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摘要:渗漏是水工混凝土建筑物老化病害的一种表面现象,亦最为常见。设计不合理、施工质量欠佳、运行管理不善或使用条件改变、遭受意外何载及材料老化等,会引发贯穿性裂缝,或在混凝土内部形成连通的蜂窝孔洞等深层缺损,或导致变形缝止水失效。
关键词:水工建筑;混凝土;裂缝;渗漏
引言:水利工程是我国的基础产业工程,目前我国正在大规模、高速度地进行水利工程基础设施建设,但是水工混凝土却经常受到各种裂缝的威胁,增加了建筑物使用过程中的修理与加固费用,影响或限制了结构的正常使用功能,并缩短结构的使用年限,影响效益和安全,造成经济损失,严重浪费资源,甚至引发社会问题。因此有必要对水工混凝土的常见裂缝进行分析和研究。
1 水工混凝土结构的特点及类型
水工混凝土一般为防水混凝土,它是因本身的密实性而具有一定防水抗渗能力的整体式混凝土或钢筋混凝土结构。它兼有承重、围护和抗渗的功能,还可满足一定的耐冻融及耐侵蚀要求。防水混凝土结构具有材料来源广泛、工艺操作简单、工程成本低廉、结构整体性强、防水抗渗耐久等特点。防水混凝土结构以其独特的优越性成为水工工程建筑的首选。
水工防水混凝土按类型,可分为普通防水混凝土和外加剂防水混凝土。
1.1 普通防水混凝土
普通防水混凝土是在普通混凝土骨料级配的基础上,以调整和控制配合比的方法,提高自身密实度和抗渗性的一种混凝土。混凝土硬化后,粗骨料彼此之间被具有一定密实度的水泥砂浆所填充,并切断混凝土内部沿石子表面形成的连通的毛细渗水通道,使混凝土具有较好的抗渗性。
1.2 外加剂防水混凝土
外加剂防水混凝土是指用掺入适量外加剂的方法,改善混凝土内部组织结构,以增加密实性,提高抗渗性的混凝土。外加剂主要是以吸附、分散、引气、催化,或与水泥的某种成分发生反应如物理、化学作用,使混凝土得到改性。外加剂防水混凝土的类型有减水剂防水混凝土,加气剂防水混凝土、聚合物水泥混凝土等
2 分析渗漏的原因
2.1 变形缝渗漏成因分析
变形缝是身伸缩缝、沉降缝和抗震缝的总称。水工混凝土建筑物的特点,要求其变形缝必须具有以下性能:能够满足建筑物各部分之间的变形、变位的要求,消除相互间力的传递;变形缝止水结构水密性能优良,在设计水头压力的作用下,不发生渗漏;止水材料耐久性优良。变形缝止水结构失效有设计、施工和材料等三方面的原因。
2.1.1 设计方面的原因
变形缝尺寸设计不合理,密封止水材料的长期允许伸缩率不能满足变形缝变形要求等。
2.1.2 施工原因
止水带位置偏离、止水带周围砼有蜂窝孔洞、止水带焊接不严密、密封材料嵌填质量差和砼面脱离等。2.1.3 止水材料方面的原因
止水材料年久老化腐烂,或失去原来弹塑性而开裂或被挤出等。
2.2 渗漏裂缝成因分析
裂缝是混凝土建筑物最常见的病害之一。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土的约束,又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降底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缝能力时,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 水工建筑防渗措施以高压喷射灌浆技术为例
在堤坝防渗工程中,高压喷射灌浆技术与常规砼防渗墙相比,可不同程度地降低工程造价,具有开挖量小,施工方便,占地少,对临近建筑物影响小等特点。此项技术很大程度地提高了江、河、湖、库、渠的堤坝防渗抗灾能力,减轻防洪压力,对保障人民生命财产安全以及社会经济发展将起到积极的作用,其社会效益是十分明显的。
3.1 钻孔
泥浆固壁回转(或冲击)钻进。造孔过程中做好充填堵漏,使孔内泥浆保持正常循环,返出孔外,直至终孔;跟管钻进。边钻进边跟入套管,直至终孔。钻进时应注意保证钻机垂直,偏斜率宜≤1%;下入喷射杆:泥浆固壁的钻孔可以将喷射杆直接下入孔内,直至孔底。
3.2 高压喷射灌浆施工工艺
施工中所用技术参数因使用高喷的方法不同而不同。所用的灌浆压力不同,提升速度也有差异。对各类地层而言,若使用同一种施工方法则水压、气压、浆压的变化不大,唯有提升速度变化较大,是影响高喷质量的主要因素。一般情况下,确定提升速度应注意下列几个问题:因地层而异,在砂层中提升速度可稍快,砂卵(砾)石层中应放慢些,含有大粒径(40cm以上)块石或块石比较集中的地层应更慢;因分序而异。先序孔提升速度可稍慢,后序孔相对来讲可稍快;高喷施工中发现孔内返浆量减少时宜放慢提升速度。
3.2.1 墙体位置的确定
根据设计要求平整好场地,要求场地内地下无障碍物,对某些作业地基软,不平整,有可能引起整机翻倒引起的事故的地段,一定要采取防范措施,在平整场地上对墙体中心线进行测量定位。
3.2.2 喷墙管理
应控制好掘进速度和灌浆压力、提升速度,送气量的大小应使浆液成沸腾状为宜。灌浆阶段浆液不能发生离析和不允许发生断浆现象,保证墙体均匀,无夹心层,若发生管道堵塞或因故短暂停机,应迅速抢修。
4 水工建筑加固技术
4.1 一般灌浆治漏加固技术
4.1.1 坝体、坝基帷幕灌浆
主要充填漏洞和缝隙,防渗裁漏,通过灌浆加固,形成防渗体。此方法适用于浆砌石重力坝。 4.1.2 坝上游面固结灌浆
堵塞漏洞和缝隙,加固补强坝体和提高防渗性能,以进一步提高坝体的承载能力和完整性。
4.1.3 坝下游面追踪固结灌浆
在下游坝面有漏水或溶蚀物出逸的地方,造成水平孔或斜孔,埋注浆管进行灌浆,以堵塞漏水通道和坝体空洞、裂缝,加固坝体,增加坝面稳定性和抗冲刷能力。这种反向灌浆工艺,非常适合拱坝和支墩坝工程,对重力坝工程只有搞清扬压力并设排水孔也可采用。采用这种方法时最好是坝前无水。
4.1.4 坝面重新剔勾缝
剔缝后,用高标号水泥砂浆、干硬性预缩水泥砂浆或用防水材料配制高标号水泥砂浆勾缝,提高坝面防渗漏能力及坝体稳定性、整体性和抗冻融、抗风浪淘刷能力。此方法即“前堵、中截、后追踪”灌浆治漏加固法。
4.2 灌浆治漏加固技术布孔和造孔应遵循的原则
4.2.1 帷幕灌浆布孔 在漏水坝段沿坝顶中心线,以孔距3m、孔径50mm或75mm为宜,或根据试验确定孔距。孔深钻至漏水部位以下1m—2m,如接触带或基岩漏水,钻孔可钻至不透水基岩以下lm—2m。造孔可一次性造孔,也可分序造孔,破碎地带上下分段造孔、分段海浆,同时在浆体凝固5-7天后,再继续向下钻孔,以防止卡钻、埋钻事故发生。坝体与基岩接触部位和坝基灌浆,也可采取在上游坝脚打斜孔或垂直孔灌浆堵漏,但造孔前应先清基,在坝脚浇筑0.3m一0.5m厚混凝土,待凝固后再打孔。垂直或倾角小于5。的帷幕灌浆孔,其孔向的偏差值不得大于规定值。
4.2.2 坝上游固结灌浆布孔
在漏水部位呈“梅花”型,钻孔间距和排距lm—3m为宜,根据漏水情况确定,钻孔位置选在砌石“了”缝中;在裂缝部位,可沿裂缝每lm布设一孔。孔径为42mm,孔深0.7m—1.5m,根据坝体实际情况确定。
4.2.3 坝下游面追踪固结淄浆布孔
在裂缝部位沿缝隙每1m布一孔;在其他渗水部位,按照“梅花”型布孔,排距和孔距2m—3m为宜,布孔位置在?“T”缝中,也可适当加密布孔。孔深和孔径同坝上游面。
参考文献
[1] 周云,王继光.沿海水工钢筋混凝土结构腐蚀病害及防护修复[J],江苏水利,2001
[2] 于永军.混凝土建筑物裂缝的成因及修补新技术[J].经济技术协作信息,2010,1(2):145.
[3] 周云,王继光.沿海水工钢筋混凝土结构腐蚀病害及防护修复[J],江苏水利,2001.
关键词:水工建筑;混凝土;裂缝;渗漏
引言:水利工程是我国的基础产业工程,目前我国正在大规模、高速度地进行水利工程基础设施建设,但是水工混凝土却经常受到各种裂缝的威胁,增加了建筑物使用过程中的修理与加固费用,影响或限制了结构的正常使用功能,并缩短结构的使用年限,影响效益和安全,造成经济损失,严重浪费资源,甚至引发社会问题。因此有必要对水工混凝土的常见裂缝进行分析和研究。
1 水工混凝土结构的特点及类型
水工混凝土一般为防水混凝土,它是因本身的密实性而具有一定防水抗渗能力的整体式混凝土或钢筋混凝土结构。它兼有承重、围护和抗渗的功能,还可满足一定的耐冻融及耐侵蚀要求。防水混凝土结构具有材料来源广泛、工艺操作简单、工程成本低廉、结构整体性强、防水抗渗耐久等特点。防水混凝土结构以其独特的优越性成为水工工程建筑的首选。
水工防水混凝土按类型,可分为普通防水混凝土和外加剂防水混凝土。
1.1 普通防水混凝土
普通防水混凝土是在普通混凝土骨料级配的基础上,以调整和控制配合比的方法,提高自身密实度和抗渗性的一种混凝土。混凝土硬化后,粗骨料彼此之间被具有一定密实度的水泥砂浆所填充,并切断混凝土内部沿石子表面形成的连通的毛细渗水通道,使混凝土具有较好的抗渗性。
1.2 外加剂防水混凝土
外加剂防水混凝土是指用掺入适量外加剂的方法,改善混凝土内部组织结构,以增加密实性,提高抗渗性的混凝土。外加剂主要是以吸附、分散、引气、催化,或与水泥的某种成分发生反应如物理、化学作用,使混凝土得到改性。外加剂防水混凝土的类型有减水剂防水混凝土,加气剂防水混凝土、聚合物水泥混凝土等
2 分析渗漏的原因
2.1 变形缝渗漏成因分析
变形缝是身伸缩缝、沉降缝和抗震缝的总称。水工混凝土建筑物的特点,要求其变形缝必须具有以下性能:能够满足建筑物各部分之间的变形、变位的要求,消除相互间力的传递;变形缝止水结构水密性能优良,在设计水头压力的作用下,不发生渗漏;止水材料耐久性优良。变形缝止水结构失效有设计、施工和材料等三方面的原因。
2.1.1 设计方面的原因
变形缝尺寸设计不合理,密封止水材料的长期允许伸缩率不能满足变形缝变形要求等。
2.1.2 施工原因
止水带位置偏离、止水带周围砼有蜂窝孔洞、止水带焊接不严密、密封材料嵌填质量差和砼面脱离等。2.1.3 止水材料方面的原因
止水材料年久老化腐烂,或失去原来弹塑性而开裂或被挤出等。
2.2 渗漏裂缝成因分析
裂缝是混凝土建筑物最常见的病害之一。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土的约束,又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降底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缝能力时,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 水工建筑防渗措施以高压喷射灌浆技术为例
在堤坝防渗工程中,高压喷射灌浆技术与常规砼防渗墙相比,可不同程度地降低工程造价,具有开挖量小,施工方便,占地少,对临近建筑物影响小等特点。此项技术很大程度地提高了江、河、湖、库、渠的堤坝防渗抗灾能力,减轻防洪压力,对保障人民生命财产安全以及社会经济发展将起到积极的作用,其社会效益是十分明显的。
3.1 钻孔
泥浆固壁回转(或冲击)钻进。造孔过程中做好充填堵漏,使孔内泥浆保持正常循环,返出孔外,直至终孔;跟管钻进。边钻进边跟入套管,直至终孔。钻进时应注意保证钻机垂直,偏斜率宜≤1%;下入喷射杆:泥浆固壁的钻孔可以将喷射杆直接下入孔内,直至孔底。
3.2 高压喷射灌浆施工工艺
施工中所用技术参数因使用高喷的方法不同而不同。所用的灌浆压力不同,提升速度也有差异。对各类地层而言,若使用同一种施工方法则水压、气压、浆压的变化不大,唯有提升速度变化较大,是影响高喷质量的主要因素。一般情况下,确定提升速度应注意下列几个问题:因地层而异,在砂层中提升速度可稍快,砂卵(砾)石层中应放慢些,含有大粒径(40cm以上)块石或块石比较集中的地层应更慢;因分序而异。先序孔提升速度可稍慢,后序孔相对来讲可稍快;高喷施工中发现孔内返浆量减少时宜放慢提升速度。
3.2.1 墙体位置的确定
根据设计要求平整好场地,要求场地内地下无障碍物,对某些作业地基软,不平整,有可能引起整机翻倒引起的事故的地段,一定要采取防范措施,在平整场地上对墙体中心线进行测量定位。
3.2.2 喷墙管理
应控制好掘进速度和灌浆压力、提升速度,送气量的大小应使浆液成沸腾状为宜。灌浆阶段浆液不能发生离析和不允许发生断浆现象,保证墙体均匀,无夹心层,若发生管道堵塞或因故短暂停机,应迅速抢修。
4 水工建筑加固技术
4.1 一般灌浆治漏加固技术
4.1.1 坝体、坝基帷幕灌浆
主要充填漏洞和缝隙,防渗裁漏,通过灌浆加固,形成防渗体。此方法适用于浆砌石重力坝。 4.1.2 坝上游面固结灌浆
堵塞漏洞和缝隙,加固补强坝体和提高防渗性能,以进一步提高坝体的承载能力和完整性。
4.1.3 坝下游面追踪固结灌浆
在下游坝面有漏水或溶蚀物出逸的地方,造成水平孔或斜孔,埋注浆管进行灌浆,以堵塞漏水通道和坝体空洞、裂缝,加固坝体,增加坝面稳定性和抗冲刷能力。这种反向灌浆工艺,非常适合拱坝和支墩坝工程,对重力坝工程只有搞清扬压力并设排水孔也可采用。采用这种方法时最好是坝前无水。
4.1.4 坝面重新剔勾缝
剔缝后,用高标号水泥砂浆、干硬性预缩水泥砂浆或用防水材料配制高标号水泥砂浆勾缝,提高坝面防渗漏能力及坝体稳定性、整体性和抗冻融、抗风浪淘刷能力。此方法即“前堵、中截、后追踪”灌浆治漏加固法。
4.2 灌浆治漏加固技术布孔和造孔应遵循的原则
4.2.1 帷幕灌浆布孔 在漏水坝段沿坝顶中心线,以孔距3m、孔径50mm或75mm为宜,或根据试验确定孔距。孔深钻至漏水部位以下1m—2m,如接触带或基岩漏水,钻孔可钻至不透水基岩以下lm—2m。造孔可一次性造孔,也可分序造孔,破碎地带上下分段造孔、分段海浆,同时在浆体凝固5-7天后,再继续向下钻孔,以防止卡钻、埋钻事故发生。坝体与基岩接触部位和坝基灌浆,也可采取在上游坝脚打斜孔或垂直孔灌浆堵漏,但造孔前应先清基,在坝脚浇筑0.3m一0.5m厚混凝土,待凝固后再打孔。垂直或倾角小于5。的帷幕灌浆孔,其孔向的偏差值不得大于规定值。
4.2.2 坝上游固结灌浆布孔
在漏水部位呈“梅花”型,钻孔间距和排距lm—3m为宜,根据漏水情况确定,钻孔位置选在砌石“了”缝中;在裂缝部位,可沿裂缝每lm布设一孔。孔径为42mm,孔深0.7m—1.5m,根据坝体实际情况确定。
4.2.3 坝下游面追踪固结淄浆布孔
在裂缝部位沿缝隙每1m布一孔;在其他渗水部位,按照“梅花”型布孔,排距和孔距2m—3m为宜,布孔位置在?“T”缝中,也可适当加密布孔。孔深和孔径同坝上游面。
参考文献
[1] 周云,王继光.沿海水工钢筋混凝土结构腐蚀病害及防护修复[J],江苏水利,2001
[2] 于永军.混凝土建筑物裂缝的成因及修补新技术[J].经济技术协作信息,2010,1(2):145.
[3] 周云,王继光.沿海水工钢筋混凝土结构腐蚀病害及防护修复[J],江苏水利,2001.