一種適用于穿堤涵內(nèi)部裂縫修復的施工新方法

一種適用于穿堤涵內(nèi)部裂縫修復的施工新

方法金宇，劉曉娟（北京全集信達工程造價咨詢事務(wù)所，北京101119）1項目概況由于北運河流域穿堤涵修建時間較長，使用過程中穿堤涵出現(xiàn)不同的損壞，因此需要對穿堤涵進行日常維護、養(yǎng)護，保證穿堤涵和堤防工程的安全運行。我單位承接了“水利工程日常維修養(yǎng)護費（2022九標：北運河水工建筑物日常維護工程）”，此工程包含9個子工程的養(yǎng)護工作，其中有穿堤涵養(yǎng)護的工作為：①昌平段穿堤涵維護。②順義段穿堤維護養(yǎng)護。③北運河所穿堤涵維護。具體問題為穿堤涵不同部位出現(xiàn)裂縫，并且裂縫大小不一，導致出現(xiàn)滲流問題，需要對滲流問題進行整治，阻斷穿堤涵的滲水通道，維護堤防工程的安全、穩(wěn)定。2穿堤涵裂縫產(chǎn)生原因分析1地基不均勻沉陷形成的裂縫地基不均勻沉陷是導致穿堤涵發(fā)生裂縫的主要因素。由于穿堤涵在靠近河道部分的地基含沙量較多，河道內(nèi)水流沖刷、流水的侵蝕，導致這部分地基承載力下降明顯；而靠近提防外側(cè)部分的地基以黏土為主,并且沒有流水的侵蝕，地基承載力較好，因此地基不均勻的沉降就導致了穿堤涵管壁開裂，并且裂縫越來越大。由于穿堤涵貫穿堤壩的間距設(shè)置過大，混凝土在溫度變化作用下出現(xiàn)干縮現(xiàn)象，從而導致穿堤涵管產(chǎn)生環(huán)向裂縫。施工過程中由于新老堤防的填筑時間、材料、工藝上存在差異，在結(jié)合面處導致出現(xiàn)沉降不均勻的情況。在實際施工中需要采取有效的修補技術(shù)，保障堤防工程的整體安全性和穩(wěn)定性[1]O并且在開展裂縫修補施工時，需采用先進的施工處理技術(shù)，確保穿堤涵管的整體質(zhì)量得到提高[2]。2.2施工質(zhì)量差形成的裂縫引發(fā)穿堤涵管裂縫的主要原因中還包括施工質(zhì)量差，其在實際的堤防工程中，主要體現(xiàn)在兩大方面。其一是穿堤涵管自身的施工質(zhì)量不佳，如施工技術(shù)選用不合理，與實地情況不適應(yīng)等。其二是對穿堤涵管周圍的土體回填質(zhì)量控制不到位。比較常見的現(xiàn)象包括有回填土料較差、黏粒含量較低、壓實度不足等。當沉降不均勻時，會使管道出現(xiàn)不同程度的裂縫。水流在壓力的作用下，沿著穿堤涵管裂縫滲入到堤防或壩體中，有可能會引發(fā)堤防或壩體內(nèi)的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)一定的變化，從而導致堤防或壩體出現(xiàn)安全隱患。對于本工程而言，施工時的工程資料顯示壓實度能夠滿足項目需要，但施工過程中未考慮靠近河道部分的流水侵蝕，對于此部分的基礎(chǔ)應(yīng)增加壓實度，并做好迎水面的防護，以保證穿堤涵基礎(chǔ)不會被流水侵蝕，但實際施工中對于靠近河道部分的基礎(chǔ)壓實度不足，并且未做任何針對流水侵蝕的防護，所以產(chǎn)生穿堤涵裂縫。3穿堤涵裂縫修補方案1裂縫修補原則(1)施工人員在選擇修補處理方案時，要確保施工方式及技術(shù)能夠與各種復雜條件相適應(yīng)，比如能夠充分適應(yīng)區(qū)域內(nèi)的冷、熱溫度變化,并且適應(yīng)凍脹和凍融環(huán)境，保障修補方案具有一定的實效性［3］。(2)在對穿堤涵的裂縫修補施工時，要結(jié)合實際，合理選擇方案處理時間，盡可能一次性完成裂縫修補作業(yè)，避免多次施工，對穿堤涵造成不必要的傷害。(3)施工人員要盡量選擇適合大變形柔性材料的內(nèi)外處理方法。即在開展?jié)B流修補施工作業(yè)之前，做好勘查工作，可以對滲漏的區(qū)域進行有效的止水處理，并合理選擇適應(yīng)環(huán)境變化的柔性充填材料，發(fā)揮其止水性能和效果。在修復修補施工完成后，要確保其正常使用功能的實現(xiàn)。(4)對穿堤涵進行裂縫修補施工時，應(yīng)當保障修復完成后，其表面具有較強的抗沖刷能力。(5)在穿堤涵的裂縫修補施工中，要合理選擇伸縮縫的表面防護材料,應(yīng)具有良好的耐久性，特別是在低溫工況下要具有較強的延展性和扯斷伸長率等技術(shù)指標。2裂縫修補措施根據(jù)該項目中穿堤涵裂縫的形成原因以及處理原則，并以國內(nèi)外現(xiàn)有的修補材料為基礎(chǔ)，對其進行修復，可以選擇手刮聚版封閉法。這項修補技術(shù)是我國近年來新興的高效裂縫處理工藝，具有對原混凝土結(jié)構(gòu)破壞性較小、施工周期短、造價低廉等特點，具有較好的推廣應(yīng)用價值。主要的施工修補方案如下。在對穿堤涵進行防滲修補的過程中，采用手刮聚腺技術(shù)能夠有效地實現(xiàn)抗老化、提高抗?jié)B能力和抗磨損能力以及抗腐蝕效果等，對修復混凝土開裂具有良好的應(yīng)用價值。在裂縫修補施工中，相關(guān)人員需要著重考慮手刮聚腺的性能，以便于更好地開展施工作業(yè)。首先，手刮聚腺的主要物理力學性能包括固含量大于80%,能夠有效地提高修補部位的強度和穩(wěn)定性，而且手刮聚服的抗拉強度可以達到20MPa以上，扯斷伸長率高于300%。另外在手刮聚腺的物理力學性能中，撕裂強度可以達到70kN/m以上，而且表面干燥的時間較短，僅為5h,在穿堤涵的裂縫修補施工中，可以發(fā)揮較大的優(yōu)勢作用，滿足修補質(zhì)量，保障穿堤涵運行的安全性。其次，手刮聚腺還具有低溫柔性和低溫工作性。在該項目的裂縫修補中可以發(fā)現(xiàn)，手刮聚腺在抗凍性能試驗中充分發(fā)揮其柔性性能的特點,比如在-45C的情況下，仍能夠保持較高的柔性，而且斷裂伸長率可以達到100%以上，同時其抗拉長度也會有所增長。因此手刮聚服可以在高寒地區(qū)的低溫環(huán)境下有效的抵御混凝土低溫開裂變形。雖然在一定程度上斷裂伸長率會在低溫下出現(xiàn)下降，但對于低溫工作性能則不會產(chǎn)生嚴重的影響，在穿堤涵的裂縫修補施工中，手刮聚版具有相對較好的應(yīng)用效果［4-5］。最后，手刮聚版的類型包括有防滲型和抗沖磨型，均具有相對良好的抗沖磨性，并在性能上明顯優(yōu)于二級配高強混凝土。通過手刮聚腺與高強混凝土抗沖磨對比試驗，可以發(fā)現(xiàn)手刮聚腺的沖磨后質(zhì)量損失相對較低，而且磨損率也低于高強混凝土。因此在穿堤涵的裂縫修補施工中，應(yīng)用手刮聚服具有較好的修復效果，可以提高修復部位的強度。手刮聚腺裂縫修補施工工藝在穿堤涵的裂縫修補施工中應(yīng)用手刮聚腺，需要相關(guān)人員充分掌握其施工工藝和技術(shù)要點。一般情況下，手刮聚版施工多采用人工涂刷的方式，通過控制涂刷的遍數(shù)和頻率，以有效保障手刮聚腺涂刷的均勻性和厚度。與此同時對穿堤涵洞內(nèi)壁的缺陷集中位置，應(yīng)當利用手刮聚版對其表面進行局部的全封閉，材料涂刷的厚度應(yīng)控制在2nun左右。手刮聚版施工工藝的具體流程是①施工準備②開展混凝土表面打磨③修復混凝土存在缺陷④清洗混凝土⑤適當涂刷界面劑⑥手刮聚腺一遍⑦合理布置胎基布⑧手刮聚腺兩遍以上⑨檢查和驗收修補表面質(zhì)量。在開展手刮聚服工藝時，施工人員還要嚴格控制其工序技術(shù)關(guān)鍵點。即對鋼筋頭進行有效的割除，對混凝土進行有效的鑿毛。施工人員需要對影響穿堤涵裂縫修補施工的鋼筋等預埋件進行割除，并對存在嚴重風化的混凝土表面鑿除一定深度，其具體深度可由現(xiàn)場混凝土試驗的結(jié)果而確定。通常情況下鑿除深度在20?30mm左右，保障表面露出新鮮混凝土土面。在鑿除工藝之后需要利用高壓風槍對表面進行清洗，最后使用聚合物砂漿開展回填養(yǎng)護作業(yè)，最大限度地保障裂縫修補施工質(zhì)量；施工人員還需對混凝土出現(xiàn)凍融剝蝕等滲漏缺陷進行修補施工，當混凝土的凍融破壞或者剝蝕、基坑深度大于30nmi時，可以利用聚丙烯混凝土進行有效的回填和養(yǎng)護。同時施工人員可以利用鋼筋錨固對鋼筋網(wǎng)進行穩(wěn)定加固，從而保障新老混凝土之間的黏結(jié)強度和抗剪強度達到相關(guān)規(guī)定［6］；另外在對穿堤涵開展裂縫修補施工時，相關(guān)人員應(yīng)當注意對混凝土的表面進行打磨和開收邊槽。由于在手刮聚腺的混凝土區(qū)域中，可能存在著混凝土蜂窩、脫空、凍融和剝蝕等現(xiàn)象，因此先要對出現(xiàn)的缺陷采取一定的預處理措施，再將磨削區(qū)域擴展到100mm的邊緣外進行預處理。實際上，在這一過程中磨削的深度取決于現(xiàn)場混凝土的質(zhì)量，以保障科學合理的磨掉混凝土表面和凍融表面，打磨之后要保障表面具有較好的平整性；在手刮聚腺的施工工序中，還需有效的刷涂界面劑，施工人員必須要保障界面劑的涂刷具有均勻性，且不會出現(xiàn)滲漏情況，并實現(xiàn)涂層界面保持干燥；在對穿堤涵開展手刮聚服施工時，布置胎基布是指在界面劑處于干燥狀態(tài)但并未完全的固化之前，需要刮第一遍手刮聚腺，間隔1h后，則可以將胎基布輕按在手刮聚服的表面上，維持表面的平整性。等到手刮聚腺第一遍的表面干燥后，則可涂刷2?4遍手刮聚腺，當土層固化之后，厚度可以達到要求的3?4mn）厚度，促使手刮聚腺與混凝土的外邊緣保持一定的平滑性和過渡性。裂縫修補方案選擇通過對施工范圍內(nèi)的穿堤涵進行勘察，發(fā)現(xiàn)裂縫現(xiàn)狀復雜，既有滲漏較少或不滲漏的小裂縫，也有寬度很大的裂縫，并且大裂縫已經(jīng)出現(xiàn)涵洞外部空洞現(xiàn)象，再發(fā)展下去有可能出現(xiàn)管涌現(xiàn)象，如果出現(xiàn)管涌現(xiàn)象將對堤壩產(chǎn)生嚴重破壞。具體方法選擇如下：⑴對于剛出現(xiàn)的裂縫或者裂縫不大（寬度小于5cm）,并且管道外部沒有流水沖刷造成的空洞，則優(yōu)先選用手刮聚腺的施工方法進行修復。⑵對于裂縫較大并且出現(xiàn)空洞現(xiàn)象，則優(yōu)先選擇化學灌漿的施工方法進行修復，對于需要加強抗沖刷性能的部位，可在采用化學灌漿的施工方法基礎(chǔ)上，在穿堤涵內(nèi)部再增加手刮聚月尿的修復方法，這樣可增加修復的效果。4結(jié)語在穿堤涵的裂縫修補中化學灌漿用于深入裂縫進行內(nèi)部填充處理，手刮聚腺用于表層處理加固，兩者聯(lián)合使用的效果更好，能夠凸顯出修補方案的優(yōu)勢。在應(yīng)用化學灌漿和手刮聚腺技術(shù)時，不僅可以充分滿足滲漏險工治理的