灌区水工建筑物设计施工受破坏原因及应对措施分析

　1工程概况
　　某电力提灌工程是一项大型高扬程电力提灌工程,总干渠长98.58 km,设计流量为17 m3/s,最大支持流量为20 m3/s。总干暗渠为混凝土预制板和圆拱直墙式浆砌石混合结构,一侧采用聚氯乙烯胶泥,另一侧采用二毡三油。暗渠基础为山间沟谷积砂碎石及山前洪积扇,承载力为1.6~2.2 kg/cm2。距暗渠进口有一古沟槽,槽内被风积砂自然填充,结构疏松,浸水后易沉陷。总干三泵站前池为侧向进水,由集水室、斜坡段和平段3部分组成。斜坡段厚度为30 cm,平段厚度为25 cm,前池底板为现浇200钢筋混凝土,斜坡段、平段为填涂高度0.7~3.3 m的填方,左右侧边墙为现浇200混凝土重力式挡土墙。前池伸缩缝采用橡胶止水带止水,用沥青木丝板填充止水带的前后缝。
　　
2破坏情况
　　2.1三泵站前池
　　前池充水2 d后,右侧轻体顶部外倾4.5 cm,侧墙有几处地方逸出水流。在停机排水后发现,部分地板出现长5 m、高2.34 m类似三角形的裂缝,并且有多条裂缝的地板多达8块,10条裂缝,缝长约0.9~4.0 m,宽度约0.3~1.5 cm。拆除破裂的混凝土底板的过程中发现,与漏水点相连的池内底板下地基出现1 m左右的大坑。
　　2.2暗渠
　　暗渠的伸缩缝周围的回填土在通水后有明显下陷,并且伸缩缝开始漏水。暗渠进口的右侧拱脚处一段拱顶出现与侧墙分离的现象,且有3条沉陷裂缝出现在暗渠周围,缝宽约1 cm。
　　
3产生的破坏原因
　　3.1未根据复杂的地质条件做地基处理
　　暗渠渠底有一个古沟槽已经被风积砂所填充,在对地质进行勘探时没有详细的描述,施工过程中也没有做相应的处理,发生浸水后洪积砂碎石小于沉陷量而出现局部沉陷不均匀,从而导致暗渠产生裂缝,造成了渗漏量的进一步加大。漏水夹带着风积沙流走,掏空了地基,从而破坏了暗渠。三泵站前池基础处于古沟槽以及边缘地带,该处底层结构变化大而复杂,如地层包括风积中细砂、结构疏松的洪积、结构较疏松的杂质土壤层、洪积砂碎石、坡积、强风化层等,左侧墙为风积粉细砂层、洪积碎石砂层,且分布没有规律[1]。
　　3.2未按设计要求进行施工
　　设计图纸要求在对三泵站前池底部填方时,首先要清除表层风积砂,然后在上面洒水并用机械碾压几遍,最后用砂碎石回填,并且逐层洒水碾压,干密度要达到1.8 t/m3。而在实际施工过程中,直接对前池底部进行了填方施工,而且未用机械碾压而是改用人工夯实,没有按照规定的要求进行施工是填方质量差的原因。在事故发生3个月后的取样调查中发现,20个样品有10个不合格,不合格率达到了50%,干密度为1.4~1.6 t/m3。回填土方和碾压步骤做的不到位,出现了浸水后的不均匀塌陷,最终导致底板沉陷开裂[2]。
　　3.3伸缩缝漏水
　　导致前池和暗渠发生破坏的直接和主要原因是伸缩缝漏水。暗渠伸缩缝为二毡三油和聚氯乙烯的设计。而聚氯乙烯胶泥对施工操作熟练程度、干燥程度、灌注体表面洁净程度和融化时间、加热融化温度、加热均匀度等都有很高的要求。操作者技术不熟练,在灌注过程中就容易产生气泡、孔洞;灌注体表面洁净程度不够或潮湿,那么混凝土与胶泥的粘接性就不好;温度过高、加热时间过长或加热不均匀都很容易有炭化发生,导致弹性丧失。在对暗渠破坏现场进行清理时,发现炭化现象比较明显,缝壁表面与胶泥没有很好的粘结在一块,关联程度差,并有孔洞。由此可见,实际上止水作用没有得到很好的发挥,反而为漏水提供了条件,基础风积砂发生了沉陷现象,部分被溢水冲走,掏空了地基,导致暗渠出现破坏现象。
　　三泵站前池地板伸缩缝、墙体在设计上都用的是橡胶止水带,并且对止水带的接头处等细小部件都有很明确的说明,而且特别强调“止水带在相互接头部位要铆接牢固”[3]。而在实际清理现场时发现,止水带有扭曲、错位等现象,甚至发现部分止水带没有埋入混凝土里。积水没有很久底板、左右侧墙体就发生大量漏水的原因是纵横伸缩缝相交处止水带街头没有牢固粘结,从而提供了一个通道得以漏水。

　　4应对措施
　　4.1伸缩缝的处理
　　在对三泵站前池的伸缩缝进行处理时,要采用埋设橡胶止水带的方法,派专人负责,特别是有特殊地基如夹层较软弱时,注重埋设止水带的质量问题,减少止水带发生扭曲、错位或没有埋入混凝土里的现象,避免漏水通道的形成,从而避免水工建筑物破坏情况的发生。
　　4.2聚氯乙烯胶泥的处理
　　由于聚氯乙烯胶泥的要求较高,一旦在从融化到灌注的操作过程中的某一个环节发生问题,都会对伸缩缝止水所应该具有的要求大打折扣,从而无法满足实际使用的需要要求。从伸缩缝漏水的情况看,在将聚氯乙烯胶泥作为止水填缝材料对水工建筑物进行填充前,有必要对施工队伍进行必要的培训[4]。
　　4.3伸缩缝接头处理
　　在止水带长度不够或伸缩缝纵横相交时,止水带接头处和相交位置处的处理显得尤为重要,下面介绍几种运用成功的形式:
　　4.3.1一字型接头。如果伸缩缝比较长,一条止水带无法达到所需要的要求,这时要把止水带连接起来,这就是一字型接头。
　　4.3.2十字型接头。十字型接头,即当纵横伸缩缝相互交叉时,止水带十字相交。这种情况有2种处理方法[5]:一是将相交处的混凝土厚度加大,便于横向或纵向止水带深入下部,同时上下止水带之间要有一定的空隙,然后进行混凝土填充;二是用一字型接头和丁字型接头相似的处理方法。
　　4.3.3丁字型接头。丁字型接头,即横向伸缩缝和纵向伸缩缝相互连接时,止水带就发生垂直相交。发生这种情况可以:削去止水带粘合面各侧的凸楞,反向切除中间圆头的半圆,用聚氯乙烯填充圆洞,将接合面磨平后,用冷粘剂进行粘合,然后在止水带上打4个即2组孔洞,上下面用钢板将止水带夹住。
　　
5小结
　　灌区水工建筑物的施工影响着将来的排水等问题。通过对电力提灌工程的了解及其发生的破坏情况的叙述,对产生破坏情况的原因进行了着重的分析,指出了工程在施工过程中的问题,提出了灌区水工建筑物设计施工中要注意的问题,希望对有关工程的进行提供帮助。