⊥65⊥前言

地裂縫是指與地震無直接關系的地面或房屋建筑物的開裂現象,地裂縫主要分布在平原和盆地中。西安市地裂縫是一種獨特的城市地質災害,自50年代后期開始,西安市及近郊出現7個地面沉降中心,最大累積降深達1.035m。1976年唐山大地震以后西安市地裂縫活動明顯加強,特別是進入80年代以來,由于過量抽汲承壓水導致的地裂縫兩側不均勻地面沉降進一步加劇了地裂縫的活動,地裂縫所經之處,破壞地面及各類建筑物,危及一些著名文物古跡的安全。

劇烈的地裂縫活動不僅破壞地面建筑,而且錯斷地下供水和輸氣管道。一方面造成了較大經濟損失,另一方面給西安市的居民生活帶來了嚴重的安全隱患。

⊥65⊥西安市天然氣工程情況

西安市天然氣工程是近年國內規模較大的城市天然氣工程。該工程氣源來自陜西省靖邊地區的大型天然氣田。工程供氣規模為120萬m3/d,總投資為6.3億元人民幣。工程主要內容有:門站一座,儲配站一座(設10000m3,PN1.06MPa球罐4座),高-中壓調壓站7座,高壓管道37kin(1.6MPa,DN600),中壓管道160km(0.4MPa,DN100~DN400)。該工程于1997年建成投產,從根本上解決了西安市的大氣污染問題,大大樹立起國際旅游城市的形象。

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西安地裂縫活動頻繁,不僅造成了對地面建筑的破壞(不少建筑物的墻體被拉裂,而且危及名勝古跡。地面沉降導致象征西安古代文明的鐘樓下沉395mm,而唐代的大雁塔竟向西北傾斜了1100多mm),而且地下供水、供氣管道被錯斷,給城市居民的生活帶來嚴重影響。

西安市對西安地裂縫的研究和防治極為重視,己花費了1000多萬元用于研究方面,建立了包括分層沉降標的地裂縫長期監測臺網。1988年經陜西省城鄉建設環境保護廳批準,頒布了《西安地裂縫場地勘察與·工程設計規程》,代號為DBJ240-6-88,要求在西安市建設必須給出地裂縫評價意見和防治措施。

但該設計規程主要針對地裂縫活動對地面建筑造成的破壞,規程以建筑物的重要程度為根據,將地裂縫場地劃分出:不安全帶、次不安全帶、次安全帶和安全帶。避讓區寬10m,設防區寬10-24m,40m以外為安全區。

但規程對于地裂縫對地下管線設施造成的破壞則未提出明確的處理措施。本文將結合西安市天然氣工程的實際情況,就天然氣管道穿越地裂縫的問題提出合理的處理措施和建議。

⊥6();?>5⊥波紋膨脹節在處理地裂縫問題中的應用

西安市天然氣工程于1992年開始設計,一期工程于1997年完成并投入運行。限于當時的實際情況,工程中的高、中壓管道幾乎全部采用鋼管。材質為Q235A。高壓管道設計壓力為1.6MPa,中壓管道設計壓力為0.4MPa,管壁厚度小于10mm。管道埋深一般在1.4~2.4m。根據《管道工程安裝維修手冊》,材質為Q235A的碳素鋼管,當壁厚小于10mm時,其額定許用應力為133MPa。西安市I級地裂縫的垂直活動速率每年大于30mm,最大速率可達到55.06mm/a。自1995年以后,西安市地裂縫活動進入超常活動階段,而地裂活動具有年變周期,大部分時間地裂縫處于相對穩定或蠕動狀態,此時不會對地下管線造成破壞(圖1);但是在短時間內會突然錯動產生較大的變形。日積月累,這種變形會對地下末采取任何保護措施的鋼性管道造成嚴重破壞(圖2),據1996年統計,地裂縫活動錯斷供水、煤氣管道達45次之多。

經計算地裂縫不同活動速率對管道產生的應力,在實際工程中,設計人員針對各級地裂縫采取了不同的處理措施(針對鋼管):

4.1Ⅲ級、Ⅳ級地裂縫

高、中壓管道在穿越m級、Ⅳ級地裂縫時,以地裂縫為中心,前后各100m的管道管底埋深控制在1.2-2.1m之間,并以中粗砂作回填土,填至管頂以上300mm;距地裂縫前后50m范圍內不能設支管。

4.2Ⅱ級地裂縫

①高壓管道(PN1.6MPa,DN600)

西安市天然氣高壓管道經過的II級地裂縫達6處,在穿越Ⅱ級地裂縫時,以地裂縫為中心,設置一段總長60m的管溝,在距地裂縫前后各20m的管道上設置一個軸向型內壓式波紋膨脹節,工作壓力為1.6MPa。管溝內充填松散粗砂,見圖3.

管道穿越II級地裂縫,采取如圖3的措施,在地裂縫活動的影響下,產生的變形情況見下圖4。

II級地裂縫的垂直活動速率最大為30mm/a,水平引張速率為垂直活動速率的1/3,最大為14mm/a。以最不利情況來討論,則每年地裂縫一側的管道隨地面沉降△Y=30mm,水平拉伸量△*=14mm。

由于每年管道沉降所產生的傾角A很小,幾乎可忽略不計,因此只要能消除管道拉伸變形所產生的應力,就可解決問題。

兩只波紋膨脹節之間的管道長L=40.Om,發生變形后的管道長為Ll的關系式如下:

L12=(L+△*)2+△Y2(1)

公式中:L一兩只波紋膨脹節之間的管道長,m;

△*一水平拉伸量,mm;

△Y一管道隨地面沉降量,film。

當L=40.4m,管道拉伸量△L按如下公式計算:

△L=△*+△Z2/2L≈△*(14mm)。

選擇的波紋膨脹節的允許軸向位移能大于△**/2(7mm),工作壓力為1.6MPa,即可滿足一個活動年的要求。

②中壓管道(PNO.4MPa,DN200--400)

中壓管道穿越Ⅱ級地裂縫達14處,在穿越Ⅱ級地裂縫時,以地裂縫為中心,設置一段總長40m的管溝,在距地裂縫前后各18m的管道上設置一個軸向型內壓式波紋膨脹節,工作壓力為0.6MPa。管溝內充填松散粗砂。

選擇的波紋膨脹節的允許軸向位移能大于△*/2(7mm),工作壓力為0.6MPa,即可滿足一個活動年的要求。

4.3Ⅰ級地裂縫

①高壓管道(PN1.6MPa,DN600)西安市天然氣高壓管道穿越I級地裂縫有2處,在穿越I級地裂縫時,以地裂縫為中心,設置一段總長64m的管溝(如圖6),在距地裂縫前后的管道上各設置兩個軸向型內壓式波紋膨脹節,工作壓力為1.6MPa。管溝內充填松散粗砂。

選擇的波紋膨脹節的允許軸向位移能大于△*/4,工作壓力為1.6MPa,即可滿足一個活動年的要求。

②中壓管道(PNO.4MPa,DN200--400)

中壓管道穿越I級地裂縫有6處,在穿越I級地裂縫時,以地裂縫為中心,設置一段總長40m的管溝(如圖7),在距地裂縫前后的管道上各設置兩個軸向型內壓式波紋膨脹節,工作壓力為0.6MPa。管溝內充填松散粗砂。

選擇的波紋膨脹節的允許軸向位移能大于△*/4,工作壓力為0.6MPa,即可滿足一個活動年的要求。

考慮突發事故發生時可進行切斷,在距地裂縫兩端各300m左右處各設閥門井一座,也可與管線上相鄰閥門井結合設置。為防止地裂縫活動引起的管道破壞,每年應對管溝內的管道以及附近的管道進行檢查,重點檢查波紋管是否被破壞。

西安市天然氣工程自1997年投產以來,一直運行正常。管道穿越地裂縫處未受到破壞。

⊥65⊥結論

經過幾年的觀察,西安市天然氣管網運行狀況良好,管道穿越地裂縫處由于采取了加設波紋膨脹節等特殊措施,消除了管道被錯斷帶來的安全隱患。

目前,在燃氣工程領域已出現了可以替代鋼管的PE(聚乙烯)管道,其中SDR11的PE管最大工作壓力可達0.4MPa,由于其具有的良好的柔韌性和伸展性,可代替中壓鋼管應用在穿越地裂縫處,甚至可以應用在整個中壓管網系統中。

篇2:墻板結構施工中裂縫控制措施

1.引言

隨著建筑技術的發展,建筑物的高度越來越高,對于一般的高層建筑,在設計中普遍采用現澆剪力墻結構設計,并使用大流動度的泵送混凝土澆注施工。眾所周知,預拌混凝土技術的發展極大地方便了高層建筑施工的要求。泵送混凝土無論從其原材料到其工作性能都與普通混凝土有很大的區別,預拌混凝土快速發展的同時也帶來一個問題—結構裂縫,在施工過程中結構的裂縫經常成為一項重要的因素進行考慮。

混凝土結構的裂縫是難以避免的,在工程實際中更多的是對混凝土進行有效的控制,使其裂縫寬度限制在允許的范圍內,不至于對工程的結構安全及使用造成影響。相對于梁板結構而言,墻板結構中發生裂縫的可能比前者要少得多,但在建筑施工中墻體裂縫同樣應得到重視,如果發生裂縫,會導致建筑物發生滲漏或影響結構物的整體性能及抗震性能,并可能使居民造成不安全心理,所以對于墻板結構的裂縫也應引起足夠的重視。

2.墻板裂縫的產生原因

眾所周知,由于墻體混凝土相對梁板部位混凝土的暴露面積要小,水分蒸發的速度相對要緩慢得多,所以因養護等原因而引起的裂縫較少,墻板結構發生的裂縫主要有:溫度裂縫、收縮裂縫、分層縫、冷縫等。

在剪力墻結構中,墻板往往很長。而且結構復雜,由于水泥水化所產生的水化熱在結構中產生的溫度應力很可觀,同時過長的墻板結構容易引起較大的收縮,這些因素都會使墻板產生裂縫。

對于混凝土材料,不受限制的收縮(自由收縮)不會引起開裂,受到限制的收縮(限制收縮)達到一定值時就會引起開裂。引起墻板裂縫的主要因素是收縮、水化熱及降溫引起的拉應力。混凝土由于溫度變化,發生體積變形、膨脹或收縮,當這種體積變化受到約束時,就會產生內應力,這種應力超過了混凝土的抗拉強度,就會引起混凝土開裂。

3.控制措施

3.1原材料的控制

由于在剪力墻中配筋很多、很密,為了保證混凝土在結構中的最緊密填充,應當控制石子的最大粒徑和粗細集料級配。如石子粒徑較大,石子容易卡在鋼筋中間,或鋼筋與模板之間。由于砂漿的收縮比混凝土的收縮大,從而導致在拆模后一段時間在鋼筋的下方會產生裂縫。

砂石料的含泥量必須嚴格控制,當砂石料含泥量超過規定,不僅增加了混凝土的收縮,同時又降低了混凝土的抗拉強度,容易引起裂縫。

由于墻板結構施工中的水化熱及收縮很可觀,所以應盡可能選用低水化熱、低收縮的水泥。一些施工單位為了追求較快的施工進度,盲目使用高早強水泥,但是高早強,必然導致高收縮及水化熱峰的提前出現,這對控制墻板裂縫是很不利的。

3.2從施工組織來來控制

對于±0.000m以上的墻體,出現裂縫的可能是較小的,容易出現的裂縫是冷縫和分層縫。這些都是由于施工組織不合理造成的。在施工中應防止側模的偏移,開始澆注時應加強對墻根部的振搗,以防止產生爛根現象。混凝土的運輸應均勻連續,防止產生冷縫或施工縫。

采用科學合理的施工組織設計,根據混凝土的凝結時間對混凝土的澆注施工及混凝土攪拌站的混凝土供應做合理的協調,使上層混凝土在下層混凝土澆注后3-5h內澆筑(不是控制在下層混凝土的初凝之前)。混凝土的初凝時間并不是混凝土不致出現冷縫的終凝時間,實際上在此時澆注混凝土,上下層混凝土的結合已經很弱,如在混凝土接近初凝之時,對混凝土進行振動,同樣也會在新舊混凝土之間形成一層薄弱層,影響結構的整體性,形成冷縫。

為防止產生分層縫,在澆筑上層混凝土時,搗棒應插入下層混凝土5-10cm,以利于兩層混凝土充分結合。同樣,分層縫的出現也將使混凝土的整體性能降低。

對于箱型基礎中底板上長墻的裂縫往往是難以避免的,這是由于受到底板混凝土外約束的影響,墻體混凝土要收縮,底板約束這種變形,使墻體受到拉應力,導致墻體出現裂縫,這種裂縫往往沿著長墻的全高發生,寬度較小,沿著墻體長度方向上,每隔一定距離便產生。這種裂縫可通過設置溫度鋼筋來克服,通過配置一定數量的溫度鋼筋,并采用細而密的構造鋼筋,使構造鋼筋起溫度鋼筋的作用。同時在底板上外墻混凝土澆筑時,應注意分段施工,合理分段,避免長度過長,應設置溫度伸縮縫或后澆縫。

對墻體的養護效果往往不很理想,在拆除模板后刷上一層養護劑,可防止混凝土內部水分的過度揮發,并應進行充分的澆水養護,以保證水泥的充分水化。

3.3從結構設計來控制

為防止墻板結構的裂縫,在結構設計方面主要應考慮好溫度鋼筋的設計(水平筋),充分利用構造鋼筋的作用以減小墻板結構的溫度應力和收縮應力。

由于引起墻板裂縫的主要因素是水化熱及降溫引起的拉應力,所以必須盡可能減少入模溫度,應分層散熱澆灌,預防激烈的溫、濕度變化,為混凝土創造充分應力松弛的條件。

應避免結構突變,(或斷面突變),產生應力集中,導致應力集中裂縫。當不能避免斷面突變時,如在孔洞和變斷面的轉角部位,由于溫度收縮作用,也會引起應力集中,此時應作局部處理,做成逐漸變化的過度形式,同時加配鋼筋。

3.4配筋對控制裂縫的作用

鋼筋會約束收縮,但不能阻止收縮,它對鋼筋混凝土收縮的約束作用會在混凝土中產生拉應力,在鋼筋內引起壓應力。增加鋼筋數量會減少收縮,但會增加混凝土的拉應力,如果鋼筋很多,約束可能會很大,也足以引起混凝土開裂。

鋼筋混凝土中配筋率對混凝土中自約束有很大的影響。“適當”的構造配筋能夠提高混凝土的極限拉伸,對控制混凝土的溫度收縮裂縫及收縮裂縫有積極的作用。在墻板結構中,采取增配構造鋼筋的措施,使構造鋼筋起到溫度筋的作用,能有效地提高混凝土的抗裂性能。

構造筋的配筋原則應做到“細一點、密一點”。即配筋應盡可能采用小直徑,小間距設計。提高混凝土結構的含鋼率或減小鋼筋直徑都可提高材料的抗裂性能,但減小鋼筋直徑、加密間距要比提高含鋼率效果明顯一些。采用直徑8-14mm的鋼筋和100-150mm間距是比較合理的,結構全截面的配筋率不宜小于0.3%,應在0.3-0.5%之間。受力筋如能滿足變形的構造要求則不再增加溫度筋;構造筋不能起到抗約束作用的,應適當增加溫度筋。

4.結論

1.墻板結構的裂縫主要有收縮裂縫、溫度裂縫、分層縫和冷縫等;

2.應進行科學的施工組織設計,以預防分層縫和冷縫;

3.應嚴格控制混凝土原材料;

4.要充分利用配筋來減小混凝土的溫度應力。

篇3:石膏板吊頂:裂縫防治技術措施

石膏板吊頂裂縫防治技術措施

輕鋼龍骨石膏板吊頂,由于其成本低、易造型、防火性能好、易施工而被廣泛應用于各類工程吊頂上。在滿刷高檔乳膠漆石膏板,會有或大或小的裂縫,在大面積石膏板吊頂上,尤其突出。此裂縫雖不影響功能使用,但卻影響其美觀。在工程驗收中也被列入整改項目。如何防治此裂縫,現就施工角度,談幾點應注意幾個問題及采取相應技術措施:

一、固定吊筋的膨脹螺栓選定位置不對,間距未合模數此類情況主要出現在多孔YKB板樓板上,在確定吊筋間距時,YKB板模數尺寸,部分膨脹螺絲固定點落在YKB板孔內,此時膨脹螺栓膨脹頭在孔內,無法固定,導致此吊頂固定點上下、左右有活動間隙,此吊點看起來是一受力點,實際上,它一旦受力就會變形。如何避免此問題:

1、頂板上彈固定墨斗線時,先找到YKB板交接縫,一般土建施工此處為砼灌縫,第一道線就選用此交接縫。

2、吊點間距在施工規范上要求是900--1200mm,具體施工時,吊點間距可在此范圍內根據YKB板寬度模數來確定,這樣既可避免出現活動吊點情況,又可避免電錘打孔時打斷YKB應力筋,影響YKB板受力。萬一出現固定點落在YKB板孔內,有兩種處理方法:

(1)在周圍適當空間重新打孔。

(2)用50*50鐵板厚3―4mm螺帽擰緊點焊。

二、吊點及掛件節點出現虛假受力情況此類情況主要是由于施工人員素質、技術原因,在輕鋼龍骨吊頂施工中出現此類問題有幾種情況。

1、吊件上膨脹螺栓螺母及固定大吊的螺桿、螺母在絲接時不注意導致螺栓及螺母扭結,絲扣損壞。

2、膨脹螺絲下部掛吊筋,上口未加固定螺母固定。

3、￠6、￠8的吊筋在很多工程中,特別是工程收尾時,購些圓盤鋼筋,讓工人在現場調直,當吊筋用。

4、大吊與主龍骨連接,由于大吊變形或不配套,主龍骨夾在大吊中間,未在大吊底部受力。

5、中掛上與主龍骨連接,下掛副龍骨,其與主龍骨連接,導致主、副龍骨間有活動間隙。

出現以上幾種情況,就會出現已調平的龍骨吊頂在外力作用變為起伏不平,導致覆蓋石膏板產生拉力、變形、裂縫。解決此問題辦法是在結構上施工加以注意和采取些必要措施,出現此類情況危害性較大且不易修復,施工中一定注意。解決此類問題的措施是:

(1)、在栓緊螺栓、母時要順著絲扣緊固,切忌強用力損壞絲扣。

(2)、圓盤鋼筋用作吊桿前,一定要求是合格的新鋼筋且得冷拉或調直后方可使用。

(3)、主、副龍骨掛件及大吊中有變形部分一定在施工中用鋼絲鉗加工,以滿足施工適用要求,不適用或不配合的配件得棄之不用。

(4)、掛副龍骨時,一定得讓主、副龍骨緊貼,掛件與主龍骨連接時,用鋼絲鉗夾緊,讓其連接無活動間隙。