一種適用于穿堤涵內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不同的損壞，因此需要對穿堤涵進行日常維護、養護，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個子工程的養護工作，其中有穿堤涵養護的工作為：①昌平段穿堤涵維護。②順義段穿堤維護養護。③北運河所穿堤涵維護。具體問題為穿堤涵不同部位出現裂縫，并且裂縫大小不一，導致出現滲流問題，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、穩定。2穿堤涵裂縫產生原因分析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置過大，混凝土在溫度變化作用下出現干縮現象，從而導致穿堤涵管產生環向裂縫。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，在結合面處導致出現沉降不均勻的情況。在實際施工中需要采取有效的修補技術，保障堤防工程的整體安全性和穩定性[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，確保穿堤涵管的整體質量得到提高[2]。2.2施工質量差形成的裂縫引發穿堤涵管裂縫的主要原因中還包括施工質量差，其在實際的堤防工程中，主要體現在兩大方面。其一是穿堤涵管自身的施工質量不佳，如施工技術選用不合理，與實地情況不適應等。其二是對穿堤涵管周圍的土體回填質量控制不到位。比較常見的現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，有可能會引發堤防或壩體內的結構出現一定的變化，從而導致堤防或壩體出現安全隱患。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，對于此部分的基礎應增加壓實度，并做好迎水面的防護，以保證穿堤涵基礎不會被流水侵蝕，但實際施工中對于靠近河道部分的基礎壓實度不足，并且未做任何針對流水侵蝕的防護，所以產生穿堤涵裂縫。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能夠與各種復雜條件相適應，比如能夠充分適應區域內的冷、熱溫度變化,并且適應凍脹和凍融環境，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，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外處理方法。即在開展滲流修補施工作業之前，做好勘查工作，可以對滲漏的區域進行有效的止水處理，并合理選擇適應環境變化的柔性充填材料，發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。(4)對穿堤涵進行裂縫修補施工時，應當保障修復完成后，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指標。2裂縫修補措施根據該項目中穿堤涵裂縫的形成原因以及處理原則，并以國內外現有的修補材料為基礎，對其進行修復，可以選擇手刮聚版封閉法。這項修補技術是我國近年來新興的高效裂縫處理工藝，具有對原混凝土結構破壞性較小、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，采用手刮聚腺技術能夠有效地實現抗老化、提高抗滲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用價值。在裂縫修補施工中，相關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。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，可以發揮較大的優勢作用，滿足修補質量，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現，手刮聚腺在抗凍性能試驗中充分發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的低溫環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下降，但對于低溫工作性能則不會產生嚴重的影響，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，可以發現手刮聚腺的沖磨后質量損失相對較低，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用手刮聚腺，需要相關人員充分掌握其施工工藝和技術要點。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壁的缺陷集中位置，應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關鍵點。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，其具體深度可由現場混凝土試驗的結果而確定。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護作業，最大限度地保障裂縫修補施工質量；施工人員還需對混凝土出現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護。同時施工人員可以利用鋼筋錨固對鋼筋網進行穩定加固，從而保障新老混凝土之間的黏結強度和抗剪強度達到相關規定［6］；另外在對穿堤涵開展裂縫修補施工時，相關人員應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域中，可能存在著混凝土蜂窩、脫空、凍融和剝蝕等現象，因此先要對出現的缺陷采取一定的預處理措施，再將磨削區域擴展到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場混凝土的質量，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，且不會出現滲漏情況，并實現涂層界面保持干燥；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的穿堤涵進行勘察，發現裂縫現狀復雜，既有滲漏較少或不滲漏的小裂縫，也有寬度很大的裂縫，并且大裂縫已經出現涵洞外部空洞現象，再發展下去有可能出現管涌現象，如果出現管涌現象將對堤壩產生嚴重破壞。具體方法選擇如下：⑴對于剛出現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空洞現象，則優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上，在穿堤涵內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結語在穿堤涵的裂縫修補中化學灌漿用于深入裂縫進行內部填充處理，手刮聚腺用于表層處理加固，兩者聯合使用的效果更好，能夠凸顯出修補方案的優勢。在應用化學灌漿和手刮聚腺技術時，不僅可以充分滿足滲漏險工治理的