1潦河涵洞式渡槽砼裂縫防治新材料應(yīng)用專項施工技術(shù)方案

1、南水北調(diào)中線一期工程總干渠陶岔沙河南段（委托建管項目）南陽段第一施工標段南水北調(diào)中線一期工程總干渠陶岔沙河南段南陽段第一施工標段潦河涵洞式渡槽砼裂縫防治新材料應(yīng)用專項施工技術(shù)方案編制： 審核： 批準： 中國水利水電第十三工程局有限公司南水北調(diào)南陽段一標項目部二一二年十一月四日目 錄1、工程概況22、槽身施工工藝32.1施工順序32.2施工工藝43、砼澆筑時間間隔及已發(fā)生裂縫統(tǒng)計分析44、下步裂縫防治擬采取措施65、附件75.1新型鎂質(zhì)膨脹劑化學(xué)分析測試報告75.2水工混凝土膨脹劑E1和E2力學(xué)性能和變形檢測報告75.3工程案例75.4潦河渡槽工程混凝土裂縫分析題會會議紀要75.5潦河渡槽工程混

2、凝土裂縫分析及處理專家咨詢會會議紀要7潦河涵洞式渡槽砼裂縫防治新材料應(yīng)用專項施工技術(shù)方案1、工程概況潦河涵洞式渡槽位于南陽市臥龍區(qū)和鎮(zhèn)平縣交界處，起點樁號TS87+940，終點樁號TS88+377.1，由退水閘段73.5m、進口漸變段60m、進口閘室段15m、進口連接段20m、槽身段190.6m(22.08m+21.88m*7+15.18m)、出口連接段23m、出口閘室段15m以及出口漸變段40m組成；下部涵洞斷面尺寸為（孔數(shù)-寬X高）26孔-6.1mX7.9m；上部過水?dāng)嗝鏋?孔“U”型槽結(jié)構(gòu)。根據(jù)潦河涵洞式渡槽設(shè)計結(jié)構(gòu)形式，混凝土澆筑沿高度方向分三次澆筑：第一次澆筑涵洞底板及底板以上1.2

3、5m高墻體(高2.55m)，第二次澆筑涵洞墻身、頂板及頂板以上1.25m槽身(高9.2m), 第三次澆筑剩余槽身高度（7.1m），詳見下頁圖。 高程143.4m高程125.85m，過流面 2、槽身施工工藝 本工程采用大型鋼模板配合鋼模臺車施工，所有模板均委托專業(yè)廠家訂制。 2.1施工順序 由于下部涵洞（共9聯(lián)）施工共分為3期，第一期為79聯(lián)、第二期為46聯(lián)、第三期為13聯(lián)；為盡量減少砼施工時間間隔，擬在一期下部涵洞施工完畢、二期下部涵洞施工的同時，開始槽身施工；此時由于13聯(lián)下部涵洞未施工（實為原河道過水通道），道路無法從進口段修筑，臨時施工便道修筑在出口連接段位置，故槽身砼澆筑順序為9聯(lián)至1

4、聯(lián)。另外，本工程現(xiàn)場砼主要采用固定式皮帶機配合可伸縮式皮帶車入倉（因槽身墻身高度8.35m，受皮帶車傾角限制，砼入倉需由吊車吊掛1條固定式皮帶機配合可伸縮式皮帶車，詳見左圖）；且因待澆筑倉位安設(shè)有鋼模臺車，皮帶機只能停放在另外半幅。故只能待半幅槽身施工完畢后，再施工另外半幅。 綜合以上因素，槽身施工順序為左幅9聯(lián)左幅1聯(lián)右幅9聯(lián)右幅1聯(lián)。2.2施工工藝 砼采用罐車直接輸送至停放在待澆筑倉面附近的可移動、伸縮式皮帶機上（該皮帶機輻射范圍30m），由該皮帶機將砼水平輸送至懸掛在待澆筑倉面上方的固定式皮帶機上，固定式皮帶機由汽車吊吊掛、長22m，采用可移動串筒將砼垂直運輸至待澆筑部位，人工平倉振搗（

5、串筒每3m設(shè)置一個）。養(yǎng)護采用涂刷養(yǎng)護劑，墻體外表懸掛土工布、人工灑水保持墻體濕潤。按照上述施工方案施工1個月后，發(fā)現(xiàn)槽身砼裂縫，詳見下表；于2012年4月29日，及時組織專家討論分析。槽身產(chǎn)生裂縫情況部位澆筑時間部位澆筑時間澆筑時間間隔(d)裂縫出現(xiàn) 日期裂縫(條)裂縫出現(xiàn)至砼澆筑時間間隔(d)9#左側(cè)頂板2011-8-139#左側(cè)槽身外側(cè)槽身2012-3-102092012-4-211541內(nèi)側(cè)槽身2012-3-102092012-4-210418#左側(cè)頂板2011-9-28#槽身外側(cè)槽身20114-2131126內(nèi)側(cè)槽身2011-12-211093121專

6、家在會上分析裂縫產(chǎn)生原因主要是砼澆筑時間間隔較長、天氣干燥失水較快等，會議詳細內(nèi)容見附件。根據(jù)與會專家提出的建議，在槽身混凝土澆筑過程中嚴格控制施工質(zhì)量，具體措施如下：1）槽身砼施工時，質(zhì)檢員、試驗員全程旁站，將砼坍落度控制在南水北調(diào)規(guī)范允許范圍內(nèi)；2）每3m設(shè)置一個下料口，施工中堅持人工平倉、振搗；3）在符合規(guī)范要求的前提下，及時拆除砼模板，涂刷養(yǎng)護劑并覆蓋土工膜、專人灑水養(yǎng)護；4）質(zhì)檢科安排專人記錄觀測裂縫發(fā)展情況；5）成立專門的槽身施工隊、加快施工進度。但采取措施后槽身仍有裂縫發(fā)生，詳見下表：部位澆筑時間部位澆筑時間澆筑時間間隔(d)裂縫出現(xiàn) 日期裂縫(條)裂縫出現(xiàn)至砼澆筑時間間隔(d)

7、7#左側(cè)頂板2011-9-227#左側(cè)槽身外側(cè)槽身2012-5-42242012-5-1055內(nèi)側(cè)槽身2012-5-22222012-5-175146#左側(cè)頂板2012-2-106#左側(cè)槽身外側(cè)槽身2012-6-161262012-7-19532內(nèi)側(cè)槽身2012-6-151252012-7-192335#左側(cè)頂板2012-3-45#左側(cè)槽身外側(cè)槽身2012-7-131302012-7-2369內(nèi)側(cè)槽身2012-7-111282012-7-2312114#左側(cè)頂板2012-3-204#左側(cè)槽身2012-8-51372012-8-236173#左側(cè)頂板2012-4-113#左側(cè)槽身2012-8-2

8、51352012-9-81813根據(jù)上表裂縫統(tǒng)計分析，采取措施后槽身產(chǎn)生裂縫較之前有所減少，但仍有裂縫產(chǎn)生。故于2012年9月14日，河南省南水北調(diào)中線工程建設(shè)管理局南陽段建設(shè)管理處在南陽市再次組織召開了潦河渡槽工程混凝土裂縫分析及處理專家咨詢會，會議分析裂縫發(fā)生主要原因為：a、由于受下部先期澆筑的槽身墻體混凝土、側(cè)墻內(nèi)部混凝土高溫區(qū)及側(cè)墻水平鋼筋的約束，造成側(cè)墻局部混凝土不能自由收縮，導(dǎo)致收縮拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強度或極限拉應(yīng)變，從而使側(cè)墻混凝土局部開裂；b、由于側(cè)墻混凝土干縮變形不協(xié)調(diào)，導(dǎo)致側(cè)墻混凝土局部開裂；會議詳細內(nèi)容見附件。根據(jù)與會專家建議：會后在槽身混凝土澆筑過程中具體采取的措施如

9、下：1）槽身砼施工時，質(zhì)檢員、試驗員全程旁站，將砼坍落度控制在規(guī)范下限值；2）根據(jù)同期養(yǎng)護試塊，盡早拆模，涂刷養(yǎng)護劑并覆蓋土工膜、專人灑水養(yǎng)護；3）質(zhì)檢科安排專人記錄觀測裂縫發(fā)展情況、并重點關(guān)注天氣巨變的情況下的裂縫發(fā)展情況。本次采取措施后，第2聯(lián)左幅槽身已發(fā)現(xiàn)4條裂縫，第1聯(lián)左幅槽身混凝土剛剛澆筑完成、觀測時間較短，雖目前尚未觀測到有裂縫產(chǎn)生，但不排除后期裂縫增加的可能性。3、砼澆筑時間間隔及已發(fā)生裂縫統(tǒng)計分析潦河涵洞式渡槽砼澆筑時間間隔及裂縫發(fā)現(xiàn)時間明細表部位澆筑時間部位澆筑時間澆筑時間間隔(d)裂縫出現(xiàn)日期裂縫(條)裂縫出現(xiàn)至砼澆筑時間間隔(d)9#左側(cè)頂板2011-8-139#左側(cè)槽身

10、外側(cè)槽身2012-3-102092012-4-211541內(nèi)側(cè)槽身2012-3-102092012-4-210418#左側(cè)頂板2011-9-28#槽身外側(cè)槽身20114-2131126內(nèi)側(cè)槽身2011-12-211092012-4-2131217#左側(cè)頂板2011-9-227#左側(cè)槽身外側(cè)槽身2012-5-42242012-5-1055內(nèi)側(cè)槽身2012-5-22222012-5-175146#左側(cè)頂板2012-2-106#左側(cè)槽身外側(cè)槽身2012-6-161262012-7-19532內(nèi)側(cè)槽身2012-6-151252012-7-192335#左側(cè)頂板2012-

11、3-45#左側(cè)槽身外側(cè)槽身2012-7-131302012-7-2369內(nèi)側(cè)槽身2012-7-111282012-7-2312114#左側(cè)頂板2012-3-204#左側(cè)槽身外側(cè)槽身2012-8-51372012-8-23217內(nèi)側(cè)槽身2012-8-51372012-8-234173#左側(cè)頂板2012-4-113#左側(cè)槽身外側(cè)槽身2012-8-251352012-9-81413內(nèi)側(cè)槽身2012-8-251352012-9-84132#左側(cè)頂板2012-6-112#左側(cè)槽身外側(cè)槽身2012-9-16962012-10-2115內(nèi)側(cè)槽身2012-9-16962012-10-23151#左側(cè)頂板201

12、2-7-71#左側(cè)槽身2012-10-18、19103/9#右側(cè)頂板2011-7-139#右側(cè)槽身未施工至今時間間隔465d8#右側(cè)頂板2011-9-308#右側(cè)槽身未施工至今時間間隔386d7#右側(cè)頂板2011-10-147#右側(cè)槽身未施工至今時間間隔372d6#右側(cè)頂板2011-12-226#右側(cè)槽身未施工至今時間間隔303d5#右側(cè)頂板2012-1-35#右側(cè)槽身未施工至今時間間隔291d4#右側(cè)頂板2012-4-44#右側(cè)槽身未施工至今時間間隔199d3#右側(cè)頂板2012-5-13#右側(cè)槽身 未施工 至今時間間隔172d2#右側(cè)頂板2012-5-162#右側(cè)槽身未施工至今時間間隔157

13、d1#右側(cè)頂板2012-6-11#右側(cè)槽身未施工至今時間間隔141d總結(jié)：裂縫長度在0.07-2.44m之間，共計78條，其中小于50 cm(包括50cm)裂縫20條，50cm100cm(包括100cm)裂縫19條，100cm244cm裂縫39條。裂縫多數(shù)分布在距離每節(jié)管身段結(jié)構(gòu)縫1/3左右的位置，且均為豎直往上發(fā)育。多發(fā)生在砼澆筑1014d后發(fā)生?？偨Y(jié)：兩次專家會后，雖然積極采取了相應(yīng)的砼防裂措施、起到了一定的效果，但仍有裂縫產(chǎn)生；另外左幅槽身已施工完畢、右幅槽身底板澆筑時間距今141d465d，時間間隔較長、新舊砼約束應(yīng)力不可避免，且槽身結(jié)構(gòu)尺寸最長達22.08m；為盡可能減少砼裂縫產(chǎn)生，

14、結(jié)合第二次專家會建議，2012年9月19日十三局總工楊濤等專家在查看現(xiàn)場、相關(guān)資料后，決定：聯(lián)合南京航空航天大學(xué)實驗“在施工縫位置的砼中摻加新型鎂質(zhì)膨脹材料”，以抵抗新舊砼約束應(yīng)力，減少裂縫發(fā)生。4、下步裂縫防治擬采取措施目前距離合同竣工僅有253天、槽身施工過半的情況下，為確保潦河涵洞式渡槽工程質(zhì)量，加快工程施工進度，根據(jù)南京航空航天大學(xué)研究成果和成功的工程案例、將成果應(yīng)用于潦河涵洞式渡槽槽身砼施工，減少裂縫發(fā)生；在確保工程質(zhì)量的前提下、加快施工進度。具體措施如下：1）根據(jù)2012年9月14日召開的第二次專家裂縫分析會會議精神：擬在第一聯(lián)施工縫以上2m范圍內(nèi)的砼中摻加新型鎂質(zhì)膨脹材料外摻法、

15、摻量：施工縫以上0.5m范圍摻量5%，施工縫以上0.5m1.5m范圍摻量4%，施工縫以上1.5m2m范圍摻量3%。2）新型鎂質(zhì)膨脹劑具體實施過程：a、根據(jù)槽身砼設(shè)計配合比每方砼膠凝材料用量為302kg，新型鎂質(zhì)膨脹劑采用外摻法；施工縫以上0.5m范圍外墻共計14.2m3（內(nèi)墻12.24 m3）、每方砼需參加15.1kg，施工縫以上0.5m1.5m范圍外墻共計38.87m3（內(nèi)墻33.72 m3）、每方砼需參加12.08kg，施工縫以上1.5m2m范圍外墻共計11.669m3（內(nèi)墻10.23m3）、每方砼需參加9.06kg；b、新型鎂質(zhì)膨脹劑為固態(tài)材料，施工前根據(jù)每盤砼所需用量由試驗人員稱量后，

16、采用專用塑料袋分類存放；c、砼拌合時，從攪拌缸觀察口人工加入；d、為確保攪拌均勻，適當(dāng)延長攪拌時間1530s；e、在槽身墻體豎向鋼筋上，分別標示出不同摻量的標示線，施工中人工平倉振搗、將誤差控制在5cm10cm。3）工程使用的新型鎂質(zhì)膨脹材料微溶于水，不會在水中發(fā)生反應(yīng)生成有毒物質(zhì)；且本身無毒。4）根據(jù)兩次專家會精神，繼續(xù)采?。海?）槽身砼施工時，質(zhì)檢員、試驗員全程旁站，將砼坍落度控制在規(guī)范下限值；（2）根據(jù)同期養(yǎng)護試塊，盡早拆模，涂刷養(yǎng)護劑并覆蓋土工膜、專人灑水養(yǎng)護；（3）質(zhì)檢科安排專人記錄觀測裂縫發(fā)展情況、并重點關(guān)注天氣巨變的情況下的裂縫發(fā)展情況；（4）安放冷卻水管、冬季內(nèi)降外保、夏季降溫

17、的措施。5、附件5.1新型鎂質(zhì)膨脹劑化學(xué)分析測試報告；5.2水工混凝土膨脹劑E1和E2力學(xué)性能和變形檢測報告；5.3工程案例；5.4潦河渡槽工程混凝土裂縫分析題會會議紀要；5.5潦河渡槽工程混凝土裂縫分析及處理專家咨詢會會議紀要；5.6槽身砼配合比報告。附件1、 新型鎂質(zhì)膨脹劑化學(xué)分析測試報告附件2 水工混凝土膨脹劑E1和E2力學(xué)性能和變形檢測報告附件3、工程案例工程案例1云南紅河馬堵山水電站工程工程案例2江蘇泰州鳳凰河工程（1）工程應(yīng)用試驗?zāi)康哪暇┖娇蘸教齑髮W(xué)土木工程系高培偉教授課題組通過對國家863高新技術(shù)項目（2009AA03Z508）的研究，在新型混凝土生態(tài)膨脹材料（主要含MgO和Ca

18、O）理論研究和應(yīng)用技術(shù)方面取得了一系列的成果，并在江蘇泰州鳳凰河工地進行了工程應(yīng)用。鳳凰河為人工新開的市級骨干河道，屬通南水系，南接周山河，北接老通揚運河，全長5.34km，河口寬3560m，工程造價2100萬元。（2）工程應(yīng)用試驗內(nèi)容現(xiàn)場應(yīng)用主要包括如下幾方面內(nèi)容：1）摻新型生態(tài)膨脹材料混凝土的力學(xué)性能：隨著MgO混凝土的使用范圍不斷增加，其力學(xué)性能是表征摻新型生態(tài)膨脹材料混凝土主要技術(shù)指標之一。2）摻新型生態(tài)膨脹材料混凝土的變形性能：大體積混凝土開裂是影響混凝土工程使用功能和降低使用壽命主要因素之一，當(dāng)混凝土收縮應(yīng)變高于其抗拉強度時，易產(chǎn)生開裂；新型生態(tài)膨脹材料具有補償混凝土收縮功能，對抑

19、制和降低混凝土收縮、預(yù)防開裂具有重要的現(xiàn)實意義。（3）工程應(yīng)用試驗的環(huán)境條件工程應(yīng)用試驗地點在泰州市，施工部位為后澆帶等，現(xiàn)場情況如表1。表1 工程應(yīng)用的氣溫情況項 目攪拌氣溫/澆注溫度/澆注量/m3工程應(yīng)用2326200（4）試驗原材料1）水泥：采用華榮水泥有限公司生產(chǎn)的PO42.5級硅酸鹽水泥，其性能符合國家水泥標準要求(GB1752007)。2）集料：細集料采用細度模數(shù)為2.6河砂，粗集料采用2040mm碎石。3）減水劑：采用常州某建材有限公司生產(chǎn)的減水劑，減水率約20%。4）摻合料：粉煤灰來源揚州熱電廠，性能符合GB/T15962005中II級粉煤灰技術(shù)指標和要求；礦粉來源于泰州某公司，比表面積約350400 m2/kg。5）新型生態(tài)膨脹材料：自行研制。（5）現(xiàn)場施工試驗在混凝土攪拌過程中，新型生態(tài)膨脹材料以外摻形式摻加，摻入量占膠凝材料4%，結(jié)果如下:1）摻新型生態(tài)膨脹材料混凝土的凝結(jié)時間表2 水泥標準稠度和凝結(jié)時間序號項