桂長興
(中智建設(shè)集團(tuán)有限公司,江西 鷹潭 335000)
砼板是輸水工程渠道中的基礎(chǔ)所在。依據(jù)既往經(jīng)驗(yàn),輸水工程渠道砼板容易受相關(guān)因素影響,而出現(xiàn)沉降縫問題。這類問題的形成,不僅會(huì)破壞砼板完整性,還容易干擾輸水工程的正常運(yùn)行。因此,探討渠道砼板沉降縫的處理方法具有一定必要性。
江西省某輸水工程屬于小型引水渠道工程,其用途以周圍農(nóng)田、草場灌溉用水為主。該工程設(shè)計(jì)最大引水流量為1.50 m3/s~3.0 m3/s,實(shí)際最大引水流量參數(shù)為2.6 m3/s;設(shè)計(jì)加大流量參數(shù)為0.8 m3/s~2.4 m3/s;實(shí)際加大流量參數(shù)為1.5 m3/s;設(shè)計(jì)最大排澇流量為3.5 m3/s,實(shí)際最大排澇流量參數(shù)為3.8 m3/s。
該小型輸水工程渠道全長總計(jì)11.5 km,渠道沿線共有22 座渠系建筑物(12 座橋+10 座渠道分水閘)。工程渠道均采用砼板,砼板施工方法為混凝土現(xiàn)澆襯砌法。渠道砼板涉及邊坡板、底板兩類,二者厚度分別為10 cm、45 cm~55 cm(渠頂部分為45 mm,渠底部分為55 cm)。該輸水工程變形縫設(shè)置狀況:渠道底部、邊坡砼板均按照4 cm 間隔,設(shè)置伸縮縫。伸縮縫內(nèi)采用L-1400 型號(hào)聚乙烯閉孔板材料進(jìn)行防滲處理。
該輸水工程渠道施工期間,因部分渠段位置調(diào)整,造成工程渠線地質(zhì)、地形改變。在該輸水工程試運(yùn)行期間,發(fā)現(xiàn)渠道4 處砼板出現(xiàn)沉降現(xiàn)象,其中,1 處沉降縫位于邊坡板,沉降縫寬度為4.2 mm;另外3 處沉降縫位于底板,沉降縫寬度分別為3.8 mm、6.2 mm、11.4 mm。
在輸水工程中,不同渠道砼板位置的受力狀況、防滲止水要求存在一定差異[2]。因此,在構(gòu)建工程沉降部位的處理方案時(shí),應(yīng)注意結(jié)合沉降縫的分布位置特征,選定不同措施進(jìn)行處理,以保障砼板沉降縫問題的處理效果。
對于位于渠道邊坡板與底板夾角處的沉降縫,可制定如下處理方案:按照預(yù)處理沉降縫(擴(kuò)大縫隙)后使用修補(bǔ)材料的流程,達(dá)成沉降縫修補(bǔ)目的。通常情況下,如夾角處的沉降縫屬于大裂縫,則需按照厚度5 cm~8 cm、寬度3 cm~5 cm 的標(biāo)準(zhǔn)(具體參考沉降縫尺寸設(shè)置),于原沉降縫處作出一個(gè)適宜的修補(bǔ)砼槽;如該位置的沉降縫屬于小裂縫,則可按照厚度3 cm、寬度2 cm 的標(biāo)準(zhǔn),開展局部砼槽設(shè)置處理。
對于位于邊坡板原有伸縮縫區(qū)域的沉降縫,可按照模式設(shè)置這類沉降縫的處理方案:先清除伸縮縫內(nèi)L-1400 型號(hào)聚乙烯止水材料,后采用性能良好的彈性環(huán)氧止水材料進(jìn)行補(bǔ)充。根據(jù)既往經(jīng)驗(yàn),在分布于邊坡板伸縮縫區(qū)域的沉降縫處理中,不同寬度沉降縫的處理要求見表1。
表1 不同寬度沉降縫的處理要求
以該輸水工程底板出現(xiàn)的6.2 mm 寬沉降縫為例,按照如下流程計(jì)算其沉降值:
按照如下公式,初步確定砼板底應(yīng)力N:
N=(M+G)/A=(722.5+1.35)/1.35=536.19 kPa
式中:M 指代基礎(chǔ)受力參數(shù);G 表示砼板及砼板以上壓力參數(shù);A 表示砼板底面積。
隨后按照如下參數(shù)確定砼板底的均布壓力P(均):
式中:fn指代砼板所處位置地基承載力特征值,取300 kPa;βn則指代砼板中心壓力參數(shù)。
根據(jù)如下方法,確定砼板頂部附加荷載Q(頂):
式中:Qi表示砼板頂部荷載值;Ni表示砼板底自重應(yīng)力;Aφ表示砼板截面積參數(shù)。
依據(jù)上述信息,可將砼板的沉降量參數(shù)S 確定為:
式中:Ψ 表示砼板沉降經(jīng)驗(yàn)系數(shù),為常量,取1.0;Nzi表示水平面范圍內(nèi),砼板以下第i 層土1/2 處厚度所產(chǎn)生的附加應(yīng)力之和(方向:豎向);Nzci表示砼板壓力對應(yīng)力計(jì)算點(diǎn)砼板平面以下砼板以下第i 層土層1/2 厚度位置產(chǎn)生的壓力參數(shù);Esi表示第i 計(jì)算土層的壓縮模量參數(shù),為砼板上土自重壓力至土自重壓力加附加壓力作用時(shí)產(chǎn)生的壓縮模量。
在輸水渠道砼板沉降縫問題處理中,非沉降部位的處理方法需結(jié)合沉降縫的形成原因制定。如沉降縫問題主要與止水材料性能不佳有關(guān),嚴(yán)格按照更換新止水材料方案,加強(qiáng)對非沉降部位的保護(hù)。
1)邊坡板與底板縱向伸縮縫處理。針對位于渠道邊坡板及底板間的所有伸縮縫,選擇性能更佳的防水材料實(shí)施縱向伸縮縫保護(hù)。如可運(yùn)用新型彈性環(huán)氧材料,替代輸水工程渠道縱向伸縮縫中的原有止水材料[3]。該材料的性能見表2。處理方法為:分別于邊坡板、底板兩方向,按照不低于5 cm 標(biāo)準(zhǔn),于伸縮縫表面加用一層厚度在1.5 mm~2.0 mm 范圍內(nèi)的彈性環(huán)氧防水材料。
2)邊坡板間橫向伸縮縫處理。根據(jù)既往經(jīng)驗(yàn),在渠道砼板施工中,相對于縱向伸縮縫而言,橫向伸縮縫所在區(qū)域出現(xiàn)沉降縫問題的風(fēng)險(xiǎn)更高?;谏鲜鰻顩r,可按照如下模式,加強(qiáng)對橫向伸縮縫的保護(hù):清除伸縮縫表面原有防水材料后,徹底清除伸縮縫內(nèi)殘留雜質(zhì),隨后重復(fù)于伸縮縫區(qū)域開展2 次新型防水材料回填(刷涂)施工。
表2 新型彈性環(huán)氧防水材料的性能
而如沉降縫問題與施工期間出現(xiàn)的異常沉降問題有關(guān),則可結(jié)合施工需要,合理確定是否將原有止水材料替換為新止水材料。
全面收集輸水工程渠道砼板沉降縫相關(guān)資料,做好前期施工人員、防水材料、修補(bǔ)設(shè)備等的準(zhǔn)備工作。在施工人員準(zhǔn)備方面,應(yīng)確保開展沉降縫修補(bǔ)施工的施工人員經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn),且培訓(xùn)考核結(jié)果合格?;A(chǔ)準(zhǔn)備完成后,再次評估所準(zhǔn)備用品是否有遺漏。
1)非沉降部位基面。按照沉降縫處理方案中設(shè)置的處理方法,針對渠道橫向伸縮縫、縱向伸縮縫進(jìn)行基礎(chǔ)基面清理。其中,縱向伸縮縫僅清除表面雜物即可;而在橫向伸縮縫基面處理施工中,施工人員需于預(yù)先清除伸縮縫內(nèi)殘留原有止水材料基礎(chǔ)上,開展雜物清除及檢查工作。
2)沉降部位基面。出現(xiàn)沉降縫的基面,根據(jù)沉降縫尺寸、位置分布特征,開展施工:位于邊坡板、底板間的伸縮縫,以砼槽構(gòu)造工具,于原沉降縫周圍制作適宜尺寸的砼槽(視沉降縫尺寸確立)。砼槽形成后,施工人員需仔細(xì)清除槽內(nèi)殘留雜質(zhì),以避免影響后續(xù)防水施工質(zhì)量。而對于分布于橫向施工縫區(qū)域的沉降縫問題,徹底清除位于伸縮縫內(nèi)的止水材料。伸縮縫上部、下部止水材料的處理范圍參照表1 中的要求完成。
基面處理完成后,將事先拌制好的新型彈性環(huán)氧防水材料回填于渠道砼板表面。根據(jù)是否有沉降縫,確定防水材料的使用范圍。在實(shí)施新型防水材料回填施工時(shí),需在沉降縫表面均勻涂抹一層環(huán)氧防水材料。在這一環(huán)節(jié)中,需結(jié)合前期制定的沉降縫處理方案,確定環(huán)氧防水材料的厚度及回填范圍面積參數(shù)。
在渠道砼板伸縮縫、沉降縫表面涂抹一層新型環(huán)氧材料后,需檢查回填施工狀況。重點(diǎn)檢查防水材料回填均勻程度、厚度、寬度(面積參數(shù))是否符合處理方案要求等。檢查無誤后,對于需回填2 層新型環(huán)氧防水材料的區(qū)域,間隔8h 后(夏季防水層施工間隔標(biāo)準(zhǔn)),再次規(guī)范開展回填施工,直至渠道砼板表面形成完整防水層后,停止施工。
在輸水工程渠道砼板施工中,沉降縫的形成涉及多種因素。對于已經(jīng)出現(xiàn)沉降縫問題的砼板進(jìn)行修補(bǔ)處理后,如修補(bǔ)不當(dāng),仍然可能再次形成沉降縫問題。對此,需在沉降縫修補(bǔ)完成后,針對修補(bǔ)施工區(qū)域開展質(zhì)量檢驗(yàn),具體檢驗(yàn)方法及標(biāo)準(zhǔn)如下:
1)防水層表面肉眼檢驗(yàn)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。對于采用涂抹防水材料形成的防水層,施工完成后,需經(jīng)檢查確認(rèn)防水層表面有無局部起皮、縫隙、鼓泡等相關(guān)質(zhì)量問題。如經(jīng)檢查確認(rèn)防水層薄厚均勻,且表面平整度良好,提示防水層施工質(zhì)量較為可靠。
2)取樣檢驗(yàn)方法。在防水層厚度質(zhì)量檢驗(yàn)中,可通過隨機(jī)取樣方法,在防水層各區(qū)域,利用游標(biāo)卡尺等相關(guān)檢測設(shè)備開展厚度測定。確認(rèn)砼板防水層施工合格的標(biāo)準(zhǔn)為:取樣區(qū)域防水層最薄參數(shù)≥預(yù)設(shè)厚度參數(shù)的90%。如未達(dá)到上述標(biāo)準(zhǔn),施工單位需針對渠道砼板各區(qū)域進(jìn)行返工。
3)蓄水檢驗(yàn)方法。與其他工程砼板的施工要求不同,輸水工程渠道砼板所處的特殊環(huán)境決定了其對沉降縫處理的要求更高。為保障沉降縫防水施工質(zhì)量,可在防水層施工結(jié)束(干燥)48 h后,在處理區(qū)域開展為期24 h 的蓄水試驗(yàn)。經(jīng)蓄水試驗(yàn)處理后,如原沉降縫區(qū)域無滲漏問題,提示沉降縫修補(bǔ)施工處理效果可靠。
綜上,加強(qiáng)渠道砼板沉降縫的原因分析及施工處理具有一定現(xiàn)實(shí)意義。為了改善沉降縫問題帶來的不良影響,可結(jié)合砼板局部沉降縫狀況,合理設(shè)置沉降現(xiàn)象處理方案,并通過對各類修補(bǔ)、處理技術(shù)的應(yīng)用,恢復(fù)渠道砼板完整性。此外,在后續(xù)輸水工程管理中,還應(yīng)做好砼板沉降縫的預(yù)防,以此保障輸水工程的正常運(yùn)用。