時(shí)間:2023-07-07 16:11:07
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當(dāng)然,引起水工建筑物混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的原因是多方面的。但是,歸納起來(lái)可分為荷載作用引起的裂縫和非荷載引起的裂縫兩類(lèi)。本文對(duì)這兩類(lèi)因素進(jìn)行了分析,并根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對(duì)在施工中進(jìn)行預(yù)防的措施,供參考。
2荷載作用引起的裂縫
2.1水工建筑物混凝土結(jié)構(gòu)在使用荷載作用下,由于截面的混凝土拉應(yīng)變大多是大于混凝土極限拉伸值的,所以構(gòu)件在使用時(shí)總是帶縫工作的。這類(lèi)裂縫總是與主拉應(yīng)力方向大致垂直,且最先在荷載效應(yīng)最大處產(chǎn)生。如果荷載效應(yīng)相同,裂縫首先在混凝土抗拉能力最薄弱處產(chǎn)生。
2.2預(yù)防荷載作用引起的裂縫的措施是合理的配筋。在施工過(guò)程中,選用混凝土粘結(jié)較好的變形鋼筋,控制鋼筋的應(yīng)力不過(guò)高,鋼筋的直徑不過(guò)粗,并用鋼筋不在混凝土中分布比較均勻。這樣就能較好地控制正常使用條件下裂縫寬度,不致過(guò)寬。
3非荷載引起的裂縫
在水工建筑物混凝土物件中,大部份縫是由非荷載因素引起的,如溫度變化、混凝土收縮、基礎(chǔ)不勻沉降、塑性坍落、鋼筋銹蝕、堿—骨科化學(xué)反應(yīng)等等。
3.1溫度變化引起的裂縫
3.1.1水工建筑結(jié)構(gòu)件隨著溫度的變化而產(chǎn)生變形,即通常所說(shuō)的熱脹冷縮。當(dāng)變形受到約束時(shí),便產(chǎn)生了裂縫,約束的程度越大,裂縫就越寬。
預(yù)防熱脹冷縮的措施:一是撤去約束,允許自由的產(chǎn)生變形;二是設(shè)置伸縮縫。
3.1.2水泥和水所引起化學(xué)反應(yīng)引起裂縫。大體積混凝土開(kāi)列的主要原因之一,是由于混凝土在硬化過(guò)程中,水泥和水起化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生大量的水化熱引起混凝土的溫度上升,如果熱量不能很快散失,內(nèi)部和外部溫差過(guò)大,就將產(chǎn)生溫度應(yīng)力,使結(jié)構(gòu)內(nèi)部受壓,外部受拉?;炷猎谟不跗?,只有很低的抗拉強(qiáng)度,如果由內(nèi)外溫度差引起的拉應(yīng)力超過(guò)混凝土早期抗拉強(qiáng)度時(shí),混凝土就要產(chǎn)生裂縫。
防止這類(lèi)裂縫產(chǎn)生的措施是:①盡量選用低熱或中熱降低泥礦渣水泥、粉煤灰水泥;②減少水泥用量,將水泥用量盡量控制在450kg/m2以下;③降低水灰比,一般混凝土的水灰比控制在0.60以下;④改善骨科級(jí)配,摻加粉煤灰或高效減少水劑等來(lái)減少水泥用量,降低水化熱;⑤改善混凝土的攪拌工藝,采用“二次風(fēng)冷”新工藝降低混凝土的澆筑溫度;⑥在混凝土中摻加一定量的具有減水、增塑、緩凝等作用的外加劑,改善混凝土拌和物的流動(dòng)性、保水性,降低水熱化,推遲熱峰出現(xiàn)的時(shí)間;⑦合理安排施工工序,分層、分塊澆筑,以利于散熱,減小約束;⑧在大體積混凝土內(nèi)部設(shè)置冷卻管道,通過(guò)冷水或冷氣冷卻,減小混凝土的內(nèi)部溫差;⑨加強(qiáng)混凝土溫度的監(jiān)控,及時(shí)采取冷卻保護(hù)措施;⑩加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù),混凝土澆筑后,及時(shí)用濕潤(rùn)的草簾、麻片等覆蓋,并灑水養(yǎng)護(hù),適當(dāng)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間,保證混凝土表現(xiàn)緩慢冷卻,在寒冷季節(jié),混凝土兩面必須采取保溫措施,以防寒潮襲擊。
3.1.3構(gòu)件硬化成型后,在使用中,如果溫度較大,構(gòu)件內(nèi)部溫度梯度就極大,也會(huì)引起構(gòu)件開(kāi)裂。
3.1.4預(yù)防產(chǎn)生比類(lèi)裂縫的措施是:采用隔熱(或保溫)措施,盡量減少構(gòu)件內(nèi)部溫度梯度,在配筋時(shí)應(yīng)考慮溫度力的影響。
3.2混凝土收縮引起的裂縫
3.2.1混凝土在空氣中結(jié)硬時(shí),體積要縮小,產(chǎn)生收縮變形,當(dāng)受到約束時(shí),就可能導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。
3.2.2在配筋率較高的構(gòu)件中,由于鋼筋對(duì)周?chē)炷恋募s束作用增強(qiáng),混凝土的收縮也會(huì)受到鋼筋的限制而產(chǎn)生拉應(yīng)力,引起構(gòu)件局部裂縫。
3.2.3新老混凝土界面容易產(chǎn)生收縮裂縫。
3.2.4防止和減少收縮裂縫的措施:①合理設(shè)置收縮縫;②改善水泥土性能,降低水灰比,減少水泥用量;③配筋率不宜過(guò)高,設(shè)置構(gòu)造鋼筋收縮裂縫健分布均勻,避免發(fā)生集中的大裂縫;④加強(qiáng)混凝土的時(shí)期養(yǎng)護(hù),并適應(yīng)當(dāng)延長(zhǎng)混凝土保溫覆蓋時(shí)間,并涂刷養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù)。
3.3混凝土塑性坍落引起的裂縫
3.3.1混凝土塑性坍落發(fā)生在混凝土澆筑后的頭幾個(gè)小時(shí)內(nèi),這時(shí)混凝土還處于塑性狀態(tài),如果混凝土出現(xiàn)泌水現(xiàn)象,在重力作用下混合料中的固體顆粒有向下沉移而水向上浮動(dòng)的傾向。這種移動(dòng)當(dāng)受到鋼筋骨架或者模板約束時(shí),在上部就容易形成沿鋼筋長(zhǎng)度方向的裂縫。
3.3.2預(yù)防措施是:①要仔細(xì)選擇集料的配級(jí),做好混凝土的配合比設(shè)計(jì),特別是要控制水灰比,采用適量的減水劑;②施工時(shí)混凝土既不能漏振也不能過(guò)振,避免混凝土泌水現(xiàn)象的發(fā)生,防止模板沉陷;③如果發(fā)生這類(lèi)裂縫,可在混凝土終凝以前重新抹面壓光,使裂縫閉合。3.4基礎(chǔ)不均勻沉降引起的裂縫
3.4.1基礎(chǔ)不均勻沉降,使超靜結(jié)構(gòu)受迫,從而導(dǎo)致裂縫。
3.4.2防止基礎(chǔ)不均勻引起裂縫的措施是:根據(jù)地基條件及上部結(jié)構(gòu)形式,采用合理的構(gòu)造措施及設(shè)置沉降縫。
3.5冰凍引起的裂縫
3.5.1水在結(jié)冰過(guò)程中,荷重要增加,因此,水在設(shè)灌漿或灌漿不飽滿(mǎn)的預(yù)應(yīng)力構(gòu)件孔道中結(jié)冰,就可以產(chǎn)生沿著孔道方向的縱向裂縫。
3.5.2預(yù)防冰凍裂縫的措施:在建筑物基礎(chǔ)梁下填一定厚度的松散材料(爐渣)。
3.6鋼筋銹蝕引起的裂縫
3.6.1原因:鋼筋的生銹過(guò)程實(shí)際上是電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程,這種效應(yīng)可在鋼筋周?chē)幕炷林挟a(chǎn)生脹拉應(yīng)力,如果混凝土的保護(hù)層比較薄,不是以抵抗這種拉應(yīng)力時(shí),就會(huì)沿著鋼筋形成一條順筋裂縫。順筋裂縫一旦產(chǎn)生,又進(jìn)一步促進(jìn)鋼筋銹蝕程度的增加,形成惡性循環(huán),最后導(dǎo)致混凝土保護(hù)層剝落,甚至鋼筋銹斷。這種順筋裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)的耐久性影響最大。
3.6.2預(yù)防措施:防止順筋裂縫的措施是提高混凝土的密實(shí)度和抗?jié)B性,適當(dāng)加大保護(hù)層的厚度。
3.7堿——骨科化學(xué)反應(yīng)引起的裂縫
3.7.1原因和分析:堿——骨科反應(yīng)是指混凝土孔隙中水泥的堿性溶液與活性骨科(含活性Si02)化學(xué)反應(yīng),生成堿——硅酸凝膠,堿硅膠溫水后可產(chǎn)生膨脹,使混凝土脹裂,開(kāi)始時(shí)在混凝土表面形成不規(guī)則的細(xì)小裂縫,然后由表及里地發(fā)展,裂縫中充滿(mǎn)了白色深沉。
3.7.2預(yù)防措施:堿——骨科化學(xué)反應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)件的耐久性影響極大,為了控制堿——骨科的化學(xué)反應(yīng)速度應(yīng)選擇優(yōu)質(zhì)骨科和低含堿量水泥,并提高混凝土的密實(shí)度和采用較低的水灰比。
4結(jié)語(yǔ)
裂縫是水利建筑物混凝土結(jié)構(gòu)中普遍存在的一種現(xiàn)象,它的出現(xiàn)不僅會(huì)降低水利建筑物的抗?jié)B能力,影響水利建筑物的使用功能,而且會(huì)引起鋼筋的銹蝕,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影響水利建筑物的承載能力。所以,必須對(duì)混凝土裂縫進(jìn)行深入細(xì)致的調(diào)查研究,區(qū)別對(duì)待,在施工中采取各種有效的預(yù)防措施來(lái)預(yù)防裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展,以保證水利工程建筑物的構(gòu)件的安全、穩(wěn)定、經(jīng)久、耐用。
論文關(guān)鍵詞:水利工程建筑物;混凝土裂縫;防治措施
論文摘要:在許多水利工程建筑物中,混凝土的裂縫問(wèn)題是一個(gè)普遍存在而又難以解決的工程實(shí)際問(wèn)題,對(duì)水利工程中常見(jiàn)的混凝土裂縫的成因進(jìn)行了探討分析,并有針對(duì)性地提出了一些防治措施。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞船閘沉降觀(guān)測(cè)
1工程概況
京杭運(yùn)河解臺(tái)二線(xiàn)船閘工程是我省利用世行貸款投資建設(shè)的交通重點(diǎn)工程,船閘位于徐州市賈汪區(qū)大吳鎮(zhèn),距市區(qū)約20km,處于京杭運(yùn)河江蘇段西線(xiàn)航道解臺(tái)一線(xiàn)船閘北側(cè)。
解臺(tái)二線(xiàn)船閘與一線(xiàn)船閘平行布置,兩閘中心線(xiàn)相距90m,船閘基本尺度230×23×5m,主要結(jié)構(gòu)形式:閘首為鋼筋混凝土底板、空箱邊墩、頭部環(huán)繞短廊道輸水、鋼結(jié)構(gòu)人字閘門(mén)及提升式平板閥門(mén)、電氣自動(dòng)控制液壓?jiǎn)㈤]機(jī),閘室為鋼筋混凝土透水底板、扶壁式鋼筋混凝土閘墻,鋼筋混凝土上、下游護(hù)坦,上下游主副導(dǎo)航墻、靠船墩及護(hù)岸為混凝土底板漿砌塊石墻(墩)身。設(shè)計(jì)年通過(guò)能力為2500萬(wàn)噸。
2沉降觀(guān)測(cè)目的和內(nèi)容
沉降觀(guān)測(cè)是船閘建設(shè)不可忽視的工作之一,通過(guò)沉降觀(guān)測(cè),可以監(jiān)測(cè)建筑物的沉降變位情況,不但為今后的船閘底板內(nèi)力計(jì)算提供數(shù)據(jù),提高了準(zhǔn)確性,而且能便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況,采取措施,保證工程的安全運(yùn)行。
由于解臺(tái)二線(xiàn)船閘上、下閘首為整體塢式結(jié)構(gòu),我省船閘建設(shè)有關(guān)部門(mén)經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐總結(jié),目前普遍采用預(yù)留施工寬縫,將整塊底板分成三塊,待兩側(cè)邊墩澆筑完成、回填土達(dá)到所要求的高程、地基沉降穩(wěn)定后,再進(jìn)行封鉸,可有效地減小底板的內(nèi)力或厚度;并能減少閘塘開(kāi)挖后對(duì)地基的卸載及底板、閘墻邊墩澆筑過(guò)程中因加載而產(chǎn)生的地基升降變化。通過(guò)定期進(jìn)行沉降觀(guān)測(cè),可以掌握軟基的固結(jié)過(guò)程,用來(lái)確定預(yù)留施工寬縫對(duì)內(nèi)力的影響,同時(shí)為確定封鉸時(shí)機(jī)和地下水位控制、加載速率提供依據(jù)。
沉降觀(guān)測(cè)的主要內(nèi)容是:通過(guò)布設(shè)控制網(wǎng),按相關(guān)精度要求,根據(jù)施工分級(jí)加載實(shí)況,定期定點(diǎn)對(duì)塢室結(jié)構(gòu)底板封鉸前后每塊底板和每節(jié)閘室墻在建設(shè)過(guò)程中的沉降情況進(jìn)行觀(guān)測(cè),直至工程竣工驗(yàn)收,移交使用單位。
3沉降觀(guān)測(cè)方案
3.1精度指標(biāo)與觀(guān)測(cè)儀器的選擇
設(shè)計(jì)單位對(duì)主體工程上、下閘首及閘室塢式段施工寬縫封鉸提出的要求,其中有一條為邊墩的沉降速率(連續(xù)10天)每晝夜小于0.1mm。
如果按照限差為0.1mm來(lái)設(shè)計(jì)觀(guān)測(cè)方案,高差中誤差須滿(mǎn)足0.05mm的要求,目前最先進(jìn)的精密水準(zhǔn)儀每km高差中誤差只能滿(mǎn)足0.7mm的要求,無(wú)法滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。經(jīng)與設(shè)計(jì)部門(mén)商討,變更為通過(guò)連續(xù)3個(gè)10天的觀(guān)測(cè),如果結(jié)果都不超過(guò)1mm,則認(rèn)為滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。
根據(jù)設(shè)計(jì)要求和現(xiàn)行國(guó)家《工程測(cè)量規(guī)范》、《建筑物變形測(cè)量規(guī)程》及交通部《水運(yùn)工程測(cè)量規(guī)范》中對(duì)沉降觀(guān)測(cè)的各項(xiàng)規(guī)定,結(jié)合解臺(tái)二線(xiàn)船閘工程具體的特點(diǎn),我們選擇變形測(cè)量的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)作為本項(xiàng)沉降觀(guān)測(cè)工作的精度指標(biāo),詳見(jiàn)表1。
沉降觀(guān)測(cè)是船閘工程中精度較高的測(cè)量工作,儀器設(shè)備、布設(shè)路線(xiàn)、觀(guān)測(cè)方法及人員素質(zhì)等多方面都會(huì)影響觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)的精度。在該測(cè)量工作中我們選擇S1級(jí)瑞士LeicaNA2/GPM3精密水準(zhǔn)儀,配合銦鋼水準(zhǔn)尺進(jìn)行作業(yè),省測(cè)繪局鑒定部門(mén)對(duì)儀器的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行了技術(shù)鑒定,在作業(yè)期間我們多次對(duì)儀器i角差進(jìn)行檢核,為觀(guān)測(cè)工作提供了技術(shù)保證。
3.2觀(guān)測(cè)路線(xiàn)的布設(shè)
3.2.1水準(zhǔn)基點(diǎn)、工作基點(diǎn)的設(shè)置
水準(zhǔn)基點(diǎn)由測(cè)區(qū)原有等級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)(設(shè)計(jì)部門(mén)提供)BM(33.226m)、G2(32.652m)組成,該兩點(diǎn)高程數(shù)據(jù)經(jīng)多次聯(lián)測(cè)檢核,高差誤差均小于1.0mm。且兩水準(zhǔn)基點(diǎn)均位于一線(xiàn)閘管理區(qū)較為偏僻地方,是一線(xiàn)閘施工期間(1958~1961年)設(shè)置的,點(diǎn)位穩(wěn)定可靠。我們以觀(guān)測(cè)條件較好的BM作為主基點(diǎn),G2作為校核點(diǎn)。利用原一線(xiàn)船閘南側(cè)(二線(xiàn)閘施工區(qū)外側(cè))閘墻一個(gè)沉降釘(A9)作為工作基點(diǎn),與BM、G2形成一個(gè)閉合環(huán),檢測(cè)起始數(shù)據(jù)的正確性。
3.2.2觀(guān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)
上、下閘首及閘室塢式段均在邊墩底板及施工寬縫的兩端各布設(shè)8個(gè)沉降釘計(jì)24個(gè)觀(guān)測(cè)點(diǎn);閘室14節(jié)扶壁段均在閘墻底板兩端各布設(shè)4個(gè)沉降釘計(jì)56個(gè)觀(guān)測(cè)點(diǎn);沉降釘?shù)闹谱鞑捎?0cmФ18螺紋鋼頂端焊接鍍銅半球圓帽加工而成,埋設(shè)時(shí)配以斜筋焊接在底板面層及豎向鋼筋上,頂端突出砼表面1.5~2.0cm左右,以保證點(diǎn)位穩(wěn)固。
由工作基點(diǎn)A9至觀(guān)測(cè)點(diǎn)路線(xiàn)基本沿閘塘原狀土上設(shè)置,中間轉(zhuǎn)點(diǎn)全部埋設(shè)測(cè)樁,采用50~100cmФ20螺紋鋼打入土層,表面澆筑20~30cm厚砼,進(jìn)入閘塘邊坡段,除轉(zhuǎn)點(diǎn)采用同前設(shè)置外,測(cè)站架鏡的位置也埋設(shè)30cm厚砼,以保證觀(guān)測(cè)時(shí)儀器的穩(wěn)定。
整個(gè)觀(guān)測(cè)線(xiàn)路由BM、A9和14-2、12-4、10-2等11個(gè)觀(guān)測(cè)點(diǎn)形成一個(gè)整體閉合環(huán),全長(zhǎng)1.32km,36測(cè)站,不在路線(xiàn)上的其他觀(guān)測(cè)點(diǎn),由其鄰近觀(guān)測(cè)點(diǎn)固定觀(guān)測(cè)。
3.3觀(guān)測(cè)方法及注意事項(xiàng)
本次沉降觀(guān)測(cè)工作采用精密幾何水準(zhǔn)測(cè)量方法進(jìn)行,觀(guān)測(cè)過(guò)程中,各項(xiàng)偏差控制及內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理按照國(guó)家《建筑物變形測(cè)量規(guī)程》中各項(xiàng)規(guī)定執(zhí)行。
進(jìn)行沉降觀(guān)測(cè)過(guò)程中,須注意的幾個(gè)問(wèn)題:
(1)每次觀(guān)測(cè)應(yīng)遵守“四固定”原則,即:觀(guān)測(cè)所用儀器及水準(zhǔn)標(biāo)尺固定;觀(guān)測(cè)人員固定;觀(guān)測(cè)路線(xiàn)固定;觀(guān)測(cè)環(huán)境和條件基本相同。
(2)水準(zhǔn)儀i角是一個(gè)變化值,每次作業(yè)前,對(duì)i角進(jìn)行檢查,若發(fā)現(xiàn)i角大于10秒,應(yīng)及時(shí)進(jìn)行檢驗(yàn)校正。
(3)布設(shè)觀(guān)測(cè)路線(xiàn)時(shí),前后視距不超過(guò)40m,前后視距差不超過(guò)1.0m,以控制i角的誤差影響,同時(shí)提高觀(guān)測(cè)時(shí)的清晰度。
(4)觀(guān)測(cè)時(shí)間及環(huán)境:不在日出前后1小時(shí)、中午時(shí)分進(jìn)行觀(guān)測(cè),更不能在大風(fēng)或有霧的情況下進(jìn)行觀(guān)測(cè)。
(5)為保證水準(zhǔn)尺氣泡穩(wěn)定居中,自制一些簡(jiǎn)單的水準(zhǔn)尺輔助標(biāo)桿,以使扶尺員快速穩(wěn)定地豎直標(biāo)尺,提高觀(guān)測(cè)效率。
3.4觀(guān)測(cè)周期
船閘底板基礎(chǔ)是分段施工的,為及時(shí)掌握加載后的初始觀(guān)測(cè)值,在每節(jié)底板澆筑混凝土終凝后,即開(kāi)始初始觀(guān)測(cè),因此不同底板上沉降觀(guān)測(cè)點(diǎn)的初始觀(guān)測(cè)日期是不一樣的。
對(duì)于建筑物變形觀(guān)測(cè)周期,有關(guān)測(cè)量規(guī)范、規(guī)程都沒(méi)作統(tǒng)一規(guī)定,我們根據(jù)以往同類(lèi)型船閘經(jīng)驗(yàn),結(jié)合本工程閘室墻采用龍門(mén)架支撐大模板一次到頂澆筑砼的施工方案,分析基礎(chǔ)加載的情況,制定如下觀(guān)測(cè)周期:施工初期20天,封鉸前期至封鉸期間10天,封鉸后至觀(guān)測(cè)點(diǎn)移測(cè)到閘室墻頂部30天。
船閘主體建筑物施工期間,如遇到特殊情況(回填土與地下水位發(fā)生較大變化,底板或墻體產(chǎn)生裂縫,沉降縫兩側(cè)出現(xiàn)較大不均勻沉降等),應(yīng)立即進(jìn)行逐日或幾天一次的連續(xù)觀(guān)測(cè),及時(shí)提供觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù),確保建筑物安全。
4沉降觀(guān)測(cè)成果
從2000年5月至2002年1月,共完成40次沉降觀(guān)測(cè)(2001年6月26日以后移測(cè)到閘室墻頂部觀(guān)測(cè)),閉合環(huán)線(xiàn)的高差閉合差在-0.3~+1.5mm之間,滿(mǎn)足二等水準(zhǔn)測(cè)量精度要求。沉降觀(guān)測(cè)成果數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。
5結(jié)論和體會(huì)
(1)觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)表明,本工程整個(gè)施工階段基礎(chǔ)的下沉量及回彈量的變化與施工順序、地基上的加載大小、施工進(jìn)度、地下水位情況等密切相關(guān)。
(2)沉降觀(guān)測(cè)資料反映施工階段的實(shí)際沉降量,難以與設(shè)計(jì)部門(mén)提供的理論預(yù)留沉降量相符,其主要原因是理論計(jì)算假設(shè)條件與上述施工條件變化出入較大,計(jì)算無(wú)法考慮施工期各種動(dòng)態(tài)的影響因素,另外地質(zhì)條件復(fù)雜。目前理論計(jì)算雖考慮土體的固結(jié)過(guò)程,把地基作為粘彈性模型進(jìn)行計(jì)算,但由于計(jì)算參數(shù)隨不同土質(zhì)而不盡相同,難以正確選取,故只有通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀(guān)測(cè),采用反分析法來(lái)確定計(jì)算參數(shù),才能為設(shè)計(jì)提供有效的數(shù)據(jù)。
當(dāng)水工建筑物修筑在地震烈度7°(含7°)以上區(qū)域時(shí),應(yīng)進(jìn)行抗震計(jì)算,以保證工程的正常運(yùn)行。為做好水工建筑物抗震設(shè)計(jì),水利部先后兩次編制《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》,即SDJ-78(試行)和SL203-97。
在執(zhí)行規(guī)范SL203-97過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)4.9.1地震主動(dòng)動(dòng)土壓力計(jì)算公式中,對(duì)主動(dòng)動(dòng)土壓力系數(shù)Ce取值的提法值得商榷。
2地震主動(dòng)動(dòng)土壓力計(jì)算
《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》SL203-97中給出的地震主動(dòng)動(dòng)土壓力代表值計(jì)算公式為:
式中Fe——地震主動(dòng)動(dòng)土壓力代表值
qo——土表面單位長(zhǎng)度的荷重
Ψ1——擋土墻面與垂直面夾角
Ψ2——土表面和水平面夾角
H——土的高度
γ——土的重度的標(biāo)準(zhǔn)值
φ——土的內(nèi)摩擦角
θe——地震系數(shù)角
δ——擋土墻面與土之間的摩擦角
ζ——計(jì)算系數(shù),動(dòng)力法計(jì)算地震作用效應(yīng)時(shí)取1.0,擬靜力法計(jì)算地震作用效應(yīng)時(shí)一般取0.25,對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)取0.35并規(guī)定,公式中的Ce應(yīng)取式(2)中按“+”、“-”號(hào)計(jì)算結(jié)果中的大值
3墻后填土為水平面時(shí)主動(dòng)土壓力系數(shù)應(yīng)小于1
主動(dòng)土壓力按庫(kù)倫理論計(jì)算,墻后填土是砂土,只有內(nèi)摩擦角φ,沒(méi)有凝聚力C(若考慮凝聚力C的影響,則通過(guò)加大內(nèi)摩擦角的辦法,即采用“等值內(nèi)摩擦角φ0”將凝聚力C包括進(jìn)去),因此主動(dòng)土壓力系數(shù)是與土的內(nèi)摩擦角φ密切相關(guān)的。在墻后填土為水平面,砂性土內(nèi)摩擦角φ為15°~50°時(shí),主動(dòng)土壓力系數(shù)應(yīng)小于1。
3.1地震主動(dòng)動(dòng)土壓力系數(shù)Ce計(jì)算公式中的明顯不合理
在SL203-97中4.9.1條地震主動(dòng)動(dòng)土壓力公式中,主動(dòng)土壓力系數(shù)Ce值的大小關(guān)鍵在于,規(guī)范要求取“+”、“-”號(hào)計(jì)算結(jié)果中的大值。此種提法不妥,因?yàn)椴捎脮r(shí),Ce值肯定會(huì)大于1。
(1)地震主動(dòng)動(dòng)土壓力與靜土壓力計(jì)算不同,在于水工建筑物遭遇地震時(shí)主動(dòng)動(dòng)土壓力要考慮地震系數(shù)角θe的影響,θe是隨著地震烈度的大小而變化,其公式為:
式中ζ——計(jì)算系數(shù),一般取0.25,對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)取0.35
αh——水平向設(shè)計(jì)地震加速度
αv——豎向設(shè)計(jì)地震加速度,應(yīng)取2/3×ah
現(xiàn)將不同地震列度的θe值計(jì)算如表1,可供抗震設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)用。
可見(jiàn),當(dāng)Ce取“-”號(hào)時(shí)得2.8891,數(shù)值不確切。
在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)將庫(kù)倫公式中的土容重γ,土的內(nèi)摩擦角φ和墻面與土之間的摩擦角δ,均按地震基本烈度對(duì)應(yīng)的地震系數(shù)角θe,分別修正為λ/cosθe,φ-θe。
(2)取地震烈度7°,土的內(nèi)摩擦角φ為22°,11°,其余Ψ1、Ψ2為零的情況下,分析對(duì)Ce值的影響。不同φ值的Ce值計(jì)算如表2。
可見(jiàn),Ce在采用時(shí),其結(jié)果毫無(wú)實(shí)用價(jià)值。
3.2動(dòng)土壓力與靜土壓力比值分析。
地震主動(dòng)動(dòng)土壓力包括靜土壓力和動(dòng)土壓力,用兩者比值分析地震動(dòng)土壓力系數(shù)Ce采用的正確性。
(1)利用公式分析
已知地震主動(dòng)動(dòng)土壓力系數(shù)為0.4318,而靜土壓力系數(shù)
(2)利用SDJ-78(試行)中公式核算
按公式
式中Ce——地震動(dòng)土壓力系數(shù),取4.0
Cz——綜合影響系數(shù),取1/4
kH——水平向地震系數(shù),7°度地震時(shí)為0.1
φ——內(nèi)摩擦角,22°
E——靜土壓力
動(dòng)土壓力與靜土壓力比值為4%。
(3)利用SL203-97中4.9.1公式的編制說(shuō)明近似估算主動(dòng)動(dòng)土壓力值和其比值。
經(jīng)過(guò)對(duì)某工程實(shí)例計(jì)算后,動(dòng)土壓力與靜土壓力比值為5%。
4計(jì)算實(shí)例
現(xiàn)用某節(jié)制閘翼墻樁基整體穩(wěn)定實(shí)例進(jìn)行分析,地震主動(dòng)動(dòng)土壓力經(jīng)采用不同計(jì)算方法,其結(jié)果見(jiàn)表3。
已知條件:扶壁式檔墻,墻長(zhǎng)20m;墻底寬8.0m,墻后填土水平高度7.5m;填土等值內(nèi)摩擦角22°;翼墻墻面與土之間外摩擦角為11°。墻后水深6.78m土飽和容重為18.2kn/m3,遇7°地震時(shí)取地震系數(shù)角為1.46°。
由表3可看出SL203-97與GB50286-98地震主動(dòng)動(dòng)土壓力數(shù)值極其相近,但SL203-97動(dòng)土壓力僅占靜土壓力的2.8%。其原因在于SL203-97中4.9.1-1公式含有數(shù)值。
當(dāng)墻后填土表面為水平,且墻面無(wú)外荷,墻面與垂直面夾角(Ψ或α)為零時(shí),簡(jiǎn)化計(jì)算公式如下:
慮0.9833影響,計(jì)算結(jié)果為2486.5KN≈2487.3KN(GB50286-98),其動(dòng)土壓力與靜土壓力比值亦為4.6%。
另外再分析SL203-97中4.9.1-1公式,計(jì)算系數(shù)ζ取0.25和0.35對(duì)地震主動(dòng)動(dòng)土數(shù)值的影響,見(jiàn)表5。
當(dāng)ζ為0.35時(shí),地震角取2.05°,則Ce值為0.4397,,和當(dāng)ζ為0.25時(shí),地震角取1.46°,則Ce值為明計(jì)算系數(shù)區(qū)分0.25和0.35實(shí)際意義不明顯。
5結(jié)語(yǔ)
(1)經(jīng)過(guò)分析計(jì)算,在采用SL203-97中4.9.1公式進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí),地震主動(dòng)動(dòng)土壓力系數(shù)Ce應(yīng)只取值計(jì)算,這和《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50286-98、《港口工程技術(shù)規(guī)范》(1987年)、《水運(yùn)工程建筑物抗震設(shè)計(jì)》JTJ201-84及《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)》第七卷?yè)跬翂Σ糠值囊?guī)定相一致。
(2)在采用SL203-97中4.9.1公式時(shí),計(jì)算系數(shù)不再區(qū)分0.25和0.35。
(3)建議SL203-97中4.9.1公式與《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50286-98中當(dāng)?shù)卣鹪O(shè)防時(shí)主動(dòng)動(dòng)土壓力庫(kù)倫公式相統(tǒng)一。
參考文獻(xiàn):
(1)甘維義,甘城.《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)》[S].水利電力出版社,1982.
(2)馮國(guó)棟等.《土力學(xué)地基與基礎(chǔ)》[M].中國(guó)工業(yè)出版社,1963.
(3)《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》SL203-97[S].水利電力出版社,1998.
(4)《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》SDJ10-78[S].水利電力出版社,1978.
關(guān)鍵詞:電子設(shè)備諧波問(wèn)題對(duì)策
隨著小區(qū)和建筑樓宇智能化的興起和信息處理技術(shù)的普及,電子計(jì)算機(jī)、彩色電視機(jī)和電子節(jié)能照明光源等電子設(shè)備和元件已廣泛進(jìn)入到我們的學(xué)習(xí)、工作、生活中。這些元件和設(shè)備屬于非線(xiàn)性負(fù)載,在大量集中使用的建筑物或居民小區(qū)中,其非線(xiàn)性產(chǎn)生的諧波電流,如果不加以抑制,會(huì)使低壓電網(wǎng)的電壓電流波形產(chǎn)生畸變,影響電能質(zhì)量。
一、電子設(shè)備的諧波現(xiàn)象及原因
電子設(shè)備的電源一般是整流電源,只在交流電壓接近峰值時(shí),整流管才導(dǎo)通有輸入電流。由于在一周期內(nèi)導(dǎo)通的時(shí)間很短,又必須維持設(shè)備正常的工作電流,所以輸入電流呈脈沖狀。這種脈沖狀輸入電流的基波含量小,而諧波含量大,且工作電流越大,脈沖電流的幅值就越大,形成嚴(yán)重的畸變電流注入低壓電網(wǎng),成為不可忽視的諧波源。
電子計(jì)算機(jī)和電視機(jī)的諧波電流含量大,諧波電流總畸變率高。這樣高含量的負(fù)載諧波電流在負(fù)荷使用高峰期注入低壓電網(wǎng),會(huì)造成電網(wǎng)電壓和電流總諧波畸變率升高,對(duì)電能質(zhì)量產(chǎn)生影響,如果超過(guò)國(guó)標(biāo)規(guī)定的限值,還可能造成危害。
據(jù)有關(guān)資料,在家用電器(主要是電視機(jī))集中使用的居民小區(qū),對(duì)低壓電網(wǎng)的電壓質(zhì)量有明顯的影響。在負(fù)荷高峰時(shí),電壓的總畸變率和3次、5次諧波均已達(dá)到或超過(guò)國(guó)標(biāo)規(guī)定的限值,而且還有進(jìn)一步增加的趨勢(shì)。
二、諧波對(duì)電力系統(tǒng)設(shè)備的影響
電網(wǎng)諧波使電網(wǎng)波形受到污染,供電質(zhì)量惡化,附加損失增加,傳輸能力下降,是電網(wǎng)的公害。其對(duì)系統(tǒng)和設(shè)備的影響主要表現(xiàn)在幾方面。
1.對(duì)變壓器和電動(dòng)機(jī),諧波電壓使鐵芯渦流損耗增加,諧波電流使銅損增加,溫度上升,絕緣加速老化,降低了效率和利用率,縮短使用壽命。目前為了抑制3次諧波,常用Dyn11接線(xiàn)的變壓器,使3次諧波在三角形連接繞組中形成環(huán)流,盡量不注入電網(wǎng)。但應(yīng)注意,當(dāng)諧波含量較大時(shí),這些環(huán)流也可能引起變壓器繞組過(guò)熱。
2.在諧波電壓作用下,電容器會(huì)產(chǎn)生額外的功率損耗,加快絕緣介質(zhì)的老化。更為嚴(yán)重的是,大量諧波電流很可能引發(fā)電容器和系統(tǒng)其他元件之間的并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振,造成對(duì)某次諧波電流的放大和諧波電壓的增高。這種危險(xiǎn)的諧波過(guò)電壓和過(guò)電流,不僅會(huì)使電容器超載而損壞,也會(huì)使與電容器聯(lián)接的配電回路中所有線(xiàn)路、設(shè)備因電壓閃變超壓過(guò)負(fù)荷而損壞。據(jù)統(tǒng)計(jì),70%以上的諧波故障發(fā)生在電容器裝置上。
3.對(duì)電力電纜和配電線(xiàn)路,諧波電流頻率增高引起明顯的集膚效應(yīng),導(dǎo)線(xiàn)電阻增大,線(xiàn)損加大,發(fā)熱增加,絕緣過(guò)早老化,容易發(fā)生接地短路故障,形成潛在的火災(zāi)隱患。同時(shí),3次諧波使三相平衡負(fù)荷的N線(xiàn)電流顯著增加。在配電回路負(fù)荷主要是大量集中使用電子計(jì)算機(jī)和大面積采用電子節(jié)能氣體光源照明的場(chǎng)合,N線(xiàn)電流甚至達(dá)到相線(xiàn)電流的兩倍,致使N線(xiàn)過(guò)熱、燒毀,甚至導(dǎo)致火災(zāi)。
4.配電回路的諧波電流含量高會(huì)使斷路器遮斷能力降低。這是因?yàn)榛冸娏鬟^(guò)零點(diǎn)時(shí),電弧電流隨時(shí)間的變化率要比工頻正弦電流大,電弧電壓的恢復(fù)要迅速得多,使電弧容易重燃。事實(shí)表明,空氣電磁斷路器不能遮斷其分?jǐn)嗄芰Ψ秶鷥?nèi)波形畸變率超過(guò)50%的故障電流,還會(huì)導(dǎo)致斷路器損壞。
5.諧波對(duì)電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)、計(jì)量?jī)x表以及通信系統(tǒng)的設(shè)備、信號(hào)產(chǎn)生干擾和損害。
三、國(guó)家諧波標(biāo)準(zhǔn)限值
為了抑制諧波污染,保證電網(wǎng)和電氣設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,近幾年來(lái)國(guó)家先后制定了一系列電磁兼容和安全的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),對(duì)諧波的限值作出了明確的規(guī)定。在《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》(GB/T14549-93)中,對(duì)0.38KV低壓電網(wǎng)諧波電壓和諧波電流限值的規(guī)定如表三、表四:
這些標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施,為電子設(shè)備產(chǎn)品的生產(chǎn)和檢測(cè),供配電設(shè)計(jì)以及供用電的監(jiān)督管理提供了依據(jù)。
四、減小諧波影響的措施
1.在民用建筑低壓配電設(shè)計(jì)中,尤其是對(duì)用電負(fù)荷主要為單相用電設(shè)備供電的配電干線(xiàn),中性線(xiàn)(N)的截面積不應(yīng)小于相線(xiàn)截面積。而對(duì)大量集中使用計(jì)算機(jī)、電視機(jī)等電子設(shè)備供電的場(chǎng)合,TN系統(tǒng)配電回路的N(PEN)線(xiàn)的截面積不應(yīng)小于相線(xiàn)截面積的2倍,以增加N線(xiàn)載流量,避免導(dǎo)線(xiàn)過(guò)載發(fā)熱而損壞。
2.對(duì)應(yīng)用電子設(shè)備和元件較多的配電線(xiàn)路保護(hù),應(yīng)選用有中性線(xiàn)過(guò)流保護(hù)的開(kāi)關(guān)電器,并且應(yīng)適當(dāng)加大斷路器的斷流容量,防止短路故障時(shí)因斷流容量不足損壞開(kāi)關(guān)和設(shè)備。
3.為防止電力電容器對(duì)諧波的放大,以致引起諧振過(guò)電壓或過(guò)電流,對(duì)電容器的設(shè)置要注意以下幾點(diǎn):①適當(dāng)調(diào)整電容器的安裝位置,以改變網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。②根據(jù)可能產(chǎn)生諧振的諧波次數(shù),確定電容器的容量,或調(diào)整電容器投切分組容量,以避開(kāi)諧振點(diǎn)。③在電容器回路中串聯(lián)適當(dāng)?shù)目招碾娍蛊?,限制電容器支路的諧波電流。例如,為限制3~5次諧波電流,可安裝相當(dāng)于電容器容量4%~6%的串聯(lián)電抗器。
4.在系統(tǒng)中并聯(lián)裝設(shè)交流濾波器。交流濾波器有無(wú)源與有源之分,由于民用建筑中負(fù)荷類(lèi)型變化不大,電子設(shè)備產(chǎn)生的諧波次數(shù)相對(duì)比較固定,因此多采用無(wú)源濾波器。
對(duì)低次數(shù)(13次以下)諧波,因次數(shù)較低,含量較大,可分別設(shè)置單一頻率的單調(diào)諧無(wú)源濾波器濾除。單調(diào)諧濾波器由電容器串聯(lián)諧波電抗器組成,基本原理是將需濾除的諧波頻率作為理想的調(diào)諧點(diǎn),在此頻率上濾波器產(chǎn)生串聯(lián)諧振,形成低阻通路吸收大部分諧波電流。
對(duì)較高次數(shù)(13次及以上)諧波因其幅度小,可選一共同的高通濾波器濾除。最常用的高通濾波器是二階高通濾波器,由電抗器、電阻和電容器混聯(lián)連接構(gòu)成。對(duì)某一次(如13次)諧波頻率以上的各次諧波,濾波器的阻抗是一個(gè)小于其電阻值的低阻通路,使次數(shù)較高的諧波電流被有效地吸收。
現(xiàn)在有的廠(chǎng)家(諾基亞、深圳海億達(dá)等)已可提供有源濾波器。有源濾波器基本原理是作為一個(gè)電流源,與負(fù)載諧波源并聯(lián),以極快的響應(yīng)速度,送出與負(fù)載諧波電流幅值相等,相位相同,方向相反的電流,使兩者相互抵消,電源側(cè)的總諧波電流為零。有源濾波器還可補(bǔ)償無(wú)功功率和三相不對(duì)稱(chēng)電流。目前由于價(jià)格較高,補(bǔ)償容量較小(單臺(tái)補(bǔ)償電流100A以下),所以?xún)H適用于對(duì)供電質(zhì)量要求很高(如重要建筑物的中央監(jiān)控系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等)的場(chǎng)所使用。
5.加強(qiáng)對(duì)電子產(chǎn)品生產(chǎn)的管理、檢測(cè)和監(jiān)督,鼓勵(lì)廠(chǎng)家采用有源功率因數(shù)校正等新技術(shù),生產(chǎn)低諧波值的電子產(chǎn)品。從源頭對(duì)諧波污染進(jìn)行治理,這是最根本的措施。
參考文獻(xiàn)
踏勘選線(xiàn)的目的是在地面上確定中心線(xiàn)位置。在選定渠道路線(xiàn)時(shí),必須遵循“經(jīng)濟(jì)合理,安全可靠和灌溉面積大”的原則,因此在踏勘選線(xiàn)時(shí)要考慮如下幾個(gè)問(wèn)題:
①渠道要盡量短而直,力求避開(kāi)障礙物,以減小工程量和水流損失。
②把渠道選擇在地勢(shì)較高的地帶,以利達(dá)到擴(kuò)大灌溉面積和自流灌溉的目的。
③渠道經(jīng)過(guò)的地帶土質(zhì)要好,坡度要適宜,以防渠道運(yùn)行出現(xiàn)嚴(yán)重的滲漏、沖刷和坍塌現(xiàn)象。
④填挖土石方量和渠道建筑物要少,以達(dá)到省工、省料和少占用耕地。
在踏勘選線(xiàn)時(shí),擬建渠道地區(qū)如果有大比例尺地形圖時(shí),可以先在圖上選定出幾個(gè)路線(xiàn)方案,進(jìn)行比較后,根據(jù)初步擬定的渠線(xiàn)位置,再到實(shí)地沿線(xiàn)做調(diào)查研究和收集有關(guān)資料,(地質(zhì)、水文、材料來(lái)源、施工條件等),結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況,最后確定渠道的起點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)和終點(diǎn),并用大木樁在地面上標(biāo)志這些點(diǎn)的位置。
2中線(xiàn)測(cè)量
當(dāng)渠道的中心線(xiàn)在地面上確定以后,還要測(cè)出渠道的長(zhǎng)度和轉(zhuǎn)折角的大小。
渠道的長(zhǎng)度可以用鋼尺沿渠道中心線(xiàn)丈量。為了方便計(jì)算渠道長(zhǎng)度和測(cè)量渠道縱橫斷面圖,一般每隔100M(或50M)的地面上釘立一個(gè)小木樁(里程樁),如果里程樁之間地面坡度變化較大或有重要建筑物時(shí)(涵洞、跌水等),應(yīng)增設(shè)木樁,稱(chēng)為加樁。
里程樁必須進(jìn)行編號(hào),渠道起點(diǎn)樁號(hào)可寫(xiě)成0+000,依次為0+100,…0+900,距起點(diǎn)1KM處可寫(xiě)成1+000,依次為1+100,…1+900,依此類(lèi)推。加樁編號(hào)亦同,例如距起點(diǎn)樁5433M處的樁號(hào)可寫(xiě)成5+433,里程樁樁號(hào)一律朝向渠首。
在沿中線(xiàn)量距的同時(shí),要在現(xiàn)場(chǎng)繪出路線(xiàn)草圖,作為設(shè)計(jì)渠道的參考,不必那么細(xì)致,可以用一條直線(xiàn)表示,遇到渠道轉(zhuǎn)彎處,用箭頭指出轉(zhuǎn)角方向,并寫(xiě)出轉(zhuǎn)角度數(shù)。
在轉(zhuǎn)折處,還要測(cè)設(shè)圓曲線(xiàn),里程樁和加樁就應(yīng)該設(shè)置在曲線(xiàn)上,并且按照曲線(xiàn)長(zhǎng)度計(jì)算里程。
3縱斷面水準(zhǔn)測(cè)量與繪制
渠道縱斷面水準(zhǔn)測(cè)量,就是測(cè)定渠道中心線(xiàn)上各個(gè)里程樁和加樁的高程,最后繪出渠道縱斷面圖,為設(shè)計(jì)渠道提供資料。
為了保證渠道縱斷面水準(zhǔn)測(cè)量的精度,測(cè)量時(shí)應(yīng)按《水利水電工程測(cè)量規(guī)范》的規(guī)定進(jìn)行。如果渠道沿線(xiàn)國(guó)家等級(jí)的水準(zhǔn)點(diǎn)不多,則要用四等水準(zhǔn)測(cè)量增設(shè)一些水準(zhǔn)點(diǎn),增設(shè)的水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)該沿渠道方向每隔1~2KM設(shè)置一個(gè)(即BM點(diǎn)),設(shè)置在渠道開(kāi)挖線(xiàn)和堆土線(xiàn)以外不易破壞的地點(diǎn)。BM點(diǎn)設(shè)置以后,就可以用普通水準(zhǔn)測(cè)量的方法測(cè)定里程樁和加樁的高程。
丘陵地區(qū)距離國(guó)家等級(jí)的水準(zhǔn)點(diǎn)較遠(yuǎn),也可以采用假設(shè)高程,一般在起點(diǎn)樁附近的固定建筑物或巖石上設(shè)置一個(gè)固定樁。以便往返閉合,并精確計(jì)算各里程樁和BM點(diǎn)的高程。
用各個(gè)里程樁和加樁的高程繪制的渠道中心線(xiàn)縱向地面變化的圖稱(chēng)為縱斷面圖。渠道縱斷面圖是設(shè)計(jì)渠底高程線(xiàn)﹑堤頂高程線(xiàn)﹑計(jì)算填挖土石方量和擬定施工計(jì)劃的主要資料。
在渠道縱斷面水準(zhǔn)測(cè)量時(shí),各個(gè)里程樁和加樁測(cè)量所計(jì)算出來(lái)的高程是木樁樁頂高程。但是在繪制縱斷面圖時(shí),不能用樁頂高程而應(yīng)該用地面高程繪制。所以,在樁頂讀數(shù)的同時(shí)還應(yīng)加讀樁底讀數(shù)或把木樁高釘成統(tǒng)一高度。
繪制縱斷面圖:以里程樁和加樁高程作為縱坐標(biāo),用里程樁和加樁的里程作為橫坐標(biāo),按比例繪制。因?yàn)椋锍虡渡系母叱套兓淮?,里程樁的距離較長(zhǎng);所以,高程的比例尺可以放大一點(diǎn),一般采用1:100,1:200,1:500等。橫坐標(biāo)距離的比例尺可縮小一點(diǎn),可以采用,1:1000,1:2000,1:5000,1;10000等。
因?yàn)槔锍虡陡叱痰臄?shù)值比較大,但地面起伏變化較小,所以在圖紙上編輯高程數(shù)值時(shí),可以選擇某一高程作為起始線(xiàn),而不必從零開(kāi)始??筛鶕?jù)水準(zhǔn)測(cè)量記錄中最底高程或設(shè)計(jì)最底高程定為起始高程。
繪制縱斷面圖的步驟如下:
①填寫(xiě)里程樁。
②填寫(xiě)各里程樁地面高程,并點(diǎn)圖連接繪制,用實(shí)線(xiàn);標(biāo)明地面線(xiàn)。
③根據(jù)地面線(xiàn)定出設(shè)計(jì)坡降。并繪制在渠底坡度一欄。
④根據(jù)流量和設(shè)計(jì)坡降計(jì)算截面尺寸,根據(jù)坡降計(jì)算各里程樁的高程并填入渠底設(shè)計(jì)高程一欄,根據(jù)截面高度加安全超高和坡降計(jì)算各里程樁渠面設(shè)計(jì)高程并填入渠面設(shè)計(jì)高程一欄,繪制里程樁上各高程點(diǎn),用虛線(xiàn)連接;并標(biāo)明渠底設(shè)計(jì)線(xiàn)和渠面設(shè)計(jì)線(xiàn)。
⑤有了渠底設(shè)計(jì)線(xiàn),就可以計(jì)算開(kāi)挖深度和填方高度,把開(kāi)挖深度和填方高度填入開(kāi)挖深度和填方高度一欄,并在里程樁對(duì)應(yīng)的位置上填寫(xiě)。
⑥最后把路線(xiàn)平面圖一并繪制在最后一欄。
4渠道橫斷面的測(cè)繪
橫斷面測(cè)量的目的,就是在里程樁和加樁上測(cè)量出垂直于渠道中心線(xiàn)的橫向地面坡度變化點(diǎn)的高程,并繪出橫斷面圖。
橫斷面測(cè)量的寬度與渠道的大小和地形變化情況有關(guān),一般要求在橫斷面圖上能標(biāo)出渠道的邊樁位置或渠面能滿(mǎn)足邊坡的位置。
在橫斷面上地形變化較小的情況下,可采用水準(zhǔn)儀,在橫斷面坡度變化點(diǎn)上設(shè)置測(cè)釬或小木樁,并用皮尺或測(cè)繩量取水平距離,水準(zhǔn)儀測(cè)量高程。
如果橫斷面地面坡度變化較大,可以采用經(jīng)緯儀或全站儀,把儀器安置在里程樁上,對(duì)中﹑整平后,瞄準(zhǔn)前或后樁歸零,旋轉(zhuǎn)90度向兩邊施測(cè)。
將測(cè)算成果繪制橫斷面圖,繪制橫斷面圖的方法與縱斷面圖大至相同,只不過(guò)水平距離與高程的采用同一比例尺。
5土方計(jì)算
隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,電腦應(yīng)用非常廣泛,繪圖采用電腦繪制。將設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)斷面圖放置在渠道橫斷面各里程樁的渠底高程線(xiàn)上,然后用面積查詢(xún)可得出開(kāi)挖面積和填方面積。
將相鄰的兩個(gè)里程樁的開(kāi)挖面積或填方面積,用算術(shù)平均值乘以相鄰的兩個(gè)里程樁間的長(zhǎng)度,即可得到該段土方開(kāi)挖及回填方量。
在計(jì)算土方時(shí),如果相鄰兩橫斷面中,一為挖方,而另一為填方,則中間必有一點(diǎn)既不挖也不填的零點(diǎn)。即地面線(xiàn)與渠底設(shè)計(jì)線(xiàn)的交點(diǎn)就是零點(diǎn)。如:在1+500是挖方,開(kāi)挖深度是0.22m,1+527是填方,填方高度是0.83m。設(shè):零點(diǎn)距1+500為x,則:距1+527為27-x根據(jù)相似比的原理:x:(27-x)=0.22:0.83,求得;x=5.66m,27-5.66=21.34m。
計(jì)算出零點(diǎn)到1+500的距離后,還應(yīng)該到實(shí)地上確定零點(diǎn)的位置,并補(bǔ)測(cè)零點(diǎn)處的橫斷面,繪出橫斷面圖以后,同樣加繪設(shè)計(jì)斷面,計(jì)算挖方和填方的面積,以便把1+500~1+527兩樁間的土方分成1+500~1+505.66和1+505.66~1+527兩部分計(jì)算。
最后繪制土方計(jì)算表,將所有計(jì)算結(jié)果填入表中。
摘要:渠道是常見(jiàn)而普遍水利工程,無(wú)論是以蓄、提、引的方式進(jìn)行灌溉,還是排洪和排地面積水,都需要通過(guò)渠道才能發(fā)揮效益。文章踏勘選線(xiàn)、中線(xiàn)測(cè)量、縱橫斷面測(cè)量、土石方計(jì)算和邊坡放樣等方面對(duì)渠道測(cè)量進(jìn)行闡述。
關(guān)鍵詞:水工建筑物;渠道測(cè)量;工程量計(jì)算
[關(guān)鍵詞]建筑物防雷設(shè)施裝置間距跨步電壓埋地深度接地電阻
一、前言
在建筑物防雷設(shè)計(jì)中,設(shè)計(jì)人員對(duì)一、二級(jí)防雷建筑物的防雷設(shè)計(jì)比較重視,疏漏差錯(cuò)很少,但對(duì)大量的三級(jí)防雷建筑物的防雷設(shè)計(jì)卻常有忽視。由于設(shè)計(jì)質(zhì)量管理規(guī)定:對(duì)于一般工程的電氣設(shè)計(jì)允許可以不要計(jì)算書(shū),因此許多設(shè)計(jì)人員對(duì)三級(jí)防雷建筑物的防雷設(shè)計(jì),不再進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算,僅憑經(jīng)驗(yàn)而設(shè)計(jì)。對(duì)于防雷設(shè)施的是否設(shè)置及防雷設(shè)施的各種安全間距未進(jìn)行計(jì)算、驗(yàn)算,因此造成大量的三級(jí)防雷的建筑物的防雷設(shè)計(jì)、施工存在較大的的盲目性,使有些工程提高了防雷級(jí)別,增加了工程造價(jià),而有些工程卻未按規(guī)范設(shè)計(jì)、施工,造成漏錯(cuò),帶來(lái)很大隱患和不應(yīng)有的損失。
二、建筑物防雷規(guī)范的概述及比較
現(xiàn)今建筑物防雷標(biāo)準(zhǔn)有1993年8月1日起實(shí)施的《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ/T16-92推薦性行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),1994年11月1日起實(shí)施的《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。GB50057-94使建筑物的防雷設(shè)計(jì)、施工逐步與國(guó)際電工委員會(huì)IEC防雷標(biāo)準(zhǔn)接軌,設(shè)計(jì)施工更加規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化。
GB50057-94將民用建筑分為兩類(lèi),而JCJ/T16-92將民用建筑防雷設(shè)計(jì)分為三級(jí),分得更加具體、細(xì)致、避免造成使某些民用建筑物失去應(yīng)有的安全,而有些建筑物可能出現(xiàn)不必要的浪費(fèi)。為更好的掌握IEC、GB50057-94、JCJ/T16-92三者的實(shí)質(zhì),特?fù)衿渲饕獥l款列于表1。且后面的分析、計(jì)算均引自JCJ/T16-92中的規(guī)定。
三、預(yù)計(jì)的年雷擊次數(shù)確定設(shè)置防雷設(shè)施
除少量的一、二級(jí)防雷建筑物外,數(shù)量眾多的還是三級(jí)防雷及等級(jí)以外的建筑物防雷,而對(duì)此類(lèi)建筑物大多設(shè)計(jì)人員不計(jì)算年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)N,使許多不需設(shè)計(jì)防雷的建筑物而設(shè)計(jì)了防雷措施,設(shè)計(jì)保守,浪費(fèi)了人、材、物?,F(xiàn)計(jì)算舉例說(shuō)明:
例1:在地勢(shì)平坦的住宅小區(qū)內(nèi)部設(shè)計(jì)一棟住宅樓:6層高層數(shù)不含地下室,地下室高2.2m,三個(gè)單元,其中:長(zhǎng)L=60m,寬W=13m,高H=20m,當(dāng)?shù)啬昶骄妆┤誘d=33.2d/a,由于住宅樓處在小區(qū)內(nèi)部,則校正系數(shù)K=1。
據(jù)JCJ/T16-92中公式D·2-1、D·2-2、D·2-3、D·2-4得:與建筑物截收相同雷擊次數(shù)的等效面積km2:Ae=L·W+2L+WH200-H+πH200-H×10-6=60×13+2(60+13)20(200-20)+3.14×20(200-20)×10-6=0.02084km2
建筑物所處當(dāng)?shù)氐睦讚舸蟮氐哪昶骄芏龋?/p>
Ng=0.024Td1.3=0.024×33.21.3=2.28次/km2·a
建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù):
N=KNgAe=1×2.28×0.02084=0.0475次/a
據(jù)JCJ/T16-92第12.3.1條,只有在N≥0.05GB50057-94中:N≥0.06才設(shè)置三級(jí)防雷,而本例中:N=0.0475<0.05,且該住宅樓在住宅樓群中不是最高的也不在樓群邊緣,故該住宅樓不需做防雷設(shè)施。
根據(jù)以上計(jì)算步驟,現(xiàn)以L(fǎng)=60m,W=13m,分別以H=7m、10m、15m、20m四種不同的高度,K值分別取1,1.5,1.7,2,Ng=2.28km2·a進(jìn)行計(jì)算N值,計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。
從表2中的數(shù)據(jù)可知,在本區(qū)內(nèi):①當(dāng)K=1時(shí),舉例中的建筑物均N<0.05,不需設(shè)置防雷設(shè)施。②當(dāng)K=1.5時(shí),即建筑物在河邊、湖邊、山坡下或山地中土壤電阻率較小處、地下水露頭處、土山頂部、山谷風(fēng)口等處的或特別潮濕的建筑物,在高度達(dá)15m或以上者,必須設(shè)置三級(jí)防雷措施。③當(dāng)K=1.7時(shí),即金屬的磚木結(jié)構(gòu)的建筑物,高度達(dá)7m及以上者,必須設(shè)置三級(jí)防雷措施。④當(dāng)K=2時(shí),即建筑物位于曠野孤立的位置,高度達(dá)7m兩層以上者,均設(shè)置三級(jí)防雷措施。
可見(jiàn),有的建筑物在20m的高度,卻不需設(shè)置防雷措施,而有的建筑物高度在7m,就必須設(shè)置三級(jí)防雷措施。關(guān)鍵因素在于建筑所處的地理位置、環(huán)境、土質(zhì)和雷電活動(dòng)情況所決定。
同時(shí)在峻工的工程中,我們也看到,例1中的民用建筑物,有許多類(lèi)似的工程不該設(shè)置防雷卻按三級(jí)防雷設(shè)計(jì)施工了,施工后的防雷接地裝置如圖1所示。
其中8組引下線(xiàn)均利用結(jié)構(gòu)中的構(gòu)造柱的412主筋,水平環(huán)路接地體埋深1m,距樓外墻1m。以上鋼材均為鍍鋅件,則共需鍍鋅鋼材0.192t,人工費(fèi)2950元,定額預(yù)算工程直接費(fèi)約0.75萬(wàn)元。類(lèi)似這種三級(jí)防雷以外的住宅樓、辦公樓及其他民用建筑,在我們地區(qū)1998年約竣工600~800棟,僅增設(shè)的防雷設(shè)施其工程直接費(fèi)約為450~600萬(wàn)元。以此類(lèi)推,在全省、全國(guó)因提高防雷等級(jí)而提高工程造價(jià)浪費(fèi)的數(shù)字是巨大的。因此,設(shè)計(jì)人員對(duì)民用建筑物的防雷設(shè)計(jì)必須對(duì)建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)進(jìn)行計(jì)算,根據(jù)計(jì)算結(jié)果,結(jié)合具體條件,確定是否設(shè)置防雷設(shè)施。
四、防雷設(shè)施與人、金屬管道等的安全距離
1.雷電流反擊電壓與引下線(xiàn)間距的關(guān)系
當(dāng)建筑物遭受雷擊時(shí),雷擊電流通過(guò)敷設(shè)在樓頂?shù)谋芾拙W(wǎng),經(jīng)接地引下線(xiàn)至接地裝置流入地下,在接地裝置上升高的電位等于電流與電阻的乘積,在接地引下線(xiàn)上某點(diǎn)離地面的高度為h的對(duì)地電位則為
Uo=UR+UL=IkRq+L1
式中Ik—雷電流幅值kA
Rq—防雷裝置的接地電阻Ω
L—避雷引下線(xiàn)上某點(diǎn)離地面的高度的為h到接地裝置的電感μH
雷電流的波頭陡度kA/μH
1式中右邊第一項(xiàng)UR即IkRq為電位的電阻分量,第二項(xiàng)UL即為電位的電感分量,據(jù)GB50057-94有關(guān)規(guī)定,三類(lèi)級(jí)防雷建筑物中,可取雷電流Ik=100kA,波頭形狀為斜角形,波頭長(zhǎng)度為10μs,則雷電流波頭陡度==10kA/μs,取引下線(xiàn)單位長(zhǎng)度電感Lo=1.4μH/m,則由1式可得出
Uo=100Rq+1.4×h×10=100Rq+14hkV2
根據(jù)2式,在不同的接地電阻Rq及高度h時(shí),可求出相應(yīng)的Uo值,但引下線(xiàn)數(shù)量不同,則Uo的數(shù)值有較大差異。下面以例1中引下線(xiàn)分別為4、8根假定每根引下線(xiàn)均流過(guò)相同幅度的雷擊電流,且忽略雷電流在水平避雷上的電阻及電感壓降,計(jì)算出的UR/UL值列于表3。
由表3中可知,接地電阻Rq即使為零,在不同高度的接地引下線(xiàn)由于電感產(chǎn)生的電位電感分量也是相當(dāng)高的,同樣會(huì)產(chǎn)生反擊閃絡(luò)。
2.引下線(xiàn)與人體之間的安全間距
雷擊電流流過(guò)引下線(xiàn)及接地體上產(chǎn)生的雷擊電壓,其電阻分量存在于雷電波的持續(xù)時(shí)間數(shù)十μs內(nèi),而電感分量只存在于波頭時(shí)間5μs內(nèi),因此兩者對(duì)空氣絕緣作用有所不同,可取空氣擊穿強(qiáng)度:電感UL=700kV/m,電阻ER=500kV/m。混凝土墻的擊穿強(qiáng)度等于空氣擊穿強(qiáng)度,磚墻的擊穿強(qiáng)度為空氣擊穿強(qiáng)度的一半。
據(jù)表3計(jì)算的數(shù)據(jù),下面計(jì)算引下線(xiàn)與人體之間的安全距離。因每組引下線(xiàn)利用構(gòu)造柱中的412鋼筋,可以認(rèn)為引下線(xiàn)與人體、金屬管道、金屬物體之間為空氣間隔,且認(rèn)為引下線(xiàn)與空氣之間間隔層為抹灰層,可忽略不計(jì)。
1當(dāng)引下線(xiàn)為4組時(shí),人站在一層,h1=3m,Rq=30Ω,則URI=750kVUL1=10.5kV人體與引下線(xiàn)之間安全距離L安全1>
方可產(chǎn)生的反擊。人站在5層,h2=15m,Rq=30Ω,則:UR2=750kVU12=52.5kV則安全距離L安全2>
1.575m<1.83m。在上述兩個(gè)房間內(nèi),保持如此的距離是很難做到的,因此存在很危險(xiǎn)的雷電壓反擊。
(2)當(dāng)引下線(xiàn)為8組時(shí),當(dāng)站在一層房間內(nèi),h1=3m,Rq=30Ω,則UL1=5.25kVUR1=3.75kV則安全間距L安全1>
0.757m。人站在5層時(shí),h2=15m則UL2=26.25kVUR2=375kV則安全間距L安全2>
可見(jiàn),引下線(xiàn)數(shù)量增加一倍,安全間距則減小一半。因此設(shè)置了防雷設(shè)施后,應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范設(shè)置引下線(xiàn)的數(shù)量及間距。同時(shí)建議可縮短規(guī)范內(nèi)規(guī)定的引下線(xiàn)間距,多設(shè)一定數(shù)量的引下線(xiàn),可減少雷電壓反擊現(xiàn)象。這樣處理,對(duì)增加工程造價(jià)微乎其微。
3.引下線(xiàn)與室內(nèi)金屬管道、金屬物體的距離
1當(dāng)防雷接地裝置未與金屬管道的埋地部分連接時(shí),按例一中數(shù)據(jù):樓頂?shù)囊戮€(xiàn)高度h=Lx=20m,Rq=30Ω時(shí),據(jù)JCJ/T16-92第12.5.7條規(guī)定,Lx<5Rq=5×30=150m,則
Sal≥0.2KcRi+0.1Lx
式中Kc—分流系數(shù),因多根引下線(xiàn),取0.44
Ri—防雷接地裝置的沖擊電阻,因是環(huán)路接地體,Ri=Rq=30Ω
Sal—引下線(xiàn)與金屬物體之間的安全距離/m
則
Sal≥0.2×0.44×30+0.1×20=2.816m。
2當(dāng)防雷接地體與金屬管道的埋地部分連接時(shí),按式12.3.6-3,Sa2≥0.075KcLx=0.075×0.44×20=0.66
由以上計(jì)算的Sal≥2.816m,Sa2≥0.66m,在實(shí)際施工時(shí),均很難保證以上距離,因?yàn)榻饘俟艿揽繅?.1m左右安裝,又由于Sa2≤Sal,因此可將防雷接地裝置與金屬管道的埋地部分連接起來(lái),同時(shí),在樓層內(nèi)應(yīng)將引下線(xiàn)與金屬管道物體連接起來(lái),防止雷電反擊。
4.引下線(xiàn)接地裝置與地下多種金屬管道及其它接地裝置的距離Sed
據(jù)JCJ/T16-92第12.5.7條及公式12.3.6-4:Sed≥0.3KcRi=0.3×0.4×30=3.96m,而在實(shí)際施工中,地下水暖管道交錯(cuò)縱橫,先于防雷及電氣接地裝置施工,等施工后者時(shí),已經(jīng)很難保證Sed≥3.96m了,也難于保證不應(yīng)小于2m的規(guī)定,因此可將防雷接地裝置與各種接地裝置共用,即實(shí)行一棟建筑一個(gè)接地體。將接地裝置與地下進(jìn)出建筑物的各種金屬管道連接起來(lái),實(shí)行總等電位聯(lián)結(jié)。
綜上所述,在實(shí)行一棟建筑一個(gè)總帶電位聯(lián)結(jié)、一個(gè)共用接地體的措施后,在樓頂部應(yīng)將避雷帶針與伸出屋面的金屬管道金屬物體連接起來(lái),在每層內(nèi)的建筑物內(nèi)應(yīng)實(shí)行輔助等電位聯(lián)結(jié),即引下線(xiàn)在經(jīng)過(guò)各個(gè)樓層時(shí),將它與該樓層內(nèi)的鋼筋、金屬構(gòu)架全部聯(lián)結(jié)起來(lái),于是不論引下線(xiàn)的電位升到多高,同樓層建筑物內(nèi)的所有金屬物包括地面內(nèi)鋼筋、金屬管道、電氣設(shè)備的安全接地都同時(shí)升到相同電位,方可消除雷電壓反擊。
五、跨步電壓與接地裝置埋地深度
跨步電壓是指人的兩腳接觸地面間兩點(diǎn)的電位差,一般取人的跨距0.8m內(nèi)的電位差??绮诫妷旱拇笮∨c接地體埋地深度、土壤電阻率、雷電位幅值等諸多因素。當(dāng)接地體為水平接地帶時(shí),
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式中ρ—土壤電阻率/Ω.m
L—水平接地體長(zhǎng)度m
Ik—雷電流幅值kA
K—接地裝置埋深關(guān)系系數(shù),見(jiàn)表4
Ukmax—跨步電壓最大值kV
按例一中的接地裝置計(jì)算,接地體長(zhǎng)度L=146m,取Ik=150k,土質(zhì)為砂粘土,ρ=300Ω.m,則按埋深深度0.3m,0.5m,0.8m,1m時(shí)相應(yīng)的K值取2.2,1.46,0.97.0.78。按3式計(jì)算:
其Ukmax值分別為107.97,71.66,47.61,38.28/kV。
世界各國(guó)根據(jù)發(fā)生的人身沖擊觸電事故分析,認(rèn)為相當(dāng)于雷電流持續(xù)時(shí)間內(nèi)人體能承受的跨步電壓為90~110kV。從計(jì)算結(jié)果可知,該工程的防雷接地體埋深0.8m時(shí),跨步電壓已在安全范圍內(nèi)。JCJ/T16-92第12.9.4規(guī)定接地體埋設(shè)深度不宜小于0.6m,第12.9.7條規(guī)定:防擊雷的人工接接地體距建筑物入口處及人行道不應(yīng)小于3m,當(dāng)小于3m時(shí),接地體局部埋深不應(yīng)小于1m,或水平接地體局部包以絕緣物。包以絕緣物易增大其接地電阻,因此還是以埋深大于1m時(shí)為好。這樣處理,只增加少量工程造價(jià),卻將接地裝置處理得更加安全可靠,起到事半功倍的效果。
若采用基礎(chǔ)和圈梁內(nèi)鋼筋作為環(huán)形接地體,但由于三級(jí)防雷的建筑物大多為毛石基礎(chǔ),毛石基礎(chǔ)上的圈梁埋地一般為0.3m左右,較淺根本達(dá)不到防止危險(xiǎn)的跨步電壓需將接地裝置埋深1m的要求,因此不宜采用圈梁做為環(huán)形接地體指三級(jí)防雷建筑物。
六、區(qū)別工頻、沖擊接地電阻
工頻、沖擊接地電阻兩者的區(qū)別及關(guān)系,許多施工技術(shù)人員不能區(qū)別與明晰,使部分工程的防雷裝置接地電阻已達(dá)到設(shè)計(jì)值,而仍然盲目采用降阻措施,增加了工程造價(jià)。
1、滲漏成因分析
滲漏現(xiàn)象出現(xiàn)后,首先我們要進(jìn)行滲漏成因分析,實(shí)際上就是分析混凝土結(jié)構(gòu)中存在的貫通缺損的成因,包括變形縫和裂縫的滲漏成因分析。
1.1變形縫滲漏成因分析
變形縫是身伸縮縫、沉降縫和抗震縫的總稱(chēng)。水工混凝土建筑物的特點(diǎn),要求其變形縫必須具有以下性能:能夠滿(mǎn)足建筑物各部分之間的變形、變位的要求,消除相互間力的傳遞;變形縫止水結(jié)構(gòu)水密性能優(yōu)良,在設(shè)計(jì)水頭壓力的作用下,不發(fā)生滲漏;止水材料耐久性?xún)?yōu)良。變形縫止水結(jié)構(gòu)失效有設(shè)計(jì)、施工和材料等三方面的原因。
設(shè)計(jì)方面的原因:變形縫尺寸設(shè)計(jì)不合理,密封止水材料的長(zhǎng)期允許伸縮率不能滿(mǎn)足變形縫變形要求等。
施工原因:止水帶位置偏離、止水帶周?chē)庞蟹涓C孔洞、止水帶焊接不嚴(yán)密、密封材料嵌填質(zhì)量差和砼面脫離等。
止水材料方面的原因:止水材料年久老化腐爛,或失去原來(lái)彈塑性而開(kāi)裂或被擠出等。
1.2滲漏裂縫成因分析
砼是多相復(fù)合脆性材料,當(dāng)砼拉應(yīng)力大于其抗拉強(qiáng)度,或砼拉伸變形大于其極限拉伸變形時(shí),砼就會(huì)產(chǎn)生裂縫。按照深度的不同,可以分為表層裂縫、深層裂縫和貫穿裂縫;按產(chǎn)生原因分,裂縫可以分成溫度裂縫、干縮裂縫、鋼筋銹蝕裂縫、超載裂縫、堿骨料反應(yīng)裂縫、地基不均勻沉陷裂縫等。分析推斷滲漏裂縫成因可以從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、砼材料性能、施工、運(yùn)行管理及環(huán)境條件、外載作用等方面著手進(jìn)行。
2、裂縫滲漏的處理
根據(jù)裂縫發(fā)生的原因及其結(jié)構(gòu)影響的程度,滲漏量大小和集中分散等情況,分別采取以下處理措施。
2.1表面處理
根據(jù)裂縫所在的部位,可用水泥砂漿、防水快凝砂漿以及環(huán)氧砂漿等對(duì)裂縫部位的表面進(jìn)行涂抹,粘補(bǔ),嵌補(bǔ)以及噴漿修補(bǔ)等。對(duì)于裂縫滲漏量較大,但不影響建筑物正常使用的漏水裂縫,可采用埋管導(dǎo)滲或鉆孔導(dǎo)滲。埋管導(dǎo)滲即沿漏水裂縫在混凝土表面鑿成上小下大的槽形,并在滲漏集中的部位埋設(shè)引水鐵管,然后用棉絮沿裂縫填塞,使漏水集中從引水鐵管排水,再用快凝灰漿或防水快凝砂漿迅速回填封閉槽口,最后把引水管封堵。鉆孔導(dǎo)滲即用風(fēng)鉆在漏水裂縫一側(cè)(水平縫則在縫的下方)鉆斜孔,穿過(guò)裂縫面,使漏水從鉆孔中導(dǎo)出,然后封閉裂縫,從導(dǎo)滲孔灌漿填塞。
2.2內(nèi)部處理
對(duì)于淺縫和只需防滲堵漏的裂縫,一般可用水泥灌漿,如對(duì)開(kāi)度小于0.3mm或滲透流速較大以及受溫度變化影響的裂縫,應(yīng)采用化學(xué)灌漿處理。
2.3結(jié)構(gòu)處理結(jié)合表面處理
對(duì)于影響建筑物整體性或破壞結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的裂縫,除了采取內(nèi)部處理外,有的尚需要采取結(jié)構(gòu)處理結(jié)合表面處理的措施,以達(dá)到防滲、結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)或恢復(fù)整體性的要求。
3、散滲或集中滲漏的處理
混凝土建筑物出現(xiàn)散滲或集中滲漏的原因,主要由于蜂窩、空洞、不密實(shí)及抗?jié)B標(biāo)號(hào)低等缺陷造成。其處理措施:對(duì)于建筑物內(nèi)部混凝土密實(shí)性差、裂縫孔隙比較集中的部位,可用水泥和化學(xué)灌漿;對(duì)于大面積的細(xì)微散滲及水頭較小的部位,可采用表面涂抹辦法;對(duì)于集中射流的孔洞、流速不大的,可將孔洞鑿毛后用快凝膠泥堵塞。如流速較大,可先用棉絮或麻絲楔入孔洞,以降低流速和減少漏水量,然后再進(jìn)行堵塞;對(duì)于大面積散滲,可修筑防滲導(dǎo)水對(duì)于涵洞壁很薄,漏水范圍大,且縮小洞徑不影響用水要求時(shí),可采用內(nèi)襯鋼板,鋼筋混凝土或預(yù)制鋼筋混凝土塊,套管可采用鑄鐵管、鋼管或鋼筋混凝土管等。
4、點(diǎn)滲漏的處理
4.1直接堵漏法
當(dāng)水壓不大(小于1m水頭),漏水孔較小時(shí)可用此法。先將漏水孔鑿毛,并把孔壁鑿成與砼表面接近垂直的形狀,不能剔成上大下小的楔形槽。用水沖凈槽壁,隨即將快凝止水灰漿捻成與槽直徑相近的圓錐體,待灰漿開(kāi)始凝固時(shí),迅速用力堵塞于槽內(nèi),并向孔壁四周擠壓使灰漿與孔壁緊密結(jié)合,封住漏水。外面再涂抹防水砂漿保護(hù)層。
4.2下管堵漏法
適用于水壓較大(1~4m水頭),且漏水孔洞較大的情況。首先清除漏水孔壁的松動(dòng)砼,鑿成適于下管的孔洞(深度視漏水情況而定)。然后將塑料管或膠管插入孔中,使水順管導(dǎo)出。用快凝灰漿把管子的四周緊密封閉,待凝固后,拔出導(dǎo)水管,按直接堵漏法把孔洞封死。
4.3木楔堵塞法
適用于水壓較大(大于4m水頭),且漏水孔洞較大的情況。先把漏水處鑿成孔洞,再將一根比孔洞深度短的鐵管插入孔中,使水順管子排出。用快速灰漿封堵鐵管四周。待灰漿凝固后,將一根外徑和鐵管內(nèi)徑相當(dāng)且裹有棉絲的木楔大入鐵管,將水堵住。最后用防水砂漿層覆蓋保護(hù)。
4.4灌漿堵漏法
灌漿堵漏法對(duì)于水壓較大,孔洞較大且漏水量大孔洞的封堵很合適,也可用于密實(shí)性差,內(nèi)部蜂窩孔隙較大的砼的滲漏和回填。灌漿材料可以用水泥、水玻璃、丙凝、丙烯鹽酸以及水泥和水玻璃、丙烯酰胺、丙烯鹽酸的混合灌漿材料。
灌漿堵漏法的具體操作步驟如下:先將漏水孔口鑿成喇叭形,用快凝灰漿把灌漿嘴埋入,并封閉灌漿管四周,使漏水順管集中排出。然后再用高強(qiáng)度砂漿回填至原混凝土面,必要時(shí)可以立模養(yǎng)護(hù)。待高強(qiáng)砂漿達(dá)到一定強(qiáng)度后,沿灌漿嘴頂灌漿。灌漿完畢,關(guān)緊灌漿閥門(mén),等漿液凝固后再行拆除。
5、止水、結(jié)構(gòu)縫滲漏的處理
混凝土建筑物止水,結(jié)構(gòu)縫滲漏的修頂灌漿。灌漿完畢,關(guān)緊灌漿閥門(mén),等漿液凝固后再行拆除。混凝土建筑物止水,結(jié)構(gòu)縫滲漏的修補(bǔ),首先考慮采用熱瀝青進(jìn)行補(bǔ)灌。當(dāng)補(bǔ)灌瀝青有困難或無(wú)效時(shí),則可采用化學(xué)灌漿。灌漿的材料可用聚氨酯,在采用單液法灌漿時(shí),設(shè)備簡(jiǎn)單,施工容易。此外,還常采用丙凝漿液。