梁地 ， 基本没有灌溉条件 ， 在这一区域 内要采取 拦蓄天上水进行灌溉 ， 适 当扩大坐水种面积。 ( 3 ) 做好管理工作。紧密联系生产实际， 建立 高 效用水模式 ： 改进地面灌溉技术 ， 改变大水漫灌为主 的灌水方式， 发展灌溉效率高 、 灌溉成本低 的节水型灌 溉方式 ， 加速发展节水灌溉工程 ， 加强节水工程运行管 理与保护 ， 提高灌溉水利用率。平整土地 ， 避免因土 地不平整、 灌水不均匀而引发 的水资源浪费现象。目 前 ， 有部分工程把平整土地列入工程项 目， 但 占工程总 投资比例很小 ， 这是不合理 的。根据实践 ， 整平 1 0 e m 高差 ， 地需搬运 4 9 5 m h m ， 对于数万 h m 的灌区， 其 工程量非常巨大， 而且人工平整土地误差大， 不能满足 节水要求 ， 激光平地是国际上先进 的平 地技术 ， 效果 好、 效率高 ， 在灌区节水改造 中应加大相应投资力度。 把各种节水工程技术与相应 的节水农业技术相结 合 ， 才能发挥综合优势 ， 达到节水 、 高产 、 优质、 高效的 最终 目的。各种措施包括 ： 抗旱节水 品种 、 覆盖保墒、 施用促水剂 、 隔沟灌溉 、 井渠双灌 、 农业结构调整等。 节水灌溉是一项系统工程 ， 应该充分认识其重要 性 ， 从实际出发 ， 以高效益为 中心 ， 因地制宜采取各种 配套措施， 在不断总结经验 的基础上加大力度 ， 才能缓 解干旱 缺水 问颢 。 ( 编校 ： 常淑英 ) 作。 收稿 日期 ： 2 0 1 01 0 2 5 作者简介： 石红标， 女， 工程师， 从事水利工程设计管理工 洛惠渠洛西干渠混凝土衬砌面板裂缝浅析户晓荔等 7 5 量小， 无杂质； 石子采用卧虎山碎石， 质地坚硬、 干净。施工 工艺采用型钢加工的模架 、 模板 、 用插入式振 动棒振 捣 ， 施 工中 的多种方法如前所述。衬 砌厚 度 ： 设计要求 阴坡 1 2 c m， 阳坡 及底 1 0 c m， 但施 工过程 中与监理经常检查 ， 阴阳坡衬砌厚度均 大于设计厚度 ， 阴坡最厚处大 1 8 C l r l 。养护 ： 对新衬砌混凝土 进行草帘覆盖、 保温保湿、 加强养护。强度检测： 施工中严格 执行 配合 比 ， 过磅取料 ， 取样试块 的强 度经专业 实验室检测 ， 均 超过设计 值。 3裂缝 原 因分析 3 1 混凝土 龄期短 、 温差大导致面板收缩裂缝 混凝土面板产生裂缝原 因很多 ， 但 主要 的原 冈应足 南于面 板混凝土龄期 不足 ， 在各 种 外 界 因素影 响下 产 生较 大 收缩 所 致 ， 这种 收缩 住约束 的限制 下使 面板 内产 生与收缩 方 向相反 的 分布拉应力 8 。这种 分布 拉力 8 ， 在 某个断 面积 蓄到 一定 的程 度形成拉力最大值 8 x m a x ( t ) ， 8 x m a x ( t ) 与面板 的长度 L有关 ， 3 x m a x ( t ) 超过该断 面应力 的极 限抗拉强 度 时断 面开裂 。由 于裂缝 的出现 ， 该断面上应力释放 ， 面板应力重 新分 布 ， 各断 面 面板 又将 产生 自己的应力分布 ， 如果此 时各 断面 面板 应力 的最 大值 仍超过 当时的混凝 土极 限抗 拉强度 ， 则会形成第二 裂缝 。 重复上述 过程 ， 随着板块 的长度缩短 、 减小 ， 如此 继续开展 下去 ， 直至各面板最大应力小于或等于 当时 的混凝土板 限抗拉 强度为止 。理论上此类裂缝先在 面板 的巾部 出现 ， 这是 一个规 律 ， 但由于混凝土面板足斜置的 ， 加上混凝 土是非匀 质材料 ， 其 抗拉强度不均匀 ， 更由于混凝土龄期 短 ， 抗 拉强度低 ， 早期运 行 水位 主要 在皿 板 l 2长 以下 ， 水 中有大量 冰块 ， 水 温 比气 温更 低 ， 水 流带走 混凝土 大量 的热量 ， 引起 水 面以下扳 较水 面 以上 板较大收缩 ， 因而有 时不象理论 上分 析的那样裂缝 道先 出在 西 板的中部而是常 出现在 面板离 弧顶部 1 31 2的 区域 内 ， 有 些面板浇筑期形成的早期裂缝也可出现在面板 的底部 区域 内。 此外 ， 在面板施工 期 间， 混凝 土表 面干缩 ， 温 度骤 降 ， 以及 面板内部水 化热温升因素 可能 引起混 凝土面 板 的 内外 部收缩 差 而产生表 面裂缝 ， 面板表面裂缝可 以发生 在面板表 面的任何 部位 ， 表面裂缝产生使 面板 断面抗 裂能力 削弱 ， 从 而更 容易转 变 为纵 向贯穿性裂缝 。 3 2冻胀 引起 混凝土 面板裂缝 冻胀破坏是长期 困扰洛西干渠 的一 个严 重 问题 ， 改 造扩建 前 ， 自7 O年代 以来 ， 原衬砌 板冻胀 鼓裂严 重 ， 裂缝几 乎达 到全 长 9 6 以上 ， 因此我们 认为 ， 洛西干渠 东西走 向 ， 阴 阳坡 分 明 ， 新混凝 土裂缝 均出现在阴坡 ， 与冻胀有 密切关 系。不 同的施 工 队采用 不同的施 工工艺 ， 裂缝均 出现在 阴坡 。而且 在弧顶 以上 一 定 范围内出现。这 一范围正是行水 期间 的水 位变化 区 ， 水位 下降后 ， 阴坡混凝土面板附着层层冰带， 这对刚施工结束的混 凝土 面板傲为不利 ， 面板 出现 细微 裂缝后 ， 进 一步受 冻胀力作 用 ， 容易在 阴坡产 生贯 穿性纵向裂缝 。所 以不合理的渠道 运行 方 式 ， 使 渠道水位变化 幅度 较大 ， 在冬季 温差较大情 况下 ， 对新 衬 渠道有一定不利影响 。 3 3 纵 向伸缩缝位置对裂缝的 影响 洛西干渠新衬渠道断面形式为平底弧 角梯形 ， 内坡直段长 3 3 4 c m， 底角 弧 长9 6 5 c m半径 1 4 3 c m， 平底段长 8 0 c m， 坡 比 1 ： 1 2 5 ， 每 4 m设 1 道横 向伸 缩缝 ， 两边弧顶处分设 2道纵 向伸 缩缝 ， 行 水期间洛西干渠流量多为 4 5 I n s ， 水位 多在弧顶经 上 8 01 2 0 c m范围内， 水侧压力对混凝土面板产生附加拉应 力 ， 尤其对水位变 动区 的软弱带 造成破 坏 ， 形成 裂缝 。因混 凝 土面板弧段半径较小 ， 渠底 混凝土板 反拱 作用较 小 ， 不利 于抵 抗冻胀破坏 ， 对方 连接段 选 用 曲率较 小的大半 径 圆弧连接 ， 适 当提高纵 向伸缩缝 的位置 ， 甚 至取 消渠底 平底 段 ， 选 用弧 底 梯 形 ， 增 强底 弧反拱作 用。 3 4 施工方法不 当也会产生裂 缝 虽然在 施工过 程中 ， 采用 了许多措 施 ， 台优选混凝 土配 合 比 、 减小用水量 、 降低水 灰 比 、 保 证混 凝土和 易性 、 施工 时振捣 密实 、 采用二 次压 面、 使 用外 加剂 、 加 强保温 及保 温养护 等 ， 这 些措施都对 减缓 混凝 土收缩梯度 ， 防止 施工期 间裂缝 的产生起 到积极 的作用 ， 但是要 控制 好施 工 的每一个 环节 ， 有待 于施工 管理 、 施工技术的进一步提高 。 4建议 与意 见 渠道混凝土衬砌属薄 壳混凝土结构 ， 由于所处 的环境 因素 影响 ， 极易出现裂缝 ， 引起混凝 土面板 裂缝 的原 因众多 ， 我国有 些 施工科学研究所采用 补偿 收缩 混凝 土在防止 混凝土 面板 裂 缝取得了较好的效果， 研制的防裂剂已被广泛地运用在房建市 场 ， 而渠道工程 巾 尚少见 应用 。对于 洛西千 渠而 言 ， 鉴 于 目前 裂缝变化不稳定， 有些专家建议不处理， 裂缝大的地方灌浆， 不影响行水使用 ； 环氧砂浆塞缝 ； 割开加伸缩缝； 同时建 议 ， 设计单位与建设单位 、 监理单位 、 施 工单位进一 步加强交流 协作 ， 优化设计方案。 ( 编校 ： 郭宝 丽 ) 参考文献 1 郑天峰等 水利工程施工与设计 M 中国水利 出版社， 1 9 9 8 4 收稿 日期 ： 2 0 1 0一u l O 作者简介： 户晓荔( 1 9 7 5一) ， 女， 现任助理工程师， 现从事 水利水 电施工管理工作 。