渠道防滲工程技術規範

2021-10-18 17:18:18 字數 3263 閱讀 7080

1.概述

農業灌溉用水約佔全國總用水量的63%,不論從節水潛力還是用水比重考慮,建設節水型社會的重點是農業灌溉節水,而農業灌溉節水的重點又在大型灌區。大型灌區節水的主要措施之一就是渠道防滲。在大中型灌區骨幹工程改造中,砼渠道防滲襯砌,由於其適應性廣、耐久性好、糙率小,抗衝效能和防滲效果好而成為目前普遍採用的一種節水工程措施,現澆砼襯砌渠道更是由於結構縫少、造價底、機械化程度較高而被廣泛應用。

但執行中發現,約30%的現澆砼渠道在5年左右就出現裂縫(嚴重的1~2年),裂縫漏水不僅削弱了節水效果,減少了使和壽命,而且成為灌溉管理的安全隱患。因此在設計和施工中必須針對裂縫產生的原因,提出相應的對策,以減少裂縫數量和裂縫發生的程度,延長使用壽命,發揮更大效益。

2.砼現澆渠道裂縫的形式和特點

現澆砼襯砌渠道裂縫具有砼工程裂縫的共性,又有不同於大體積砼裂縫的突出表現。裂縫一經形成,就很難自身癒合。

根據現場調查,渠道裂縫多出現在尺寸較大的現澆砼板順水流方向,縫位一般在渠道坡板坡腳以上1/4~3/4坡長範圍內和渠底中部;冬季積水或行水的渠道,一般出現在水面附近的坡板上。這些裂縫多呈彎曲線狀,坡板上裂縫嚴重的呈折斷破壞狀態.

在現澆砼渠道中,溫度裂縫和拉裂縫一般呈發散狀。裂縫表現為指向渠頂偏離渠坡的法線,這些裂縫往往和基土凍脹同時發生,形成凍脹裂縫。

另外,在東西走向的渠道中,陰、陽兩坡裂縫表現有很大的差別,陰坡裂縫較陽坡裂縫更厲害、更複雜。

3.現澆渠道裂縫原因分析

通過多年的觀測實踐,認為造成裂縫產生的根本原因在於:砼由於受自身及外部介質環境的影響,在溫度、濕度變化和周邊、基礎約束的作用下,會產生很大的約束應力,容易產生裂縫;在現澆砼渠道襯砌中,水泥砼屬於薄壁輕型鋼性結構,具有較高的抗壓強度,但抗拉強度較低,適應拉伸變形和不均勻變形的能力較差。所以,從結構和執行環境分析,現澆砼渠道裂縫主要是由凍脹壓力及溫度應力產生的,區域性裂縫問題可能與施工質量和基礎穩定性有很大的關係。

3.1凍脹壓力:在凍脹力作用下,破壞情況歸結起來有下面幾種:

⑴砼防滲材料具有一定的吸水性和空隙率,又經常處在有水的環境中,因此材料內總是會有一定的水分,這些水分在低溫下凍結成冰,體積發生膨脹,當膨脹作用引起的應力超過材料的抗拉強度時,就會產生裂縫,形成滲水通道,加大滲水量,使下乙個負溫凍脹更為加劇。同時滲水在負溫下會發生凍結而造成土體膨脹,區域性膨脹使砼襯砌開裂,隆起而折斷。據西北水科所在馮家山灌區渠道上進行的試驗,當最低氣溫為-12℃時,陰坡板以下20~25cm處地溫為-6.

7℃,處於凍結狀態;且溫度分布是邊坡上下兩端高中間低。所以裂縫多集中在坡板1/2左右範圍內。

⑵在冬季,砼襯砌板與渠床基土凍結成一體,共同承受著凍結力、凍脹力以及砼板本身收縮產生的拉應力,當這些應力大於砼板在低溫下的極限應力時,板體就發生破壞、開裂。

⑶在地下水位高於渠底的凍土地帶,當砼與基土凍結在一起後,由於凍土出現裂縫,砼板亦可能因此而被拉裂。

⑷在冬季,渠記憶體水並結成較厚冰層的情況下,冰面附近渠坡含水量較高,水分補給充分,凍脹量較大,但砼襯砌板的凍脹上抬受到冰層一側的限制,因而可能在冰緣線處受彎出現裂縫或折斷。

3.2溫度應力:由於渠道本身的凹槽形式和坡面走向不同,造成了斷面上各部位的日照、風情和表面溫度狀況有很大差別。

當砼板塊較大,不能適應溫度收縮變形時,將會由於溫度應力造成縱向和橫向的裂縫。根據工作中觀察,南北走向的渠道,陰陽兩坡受日照、風情等影響因素基本相同,因此兩坡的裂縫規律基本一致;但東西走向的渠道,陰陽兩坡受日照因素的影響,斷面上各點的溫差較大。東西走向的渠道在冬季,斷面上各點的凍結深度和凍脹量很不均勻,陰陽兩坡由於受凍深和凍脹量差別的影響,裂縫情況差別較大,陰坡較陽坡更容易破壞,裂縫滲水情況相對嚴重;在夏季不行水時,砼板麵一日之內溫差較大。

據寶雞峽灌區曾在渭高抽段試驗記錄,當氣溫從20.5℃增高到40℃時,砼板麵(陽坡)溫度由23.7℃增長到58℃,溫差達34℃左右(板下層22℃)。

綜上所述,溫度應力是砼現澆渠道的乙個重要的破壞因素。

3.3基礎沉陷:在工程地質不穩定地區,基土滑移、沉陷等也是導致渠道砼板裂縫的重要原因。

當地質滑動拉力超過砼抗拉強度時就會產生拉裂;填方或黃土溼險地段,基土沉陷使襯砌板架空、斷裂。寶雞峽灌區98km塬邊渠道這種現象較為明顯。

3.4設計施工方面的原因:設計方面主要是結構形式及防凍措施不科學,抵抗變形差。

施工方面一是水灰比控制不好,由於運距長,砼尺寸小,沿途水分蒸發滲漏,導致入倉砼水灰比過小或過大,過小難振搗不密實,過大振搗中易出現塌落裂縫;二是坡板施工時,滑模長度不夠,上部振搗引起下部塌落裂縫,如水灰比過大,更易發生裂縫;三是改造渠道在停水間隙施工,剛一停水就施工,基礎土含水率大,夯填不密實,加大了凍脹應力,必然產生縱向裂縫,特別易發生在坡腳附近。四是對撒落砼料不回拌合機重新拌合,直接入倉不能保證砼板的有效厚度,抗區域性應力差,導致裂縫。

4.減少裂縫的防治對策

4.1從設計方面優化斷面結構。就是在設計時採用新材料,新工藝、新技術,確定合理的斷面形式和尺寸,使其具有削減凍脹和溫度應力的能力。

根據《渠道防滲工程技術規範》sl18-91和《渠系工程抗凍脹設計規範》規定,對標準凍深大於30cm的地區必須進行抗凍脹設計,判斷是否採取防治凍脹措施。設計中常採用的防治裂縫措施如下:

⑴按渠道流量確定設計斷面結構。對於設計流量大於9.0m3/s的大中型渠道,選擇弧形坡腳梯形斷面或梯形斷面;渠道設計流量在3~9.

0m3/s時,選擇弧形坡腳梯形斷面或弧底梯形斷面;渠道設計流量在1~3m3/s時,選擇弧底梯形斷面或「u」型斷面;渠道設計流量小於1.0m3/s時,選擇「u」型斷面。

⑵根據需要增設防滲(隔水)、排水設施。如採用砼板下鋪設塑料薄膜或復合土工布的板膜復合防滲結構,並在坡板頂加設封頂板,防止渠水、雨水灌入;加強排水,降低地下水位等。

⑶現澆砼板採用肋形板、楔形板或中間加厚板。

⑷現澆砼渠道應每隔5~8m設一道橫向伸縮縫和縱向伸縮縫,縫寬不宜小於1.5cm,縫內填塞瀝青油膏或聚氯乙烯等能適應結構變形、粘結力強、防滲效能好的填料灌實。

⑸對於凍土和淤泥基礎應進行換填處理,基土壓實係數不小於0.95。

4.2通過調整砼配比,新增粉煤灰、減水劑、引氣劑等改善砼效能,提高自身抵抗外界環境危害因素的能力。工程實踐證明,由於「粉煤灰效應」,粉煤灰砼的密實度、最大抗壓強度、抗彎與抗拉強度、收縮性、抗滲性均好於普通砼,並且可節約水泥,減少工程投資10~20%。

4.3採用預製裝配法襯砌渠道。隨著填縫材料效能的不斷提高完善,預製裝配方案愈受重視。

預製裝配法的優點是受氣候條件的影響小,砼質量容易保證,可以工廠化生產,特別是在已成的渠道上施工,能減少施工與行水的矛盾。

4.4加強施工質量監督和執行管理。高標準的施工質量是實現完美設計的唯一途徑;科學的管理是延長渠道使用壽命的重要法寶,要盡早的發現裂縫,並在裂縫早期採取補強措施,以防事態擴大。

我們要本著「以防為主,防重於修,修重於搶」的原則,加強執行管理,確保渠道長治久安。

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