南水北调渠道衬砌裂缝处理方案.docx

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南水北调渠道衬砌裂缝处理方案

目录

1工程概况1

2编制依据1

3裂缝成因分析2

4处理方法2

4.1一般要求2

4.2材料一般规定3

4.3裂缝表面处理3

4.3.1材料的性能3

4.3.2表面涂抹水泥基渗透结晶型防水材料施工措施4

4.3.3表面涂抹水泥基柔性防水材料施工要求5

4.4凿槽嵌缝处理6

4.4.1水泥基柔性防水材料的性能及施工要求6

4.4.2聚硫密封胶材料性能及要求7

4.5拆除重新浇筑混凝土7

4.6止水填缝材料更换7

4.7处理顺序8

5资源配置8

5.1劳动力计划8

5.2主要施工机械设备配置8

6质量保证措施8

7安全保证措施9

关于渠道混凝土衬砌裂缝处理方案的报告

1工程概况

本标段渠道过水断面为梯形，全标段渠道衬砌全断面长度为7955m。

TS185+545～TS190+800段内坡比为1:

2.0；TS190+800～TS191+100段内坡比为1:

0.5；TS191+100～TS193+500段内坡比为1:

2.0。

填方段及半填半挖段外坡坡比为1:

1.75。

本标段起点渠底高程为128.728m，终点渠底高程为128.410m，渠道纵坡为1/25000，设计底宽为25.5m～28m。

全渠段采用混凝土衬砌，底板混凝土厚8cm，渠坡混凝土厚10cm。

混凝土衬砌强度等级为C20，抗冻标号F150，抗渗标号W6。

部分渠段渠底铺设10cm厚粗砂垫层，全渠段铺设复合土工膜；排水板分人字形和直线形，人字形排水板横渠道方向间距4m,直线形排水板纵渠道方向间距4m。

根据当地地面气象观测站统计，本标段多年平均最低气温14.6℃，多年月平均最高温度发生在7月，为27.3℃；多年月平均最低气温发生在1月，为1.0℃。

历年极端最低温度为-18.8℃，历年极端最高气温为43.3℃。

多年平均风速2.32m/s，最大风速24m/s，多年平均日照时数2048.6h，相对湿度为67.4%，雾天数14.7d，降雪数日13.2d，冻土日数2d，最大冻土深度16cm，霜日数61d，平均无霜日240d左右。

雨量较充沛，多年平均降雨量约840mm。

据当地水文站实测降水资料统计，降水量年内分配不均匀，6～9月为汛期，多年平均4个月降水量约占全年降水量的62%。

4个月中，7、8两月更为突出，约占全年的40%。

2编制依据

（1）南水北调中线一期工程总干渠陶岔渠首～沙河南叶县段工程1标招标文件（合同编号：

ZXJ/SG/YXD-001）；

（2）南水北调中线工程叶县1标渠道横断面图及平面图；

（3）南水北调中线干线工程渠道混凝土衬砌施工操作指南（试行）；

（4）《水工混凝土施工规范》DL/T5144-2001；

（5）《聚乙烯（PE）土工膜防渗工程技术规范》SL/T231-98；

（6）《渠道防渗工程技术规范》SL18-2004；

（7）南水北调中线干线工程《混凝土常见质量缺陷处理作业指导书》（试行）；

（8）《水泥基渗透结晶型防水涂料》（GB18445-2001）

3裂缝成因分析

（1）混凝土由于受自身及外部介质环境的影响，在温度、湿度变化和周边、基础约束的作用下会产生很大的约束应力，产生约束裂缝。

（2）渠道衬砌混凝土在凝结前，未能及时喷洒养护液并用塑料薄膜覆盖保湿，受风吹日晒,表面游离水分蒸发过快，混凝土的强度不能抵抗这种应力而产生的裂缝。

（3）混凝土内外水分蒸发程度不同而导致变形不间，混凝土受天气条件的影响，表面水分损失过快，变形较大,内部湿度变化较小，变形较小，较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束，产生较大拉应力而产生裂缝。

（4）混凝土下的基面或垫层压实不均匀，强度填方预沉降不够。

高填方渠道和工程地质不稳定地区，呈较大的贯穿性沉陷裂缝。

（5）在工程地质不稳定地区，堆面滑移、沉陷或高填方地区和渠道换填地区，回填土预沉降时间不够导致渠道混凝土板裂缝。

（6）风、高温导致混凝土面板开裂。

4处理方法

4.1一般要求

（1）用钢丝刷将裂缝两侧各5cm、端部各10cm范围内的混凝土表面清理洁净，并洒水润湿使其表面处于表干状态。

（2）用砂浆搅拌机或手提电钻配以搅拌齿进行水泥基柔性防水材料的现场搅拌工作，搅拌时间比普通砂浆要延长2～3分钟，最好先搅拌2分钟，静停2分钟，再二次搅拌2分钟以便充分搅拌均匀。

一次不要搅拌太多，根据涂抹速度进行搅拌，搅拌好的砂浆要在2小时内用完。

（3）使用毛刷在裂缝两侧及端部涂刷水泥浆。

涂刷一遍表干后再次涂刷，涂刷总厚度应大于1mm,并对表面压实、抹平。

（4）水泥基柔性防水材料凝结后，进行自然养护，养护温度不低于5℃，水泥基柔性防水材料未达到硬化状态时，不得浇水养护或直接受雨水冲刷。

（5）对于裂缝较宽且走向较规则的裂缝，可采用先刷水泥基再贴纤维布封闭措施处理，或按渠道衬砌伸缩缝的施工工艺填充双组份聚硫密封胶进行封缝处理。

（6）对重要的高填方段，渠道运行水位波动区范围出现裂缝的部位，建议采用喷涂聚脲涂层封闭裂缝。

4.2材料一般规定

所用材料的质量必须满足技术要求，各种材料的采购、运输、储存等各环节都必须严格控制，确保材料不受污染、不混杂、不变质，各种被污染、混杂、变质的材料禁止使用。

各种材料应为专业厂家生产的合格产品，并提供有检测资质单位的无毒及性能检测报告。

4.3裂缝表面处理

对于缝宽≤0.2mm的裂缝进行涂抹水泥基渗透结晶型防水材料进行表面处理。

对于缝宽0.2＜δ＜0.4mm的裂缝进行涂抹水泥基柔性防水材料进行表面处理。

4.3.1材料的性能

4.3.1.1水泥基渗透结晶型防水材料的主要性能

主要性能见表1。

表1水泥基渗透结晶型防水材料的性能

试验项目

指标

凝结时间

初凝，min

≥20

终凝，h

≤24

强度MPa

抗折，7d

≥2.8

抗压，7d

≥12

湿基面粘结（28天）强度，MPa

≥1.0

抗渗压力（28天）MPa

≥0.8

第二次抗渗压力，56天，MPa

≥0.6

抗渗压力，28天，%

≥200

4.3.2.2水泥基柔性防水材料的主要特性

主要特性见表2。

表2环保型水泥基柔性防渗材料的特性

检测项目

计量单位

环保型水泥基柔性防渗材料

拉伸强度（28d）

MPa

60.5

拉伸弹性模量（28d）

GPa

2.20

断裂伸长率（28d）

％

2.5

弯曲强度（28d）

MPa

81.3

压缩强度（28d）

MPa

79.6

4.3.2表面涂抹水泥基渗透结晶型防水材料施工措施

（1）防水基面预处理

①除去浮灰、水泥浮浆、油垢和油脂等物，并用水冲洗干净。

②空鼓、疙瘩以及起皮等疏松部位，将其铲除，并用水冲洗。

③若表面较光滑，用钢丝刷、砂磨机等工具将表面打磨粗糙后，再用水冲洗。

④必须用水充分浸透防水基层，而不可仅仅是表面湿润。

⑤表面处理时不得用酸洗。

（2）料浆制备

根据待涂面积，确定水泥基渗透结晶型防水材料用量并称量。

按体积比水泥基渗透结晶型防水材料：

水=5：

2确定用水量（受环境天气影响，实际所配料浆应以便于涂刷为度）。

先将粉加入桶中，再加入水，尽量采用机械搅拌器，搅拌约三分钟（搅拌均匀充分，无结团、无干粉等；搅拌开始时感觉较稠，不可加水，加强搅拌后浆料会产生煎切变稀的现象）。

在使用过程中料浆应不时搅动，每次混合的料浆应在25分钟内用完，使用过程中不得二次加水。

料浆用量：

以干粉计约1kg/m2。

（3）在缝宽≤0.2mm的裂缝混凝土表面直接涂刷，涂刷范围裂缝两侧各10㎝，涂刷一遍，厚度约1mm。

（4）涂刷方法：

将每次所拌料均匀涂刷到工作面上。

涂刷的工具是专用半硬毛刷，采用圆形轨迹的方式涂刷，避免出现漏刷。

（5）养护

养护以喷洒水雾为主，当涂层固化到不会被洒水损坏时养护就可以开始，每天喷洒水雾至少3次（当天气炎热干燥，水分散失快时，喷洒水雾的次数应相应增加，并应采取遮荫或以潮湿的麻布覆盖等保护措施），连喷3天以上。

养护期间严禁采用不透气的材料（如：

塑料薄膜等）直接附于涂层上。

禁止用污水、压力水养护涂层，也不得用水浸泡养护。

（6）施工温度

施工环境温度不宜低于5℃，不宜高于40℃。

拌好的物料应在30分钟内用完，未用完的产品不得加水再用，

施工过程中不能再次加水。

4.3.3表面涂抹水泥基柔性防水材料施工要求

4.3.3.1施工方法

施工时，混凝土表面必须清除疏松层、油污、灰尘等杂物，用钢丝刷除浮尘后再用高压水冲洗干净，待混凝土面干燥后，将水泥基柔性防水材料的A与B组份按重量比1：

1的配比充分混合，搅拌均匀，涂抹时力求薄而均匀。

4.3.3.2质量指标

外观：

A组份为水泥色砂浆、B组份为棕色液体

固含量：

60±3%

粘度：

540±0.5秒

PH值：

7～8

材料用量1～2Kg/㎡。

4.3.3.3施工工艺

（1）水泥基柔性防水材料涂抹前，基层混凝土强度应不低于设计值的80%。

（2）基层应平整、坚固、洁净，无浮尘杂物，不得有疏松、凹陷处；如果有油污、孔洞等要进行清洗、修补处理。

（3）施工前，基层面要保持基本干燥，无大面潮湿面时即可施工。

（4）水泥基柔性防水材料的搅拌必须用砂浆搅拌机或手提电钻配以搅拌齿进行现场搅拌，不能采用人工拌和。

搅拌时间比普通砂浆要延长2～3分钟，最好先预搅拌2分钟，静停2分钟，再二次搅拌2分钟以便充分搅拌均匀。

一次不要搅拌太多，根据抹灰速度进行搅拌，搅拌好的砂浆要在2小时内用完。

（5）施工主要采用人工抹面方法，在裂缝两侧各10㎝范围内涂刷。

涂刷一遍，厚度2mm，表面应压实、抹平。

（6）水泥基柔性防水材料凝结后，进行自然养护，养护温度不低于5℃。

（7）水泥基柔性防水材料未达到硬化状态时，不得浇水养护或直接受雨水冲刷。

（8）未硬化的水泥基柔性防水材料应注意保护，不得使其挫伤、损坏、不得上人踩踏。

若破损应及时修补。

4.3.3.4检查验收

（1）水泥基柔性防水材料应符合产品标准的质量规定。

（2）水泥基柔性防水材料表面应密实、平整，阴阳角处应光滑顺直。

（3）水泥基柔性防水材料的平均厚度应符合设计要求，最小厚度不得小于设计值的85%。

4.4凿槽嵌缝处理

对于缝宽≥0.4mm的裂缝进行凿槽嵌缝处理，嵌缝材料为水泥基柔性防水材料或聚硫密封胶。

4.4.1水泥基柔性防水材料的性能及施工要求

4.4.1.1水泥基柔性防水材料的性能

主要性能见表3。

表3水泥基渗透柔性防水材料的性能

检验项目

指标

抗压强度（28天）MPa

≥25

抗折强度（28天）MPa

≥8.0

粘结强度（28天）MPa

≥2.5

抗渗压力（28天）MPa

≥2.0

4.4.1.2施工要求

（1）使用开凿工具，沿裂缝方向凿成一个宽25mm、深38mm的“U”槽沟，根据裂缝实际情况可以稍有区别，但应满足槽深为槽宽的1.5倍。

不要将槽沟凿成“V”。

（2）清除缝内的污物及杂质，用清洁的压力水彻底冲洗、湿润，确保施工面干净、潮湿。

（3）配合比（重量比）配制：

粉料、液料按约5：

1的比例混合成厚质膏状。

（4）拌合时应先把粉料和液料充分搅拌均匀，搅拌时间应在5分钟以上（使用电动搅拌器），搅拌至无干粉为止。

干燥和夏季时可加入少量的清水，加水量不能超过总量的1%。

（5）将拌合好的防水砂浆填入槽内压实，为确保表面的平整度，在初凝具有一定的强度后应立即进行找平处理，先用泥刀铲除高出平面的材料，再在表面用抹刀用力来回批刮几次。

（6）施工环境温度不宜低于5℃，不宜高于40℃。

拌制好的料浆宜在20分钟内用完。

4.4.2聚硫密封胶材料性能及要求

（1）聚硫密封胶技术指标见表4。

表4聚硫密封胶技术参数表

序号

项目

单位

指标

1

密度

g/cm3

1.4±0.1

2

下垂度

mm

≤3

3

适用期

h

2～6

4

表干时间

h

≤24

5

最大拉伸长度

23℃

MPa

≤0.4

-20℃

≤0.6

6

弹性恢复率

％

≥80

7

定伸粘结性

无破坏

8

浸水后定伸粘结性

无破坏

9

冷拉-热压后定伸粘结性

无破坏

10

质量损失

%

≤5

（2）使用开凿工具，沿裂缝方向凿成一个宽10mm、深20mm的“U”槽沟，根据裂缝实际情况可以稍有区别。

（3）注胶前清除缝内的浮尘及杂质，并保持缝内干燥。

（4）聚硫密封胶的配制、混胶及注入等参照产品说明书，并在施工前进行现场试验确定施工工艺。

4.5拆除重新浇筑混凝土

对于单块混凝土板抬动达1cm以上且有多处裂缝的应考虑拆除，拆除后对基础的冻胀层清除，更换与原介质相同的材料，压实度达到设计指标后重新浇筑混凝土；抬动达1cm以上但裂缝较少，且裂缝危害不大的可只对裂缝处理。

具体情况现场确定。

4.6止水填缝材料更换

对错台影响止水效果的应对止水填缝材料进行更换。

4.7处理顺序

渠道裂缝处理先后顺序如下：

进行裂缝处理时先拆除达到拆除条件的混凝土板块，再凿槽嵌缝处理≥0.4mm的裂缝。

对于裂缝宽度＜0.4mm的，先做好登记，观察其发展变化情况，当裂缝宽度继续发展增加达到0.4mm后进行凿槽嵌缝处理；当裂缝稳定不再继续发展后进行裂缝表面处理。

5资源配置

5.1劳动力计划

为确保施工工期，每个裂缝处理作业队人员均按双班作业配置，每个作业面主要劳动力配置见下表：

表5劳动力配置一览表（一个作业队）

序号

名称

单位

数量

备注

1

基面清理工

名

2

2

土工膜铺设焊接工

名

2

固定人员

3

混凝土浇筑工

名

4

4

电工

名

1

5

其他技工

名

4

6

普工

名

5

合计

名

18

我部计划配置5个缝处理作业队同时进行施工，计划施工人员将达到90人。

5.2主要施工机械设备配置

每个裂缝处理作业队的主要机械设备配置如下表所示

表6主要机械设备配置一览表（一个作业队）

序号

名称

单位

数量

备注

1

手推车

辆

3

2

Ф30软轴振捣器

台

2

3

切缝机

台

1

4

磨光机

台

2

5

平整度检测尺

把

1

6

手提式工业缝包机

台

1

7

土工膜焊接质量充气检测器具

套

1

8

土工膜热熔自动焊接机

台

1

6质量保证措施

（1）裂缝间的浮渣、污物必须清理洁净，薄弱部位需清理彻底。

（2）复合土工膜施工人员应穿软底鞋，严禁穿硬底鞋或带钉鞋作业，严禁在铺膜过程中吸烟，以防烫伤土工膜。

（3）裂缝处理前期可涂刷水泥基做临时封闭，避免其任意发展。

（4）处理后的裂缝需派专人进行养护，养护过程中对覆盖的土工布要经常进行检查，注意保证其完全覆盖混凝土面，充分保持混凝土表面湿润，避免因养护不到位出现返工现象。

（5）水泥基柔性防水材料部适用于渠道运行水位波动区范围内的裂缝处理。

7安全保证措施

（1）为保证夜间施工安全，在各施工部位、通道处设置足够的照明设施。

施工用电线路需按规定架设，符合安全用电要求。

（2）进入施工现场的人员必须佩戴安全帽等防护用具。

（3）加强施工机械设备的检查、维修、保养，确保高效、安全运行，操作人员必须持证上岗。

（4）对职工进行施工安全教育，对工人进行岗前培训，操作考核合格者才能上岗。

（5）在施工现场、道路等场所设置醒目的安全标识、警示和信号等提高全体施工人员的安全意识。

中铁二十一局南水北调叶县1标项目经理部

2013年10月2日