一种适用于穿堤涵内部裂缝修复的施工新方法

一种适用于穿堤涵内部裂缝修复的施工新

方法金宇，刘晓娟（北京全集信达工程造价咨询事务所，北京101119）1项目概况由于北运河流域穿堤涵修建时间较长，使用过程中穿堤涵出现不同的损坏，因此需要对穿堤涵进行日常维护、养护，保证穿堤涵和堤防工程的安全运行。我单位承接了“水利工程日常维修养护费（2022九标：北运河水工建筑物日常维护工程）”，此工程包含9个子工程的养护工作，其中有穿堤涵养护的工作为：①昌平段穿堤涵维护。②顺义段穿堤维护养护。③北运河所穿堤涵维护。具体问题为穿堤涵不同部位出现裂缝，并且裂缝大小不一，导致出现渗流问题，需要对渗流问题进行整治，阻断穿堤涵的渗水通道，维护堤防工程的安全、稳定。2穿堤涵裂缝产生原因分析1地基不均匀沉陷形成的裂缝地基不均匀沉陷是导致穿堤涵发生裂缝的主要因素。由于穿堤涵在靠近河道部分的地基含沙量较多，河道内水流冲刷、流水的侵蚀，导致这部分地基承载力下降明显；而靠近提防外侧部分的地基以黏土为主,并且没有流水的侵蚀，地基承载力较好，因此地基不均匀的沉降就导致了穿堤涵管壁开裂，并且裂缝越来越大。由于穿堤涵贯穿堤坝的间距设置过大，混凝土在温度变化作用下出现干缩现象，从而导致穿堤涵管产生环向裂缝。施工过程中由于新老堤防的填筑时间、材料、工艺上存在差异，在结合面处导致出现沉降不均匀的情况。在实际施工中需要采取有效的修补技术，保障堤防工程的整体安全性和稳定性[1]O并且在开展裂缝修补施工时，需采用先进的施工处理技术，确保穿堤涵管的整体质量得到提高[2]。2.2施工质量差形成的裂缝引发穿堤涵管裂缝的主要原因中还包括施工质量差，其在实际的堤防工程中，主要体现在两大方面。其一是穿堤涵管自身的施工质量不佳，如施工技术选用不合理，与实地情况不适应等。其二是对穿堤涵管周围的土体回填质量控制不到位。比较常见的现象包括有回填土料较差、黏粒含量较低、压实度不足等。当沉降不均匀时，会使管道出现不同程度的裂缝。水流在压力的作用下，沿着穿堤涵管裂缝渗入到堤防或坝体中，有可能会引发堤防或坝体内的结构出现一定的变化，从而导致堤防或坝体出现安全隐患。对于本工程而言，施工时的工程资料显示压实度能够满足项目需要，但施工过程中未考虑靠近河道部分的流水侵蚀，对于此部分的基础应增加压实度，并做好迎水面的防护，以保证穿堤涵基础不会被流水侵蚀，但实际施工中对于靠近河道部分的基础压实度不足，并且未做任何针对流水侵蚀的防护，所以产生穿堤涵裂缝。3穿堤涵裂缝修补方案1裂缝修补原则(1)施工人员在选择修补处理方案时，要确保施工方式及技术能够与各种复杂条件相适应，比如能够充分适应区域内的冷、热温度变化,并且适应冻胀和冻融环境，保障修补方案具有一定的实效性［3］。(2)在对穿堤涵的裂缝修补施工时，要结合实际，合理选择方案处理时间，尽可能一次性完成裂缝修补作业，避免多次施工，对穿堤涵造成不必要的伤害。(3)施工人员要尽量选择适合大变形柔性材料的内外处理方法。即在开展渗流修补施工作业之前，做好勘查工作，可以对渗漏的区域进行有效的止水处理，并合理选择适应环境变化的柔性充填材料，发挥其止水性能和效果。在修复修补施工完成后，要确保其正常使用功能的实现。(4)对穿堤涵进行裂缝修补施工时，应当保障修复完成后，其表面具有较强的抗冲刷能力。(5)在穿堤涵的裂缝修补施工中，要合理选择伸缩缝的表面防护材料,应具有良好的耐久性，特别是在低温工况下要具有较强的延展性和扯断伸长率等技术指标。2裂缝修补措施根据该项目中穿堤涵裂缝的形成原因以及处理原则，并以国内外现有的修补材料为基础，对其进行修复，可以选择手刮聚版封闭法。这项修补技术是我国近年来新兴的高效裂缝处理工艺，具有对原混凝土结构破坏性较小、施工周期短、造价低廉等特点，具有较好的推广应用价值。主要的施工修补方案如下。在对穿堤涵进行防渗修补的过程中，采用手刮聚腺技术能够有效地实现抗老化、提高抗渗能力和抗磨损能力以及抗腐蚀效果等，对修复混凝土开裂具有良好的应用价值。在裂缝修补施工中，相关人员需要着重考虑手刮聚腺的性能，以便于更好地开展施工作业。首先，手刮聚腺的主要物理力学性能包括固含量大于80%,能够有效地提高修补部位的强度和稳定性，而且手刮聚服的抗拉强度可以达到20MPa以上，扯断伸长率高于300%。另外在手刮聚腺的物理力学性能中，撕裂强度可以达到70kN/m以上，而且表面干燥的时间较短，仅为5h,在穿堤涵的裂缝修补施工中，可以发挥较大的优势作用，满足修补质量，保障穿堤涵运行的安全性。其次，手刮聚腺还具有低温柔性和低温工作性。在该项目的裂缝修补中可以发现，手刮聚腺在抗冻性能试验中充分发挥其柔性性能的特点,比如在-45C的情况下，仍能够保持较高的柔性，而且断裂伸长率可以达到100%以上，同时其抗拉长度也会有所增长。因此手刮聚服可以在高寒地区的低温环境下有效的抵御混凝土低温开裂变形。虽然在一定程度上断裂伸长率会在低温下出现下降，但对于低温工作性能则不会产生严重的影响，在穿堤涵的裂缝修补施工中，手刮聚版具有相对较好的应用效果［4-5］。最后，手刮聚版的类型包括有防渗型和抗冲磨型，均具有相对良好的抗冲磨性，并在性能上明显优于二级配高强混凝土。通过手刮聚腺与高强混凝土抗冲磨对比试验，可以发现手刮聚腺的冲磨后质量损失相对较低，而且磨损率也低于高强混凝土。因此在穿堤涵的裂缝修补施工中，应用手刮聚服具有较好的修复效果，可以提高修复部位的强度。手刮聚腺裂缝修补施工工艺在穿堤涵的裂缝修补施工中应用手刮聚腺，需要相关人员充分掌握其施工工艺和技术要点。一般情况下，手刮聚版施工多采用人工涂刷的方式，通过控制涂刷的遍数和频率，以有效保障手刮聚腺涂刷的均匀性和厚度。与此同时对穿堤涵洞内壁的缺陷集中位置，应当利用手刮聚版对其表面进行局部的全封闭，材料涂刷的厚度应控制在2nun左右。手刮聚版施工工艺的具体流程是①施工准备②开展混凝土表面打磨③修复混凝土存在缺陷④清洗混凝土⑤适当涂刷界面剂⑥手刮聚腺一遍⑦合理布置胎基布⑧手刮聚腺两遍以上⑨检查和验收修补表面质量。在开展手刮聚服工艺时，施工人员还要严格控制其工序技术关键点。即对钢筋头进行有效的割除，对混凝土进行有效的凿毛。施工人员需要对影响穿堤涵裂缝修补施工的钢筋等预埋件进行割除，并对存在严重风化的混凝土表面凿除一定深度，其具体深度可由现场混凝土试验的结果而确定。通常情况下凿除深度在20〜30mm左右，保障表面露出新鲜混凝土土面。在凿除工艺之后需要利用高压风枪对表面进行清洗，最后使用聚合物砂浆开展回填养护作业，最大限度地保障裂缝修补施工质量；施工人员还需对混凝土出现冻融剥蚀等渗漏缺陷进行修补施工，当混凝土的冻融破坏或者剥蚀、基坑深度大于30nmi时，可以利用聚丙烯混凝土进行有效的回填和养护。同时施工人员可以利用钢筋锚固对钢筋网进行稳定加固，从而保障新老混凝土之间的黏结强度和抗剪强度达到相关规定［6］；另外在对穿堤涵开展裂缝修补施工时，相关人员应当注意对混凝土的表面进行打磨和开收边槽。由于在手刮聚腺的混凝土区域中，可能存在着混凝土蜂窝、脱空、冻融和剥蚀等现象，因此先要对出现的缺陷采取一定的预处理措施，再将磨削区域扩展到100mm的边缘外进行预处理。实际上，在这一过程中磨削的深度取决于现场混凝土的质量，以保障科学合理的磨掉混凝土表面和冻融表面，打磨之后要保障表面具有较好的平整性；在手刮聚腺的施工工序中，还需有效的刷涂界面剂，施工人员必须要保障界面剂的涂刷具有均匀性，且不会出现渗漏情况，并实现涂层界面保持干燥；在对穿堤涵开展手刮聚服施工时，布置胎基布是指在界面剂处于干燥状态但并未完全的固化之前，需要刮第一遍手刮聚腺，间隔1h后，则可以将胎基布轻按在手刮聚服的表面上，维持表面的平整性。等到手刮聚腺第一遍的表面干燥后，则可涂刷2〜4遍手刮聚腺，当土层固化之后，厚度可以达到要求的3〜4mn）厚度，促使手刮聚腺与混凝土的外边缘保持一定的平滑性和过渡性。裂缝修补方案选择通过对施工范围内的穿堤涵进行勘察，发现裂缝现状复杂，既有渗漏较少或不渗漏的小裂缝，也有宽度很大的裂缝，并且大裂缝已经出现涵洞外部空洞现象，再发展下去有可能出现管涌现象，如果出现管涌现象将对堤坝产生严重破坏。具体方法选择如下：⑴对于刚出现的裂缝或者裂缝不大（宽度小于5cm）,并且管道外部没有流水冲刷造成的空洞，则优先选用手刮聚腺的施工方法进行修复。⑵对于裂缝较大并且出现空洞现象，则优先选择化学灌浆的施工方法进行修复，对于需要加强抗冲刷性能的部位，可在采用化学灌浆的施工方法基础上，在穿堤涵内部再增加手刮聚月尿的修复方法，这样可增加修复的效果。4结语在穿堤涵的裂缝修补中化学灌浆用于深入裂缝进行内部填充处理，手刮聚腺用于表层处理加固，两者联合使用的效果更好，能够凸显出修补方案的优势。在应用化学灌浆和手刮聚腺技术时，不仅可以充分满足渗漏险工治理的