针对水利工程渡槽设计中的相关问题探讨

针对水利工程渡槽设计中的相关问题探讨

摘要：渡槽是灌区水工建筑物中应用最广的交叉建筑物之一。由于运行几十年的渡槽往往会出现混凝土老化、开裂漏水等病危状况，本文主要针对一些渡槽工程的质量检测，提出了一些设计中的要点问题，本文在此也谈了谈自己的看法，希望对此类工程技术人员提供一定的参考。

关键词：渡槽；缺陷；分析；渡槽设计；

中图分类号： s611 文献标识码： a 文章编号：

前言

水利的发展、水资源的优化配置都离不开水利工程,而水利工程的建筑物大都是用混凝土与钢筋浇筑而成的。其使用的年限总体上都很长,在长期的是使用过程中,又要受到各种荷载和自然破坏的考验。在使用过程中,水利工程的建筑物难免会出现渗漏、裂缝等一些问题。以下就谈了谈自己的一些建议。

一、针对几座病危渡槽的检测分析与研究

60~ 70 年代建造的渡槽, 运行至今已有 30 ~ 40 年之久, 许多工程日趋老化, 槽身外侧混凝土表面出现游离氧化钙, 有些钢丝网水泥槽壁已出现网格状的锈斑, 纵横断面裂缝多条, 渡槽过水时, 槽底漏水较为普遍, 病危现象不断产生。

例如某水库总干渠上有 4座渡槽, 其中1 座渡槽, 总长 168m, 钢筋混凝土矩形拉杆式槽身, 排架支承结构, 跨度 12m, 引水流量 1615m3/ s,1983 年底建成通水。经 20 年的运行实践, 钢筋混

凝土槽身出现条条裂缝, 钢筋锈蚀, 接缝漏水, 混凝土碳化, 强

度下降, 存在不少隐患, 影响运行安全。类似这些工程的老化现象较为普遍, 为此曾对几座渡槽进行过质量检测和安全鉴定。采用超声回弹综合检测法测定混凝土强度及测定了挠度、裂缝、钢筋锈蚀等内容, 并进行各种工况下的强度复核计算及抗裂验算。对某渡槽检测结果表明, 47 节槽身均出现多条裂缝,其中最少的有 5条, 最多的有 16 条, 其余都在 10 条以上,且各部分都属于横向贯穿性

裂缝, 大致每隔 0.5~ 1.0m 就有一条, 槽身外侧裂缝都有不同程

度的游离氧化钙析出,渡槽过水时, 裂缝处漏水严重。从外观质量

检查中发现,部分槽身混凝土浇筑质量较差, 局部槽底混凝土有蜂

窝现象, 钢筋裸露, 且原设计底板混凝土厚度 10cm, 现经检测部

分段块仅为 8cm, 严重响断面的强度。根据实测资料,经强度复核

验算, 在设计水深情况下, 其构件强度安全系数k< 1.4, 同样抗裂安全系数也不能满足规范 kf= 1.05 的要求。

对另 1 座渡槽检测结果表明, 槽身也存在裂缝多条,钢筋裸露

现象以及混凝土保护层厚度不够, 混凝土浇筑不密实, 接头处封

堵材料老化失效, 槽身漏水严重等情况。对排架的检测结果也表明, 排架立柱及横梁、牛腿等构件也同样存在保护层厚度不足、钢筋外露锈蚀严重, 从而引起沿主筋向混凝土发生开裂破损, 类似这些

运行了几十年的渡槽, 均不同程度地出现各种缺陷、老化病危等状态,严重影响工程的安全运行, 均需采取各种加固措施或拆除重

建。

近年来, 除运行了几十年的渡槽发生老化病危外, 且有几例还

尚未输水运行的渡槽也发生槽身开裂漏水或支承体塌坍事故。例某渡槽全长2966m, 设计流量 8m3/ s, 纵坡 i= 1/ 1000, 流速 v= 1.936m/ s, n= 01013, 过水断面 b ×h=2.45×1.69m2,由 44 跨、跨径为 15m 的梁式渡槽和 56 跨、跨径为 41.25m 上承式桁架拱渡槽组成, 属三级建筑物 , 槽身为钢筋混凝土拉杆式矩形断面, 槽身侧墙厚 0.12m, 上下等厚。该梁式渡槽在吊装就位后尚未输水运行, 其槽身侧墙就发现较多裂缝, 且裂缝内外贯穿。经现场检测及分析研究后, 认为梁式渡槽槽身较为单薄及侧墙构造配筋不足

之故, 提出对槽身内壁和槽底采用 4cm 厚钢丝网水泥内衬加固处理方案。处理后再经质量检测, 渡槽安全可靠, 其强度、抗裂度等安全系数指标均达规范要求。

二、渡槽设计中的要点问题及建议

1、设计等级。随着近几年的经济发展, 广大城镇需水量大增, 从水库输水到城镇的自来水厂, 几十km 的输水线上往往会修建几个渡槽, 而水厂的运行是不允许经常停水检修, 因而对输水渡槽的

运行可靠度要求较高。另方面, 有些渡槽跨越国道或省道干线上, 渡槽下方车辆往返, 交通繁忙, 设计中应适当考虑渡槽一旦失事

的严重后果。这些具体情况在设计中应予以必要的关注, 对工程等级、安全系数的标准应慎重酌定。

2、抗裂度。对照水工混凝土结构设计规范 ( sl/t 191-96) , 渡槽所处的环境条件属于二类露天环境, 长期处于水下的环境。对于

二类环境, 最大裂缝宽度允许值为 0.25mm ( 在长期组合荷载下) , 但作为输水建筑物的渡槽, 设计中允许混凝土开裂, 则在长年累

月日晒雨淋的侵蚀下, 裂缝必然越开越大, 最终导致漏水。若按照不允许出现裂缝设计, 即构件按荷载效应的短期组合进行计算,

构件受拉边缘混凝土不应产生拉应力, 按这样的设计要求, 钢筋

要多配置些,槽身断面结构尺寸要增大, 使用年限会得到延长, 工

程安全度更能得到保证, 但工程造价会大大提高, 在设计中需作

技术与经济论证。另方面, 无论对于矩形或 u 形的槽身, 其槽壁

厚度相对较簿, 在现场施工时, 对构件尺寸及混凝土保护层的控

制难免会产生一些偏差, 这都可能使原设计的抗裂安全系数受到

影响, 从不少工程的经验教训中看, 槽壁混凝土的浇筑密实度、标号, 特别是对混凝土的早期养护等施工质量, 都与裂缝的产生密

切相关, 所以从设计到施工对槽壁混凝土的抗裂性应予以特别关注。

3、构造要求。设计人员对构件内力及配筋计算一般是极其重视的,但对构件的构造要求容易疏忽。“构造要求”虽不是对构件的主要要求, 但“构造要求”往往是对过去的经验与教训总结, 对保

障工程的安全也是很重要的条件之一。例对矩形槽壁厚度的要求, 一般为槽身高度h 的1/ 6~ 1/12; 对于拉杆式矩形槽身, 一般常

取为 100~ 200mm, 而对于无拉杆式的槽壁, 其槽身侧墙常为变厚

度壁, 顶部壁厚不小于100mm, 底板厚度则常不小于 150mm, 对侧

墙和底板连接处均应做成 30°~ 60°的贴角, 贴角边长为 200~