南水北调中线工程渠道衬砌裂缝产生的原因及防控措施.pdf

第34卷第5期
华北水利水电学院学报
Vol 34 No 5
13年10月
Journal of North China Institute of Water Conservancy and Hydroelectric Power
Oct. 20
DOI:10.3969/j.issn.1002-5634.2013,.05.002
南水北调中线工程渠道衬砌裂缝
产生的原因及防控措施
聂相田,李硕,郑良
(华北水利水电大学,河南郑州450045)
摘要:针对南水北调渠道衬砌混凝土施工过程中容易出现的混凝土裂缝问题,从人的行为、混凝工原材料、配合
比设计、环境变化、养护、基面处理等方面分析了其产生的原因,并针对每种情况提出了相应的防控措施
关键词:南水北调;渠道衬砌;裂缝;防控措施
中图分类号:TV698.231
文献标识码:A
文章编号:1002-5634(2013)05-0005-0
1南水北调渠道衬砌设计概况
人员对衬砌机的工作原理和构造不太了解,衬砌机
工作时固定得不够牢固,安装出现较大的偏差,在浇
南水北调中线工程,水源地为汉江中上游的丹筑混凝土过程中容易出现漏浆、偏振的情况,导致衬
江口水库,主要向输水沿线的河南、河北、北京、天津砌出现裂缝②工程在进人实施阶段后,不当施工方
4省市的20多座城市提供生活和生产用水.工程输法导致混凝土产生裂缝,很多施工单位的施工人员
水总干渠全长约1276km,其中梯形明渠长约缺乏专业知识、粗心大意,不按照施工规定进行施工
1105km;总干渠渠道纵坡1/16000~1/30000.对都会导致裂缝的产生.③使用不当的混凝土材料,致
般渠道,坡比采用的是2.00~2.75,上口宽50
使混凝土产生裂鏠,很多施工单位使用导致混凝土
120m,渠道底宽13.0~23.5m;土质渠坡的衬砌厚收缩性较高的矿渣水泥、快硬水泥、低热水泥等水灰
度为10cm,底板衬砌厚度为8cm;总干渠横缝间距比高的水泥,致使混凝士产生裂缝.④人为管理因素
采用4m,纵缝间距按4m控制,缝宽一般为1
产生的裂缝
2cem.渠道结构形式自下而上为:开挖基面、2.2混凝土原材料影响因素产生的裂缝3
5~20cm粗砂(或砂砾石)垫层、2.0~2.5cm厚的
混凝土原材料不合格会产生裂缝.混凝土是由
保温板、防渗复合土工膜、8~10cm厚混凝土面板,水泥、骨料、水、外加剂以及存留在其中的气体组成
面板纵横向皆设有半缝和通缝,并交叉布置2
混凝土用水量是影响混凝土裂鏠的关键因素,混凝
2渠道衬砌混凝土裂缝产生的原因
土用水量增加,就会増加混凝土内部毛细孔的数量,
造成混凝士浇筑成型后毛细孔内含水量增加,产生
2.1人为因素产生的裂
干缩裂缝;如果选取的骨料含泥沙量过大、粒径过
人的行为是复杂多样的,在施工过程中,混凝土小、粉尘过多,就会造成混凝土收缩性增大;如果选
裂缝受人为因素的影响不可避免.其主要包括机器取的骨料中含有有害物质也容易产生裂缝(砂的有
设备的质量不过关、施工方法不规范以及混凝土材害物质一般是指砂内含有黏土、淤泥、云母、泥块等,
料使用不当等因素.①在混凝土浇筑之前未检査衬这些物质妨碍水泥和砂的黏结,从而降低混凝土的
砌机的全套设备是否完好,是否全部到场,衬砌机的强度,增加混凝土的用水量,使混凝土容易产生收缩
施工质量是否达到了混凝土的平整度和密实度等,裂缝);如果水泥的标号过高,混凝土早期强度就
这些都会对混凝土裂缝的产生有一定的影响;施工高,水化热反应就越强,容易引起温度裂缝;选用的
收稿日期:2013-05-24
基金项目:河南省软科学计划项目(102400450004)
作者简介:聂相田(1962-),男,山西原平人,教授,博士,博导,主要从事工程项目管理方面的研究
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华北水利水电学院学报
2013年10月
外加剂,其保水性能越弱,收缩性就越大,越不利于部的不均匀沉降,从而产生沉降裂缝.裂缝宽度受温
混凝土结构的完整性
度的影响较小,与沉降量的大小成正比,当地基变形
2.3配合比设计对混凝土裂缝的影响
稳定之后,沉降裂缝也基本趋于稳定
配合比是混凝土生产中最基本的依据,根据试
验规程经过室内试配获得.配合比不当容易产生デ3混凝土裂缝的预防措施
缩裂缝和温度裂缝.①如果混凝土的水灰比过大和3.1人为因素产生裂缝的防控措施
水泥用量过多时,水化热相应增大,容易产生温度裂
人为因素很是复杂,一般情况下可以通过对员
缝;②如果砂率选择不合理,就会造成混凝土拌合物工的岗前培训,提高员工的思想意识,来规范施工操
离析和泌水,保水性变弱,容易造成干缩性裂缝;③作的行为,①在混凝土浇筑之前,要对全套衬砌机械
混凝土骨料级配是由石子级配影响的,如果选的石设备进行检查,确保整套衬砌设备在混凝土到达现
子级配较差时,就需要增大砂率和增加胶凝材料来场时正常运行.施工人员要全面了解衬砌机的工作
满足混凝土施工所需要的和易性,这就有可能造成原理及它的构造,了解衬砌机的性能.②混凝土在搅
干缩裂缝;④混凝土外加剂选择不合理,就会给工程拌时,要配好材料的水灰比,尽量满足混凝土和易性
造成严重的事故
的要求;混凝土在运输时要进行两次搅拌;混凝土在
2.4环境变化对混凝土裂缝的影响
浇筑时,严格控制振捣的时间,争取做到不漏振、不
在混凝土施工时,环境变化会对混凝土造成不过振、不欠振;混凝土在初凝时要及时抹面,无论是
同程度的影响,主要包括气候的变化、温度的变化和用磨光机抹面还是人工抹面,都要保证混凝土表面
风速的变化.夏天施工时,混凝土水分蒸发的速度比平整光滑,没有磨痕;混凝土连续浇筑施工时不留伸
较快,水化反应不能正常进行,降低了混凝土的强缩缝,由于切缝可以起到释放应力的作用,所以混凝
度,加大了混凝土的收缩速度,容易出现干缩裂缝;土面板上及时切缝能有效地减少裂缝的产生.③在
冬季温度过低施工时,混凝土容易出现冰冻,混凝土选用材料时,尽量选用干缩值比较小的,早期强度高
的强度降低,并容易导致裂缝的出现;昼夜温差大容的水泥;砂子、石子的含杂量、粗细度都要达到设计
易产生混凝土裂缝,混凝土浇筑后,在硬化过程中,的要求.作为现场施工管理人员要严把衬砌中的每
水泥水化时释放出大量的水化热,从而导致混凝土一道工序的质量关,从混凝土原材料质量控制、配合
内部温度快速升高,而混凝土的表面因为昼夜温差比设计优化、拌和站投料拌和、运输、现场入仓振捣
较大,散热速度比较快,从而使内部和外部的温差相到后期混凝土切缝和养护等,皆应做到人尽其责,层
差比较大,使混凝土的内部和外部产生不同的热胀层把关,严格控制每一道工序的质量.施工人员应该
冷缩,导致混凝士的表面产生一定的拉应力,当混凝经常巡视检査,发现裂缝应及时处理,及时采取补救
土的抗拉强度比拉应力小时,混凝土就会产生裂缝.措施,防止裂缝发展、扩大甚至发生冲刷掏空现象,
2.5养护不到位造成混凝士产生裂缝
减少维修成本
养护不到位是造成大体积混凝土产生裂缝的一3.2原材料影响产生的混凝土裂的防控措施
大原因.混凝土在初凝硬化时,如果养护不及时,当
为了防止混凝土产生裂缝,原材料的选取至关
外界温度高、气候干燥、风速过大时,浇筑完成的混重要.首先要控制混凝土的用水量;严格控制坍落度
凝土如果不及时采取养护措施,容易造成混