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摘要:基于城市化发展背景下,综合管廊工程建设力度持续加大,核心目的是通过地下综合利用方式,承担着传输各种管线和设施的功能,其安全运行对城市的正常运转具有至关重要的意义。但随着综合管廊工程的使用时间的增长和外部环境的变化,裂缝问题逐渐凸显出来,影响工程结构的稳定性。对此,需施工单位在现场作业中就要加大监管力度,引进先进技术严谨检测,提出针对性的处置措施,为城市基础设施的安全运行提供可靠保障。
关键词:综合管廊工程;裂缝检测;处置措施
引言:综合管廊工程承载着电力、通信、给排水等多类管线的运行。然而,多种因素影响,综合管廊在使用过程中会出现裂缝问题,无法保证管廊的正常使用,还会对管廊内管线的安全运行造成潜在威胁。对此,要积极开展综合管廊工程裂缝检测和处置工作,发现裂缝的存在和分布情况,为后续的处置措施提供科学依据。再综合考虑裂缝的类型、大小、位置等因素,采取科学合理的处置方案,提高综合管廊工程整体质量。
一、综合管廊工程裂缝类型
(一)环向裂缝
环向裂缝通常沿管廊的圆周方向延伸,由于管廊的环向受力不均或材料性能问题引起,在综合管廊结构中较为常见,对结构的整体性和耐久性影响较大。
(二)纵向裂缝
纵向裂缝主要沿管廊的长度方向分布,由于地基沉降不均、施工过程中的温度变化或荷载作用等因素导致。虽然纵向裂缝在结构裂缝中的比例相对较小,但对箱体的结构安全具有控制性影响,特别是当裂缝扩展至关键部位时。
(三)斜向裂缝
斜向裂缝的走向通常与管廊的轴线呈一定角度,由于剪切应力或结构局部受力不均引起,在综合管廊中较为少见,但一旦出现,往往意味着结构内部存在较为复杂的应力状态[1]。
(四)表面裂缝
表面裂缝主要出现在管廊的混凝土表面,由于混凝土收缩、温度变化或施工过程中的操作不当等因素导致,此类裂缝通常深度较浅,对结构安全性的影响相对较小,但可能影响管廊的防水性能和耐久性。
(五)贯穿裂缝
贯穿裂缝是指裂缝从管廊的一个表面贯穿至另一个表面,由于严重的结构变形或外力作用引起,对管廊的结构安全性能影响极大,需要引起足够的重视。
二、成因分析
(一)设计因素
在设计过程中,若对结构的受力分析不准确或计算模型过于简化,导致结构在实际使用过程中出现应力集中现象,从而产生裂缝。或者对于钢筋的布置和混凝土配比的考虑不充分,也会影响结构的抗裂性能。再加上温度、湿度等变化,因温度应力或干缩变形而产生结构裂缝。
(二)施工因素
混凝土浇筑和振捣不均匀,导致混凝土内部存在空隙和缺陷,降低其抗裂性能;模板支撑不牢固或过早拆模,混凝土在未达到足够强度时受到外力作用,从而产生裂缝;施工缝处理不当、钢筋保护层厚度控制不准确等,无法保证工程整体质量[2]。
(三)材料因素
因混凝土原材料质量不合格,如:水泥强度不足、骨料含泥量过高等,影响混凝土的强度和抗裂性能,混凝土配合比设计不合理,如:水灰比过大或过小,降低混凝土的工作性能和硬化后的性能,导致裂缝的产生。
(四)环境因素
温度变化会导致混凝土产生热胀冷缩现象,若结构约束条件不足或温度变化幅度过大,会产生温度裂缝。再加上湿度变化的影响,混凝土出现干缩变形,若湿度控制不当或混凝土养护不足,导致干缩裂缝的产生。
三、裂缝检测技术
(一)超声波检测
超声波检测是一种广泛应用于综合管廊工程裂缝检测的非破损性测试方法。其原理是利用超声波在混凝土中的传播特性,通过测量超声波在混凝土中的传播速度、衰减程度等参数,判断混凝土内部是否存在裂缝,适用于对大型综合管廊结构进行快速、准确的裂缝检测[3]。通过分析具体信号,判断裂缝的位置、宽度和深度等参数,为预防裂缝提供可靠依据。
(二)红外热像检测
红外热像检测是一种利用红外热像仪对综合管廊结构表面温度分布进行测量的裂缝检测方法。当混凝土结构中存在裂缝时,裂缝处的热传导性能会发生变化,导致裂缝处的温度与其他部位存在差异。通过红外热像仪捕捉温度差异,直观地显示出裂缝的位置和分布情况。
某城市综合管廊工程在投入使用后不久,出现管道渗漏和保温层脱落等问题。为查明原因并制定有效的处置措施,采用红外热像检测技术对管廊进行全面检测。一方面,对管廊的外表面进行红外热像扫描,对比分析不同部位的温度分布,发现部分区域的温度明显高于其他部位,形成明显的温度异常区域,主要集中在管道连接处、转角处以及保温层脱落的部位。另一方面,根据红外热像检测的结果,制定针对性的处置措施,对于管道内壁受磨损或腐蚀的部位,采用压力注浆法进行加固处理;对于保温层脱落的部位,重新保温处理。经过处置后,管廊的渗漏和保温问题得到有效解决,确保管廊的正常运行和城市的安全运行。
(三)数字图像处理技术
数字图像处理技术是一种基于图像处理算法的综合管廊工程裂缝检测方法。该方法通过采集综合管廊表面的图像,利用图像处理算法对图像进行预处理、分割、特征提取等操作,准确识别裂缝的位置和形态。通过结合机器学习或深度学习算法,该技术对裂缝类型的自动分类和识别,提高检测的准确性和效率。
四、处置方法与措施
(一)表面封闭法
表面封闭法是一种针对综合管廊工程表面微小裂缝的处置方法。通常通过涂刷、喷涂或刮涂的方式,将专用的裂缝封闭材料(如:环氧树脂、聚合物砂浆等)直接应用于裂缝表面,以封闭裂缝并防止水分和有害物质的侵入。在实施阶段需对裂缝清洁和干燥处理,确保封闭材料能够牢固附着。
(二)压力注浆法
压力注浆法是一种针对综合管廊工程中较宽或深层裂缝的处置方法。利用注浆设备将专用的注浆材料(如:水泥浆、环氧树脂浆等)在压力下注入裂缝内部,以填充裂缝并恢复结构的完整性和强度[4]。先对裂缝进行钻孔或开槽处理,以便注浆材料能顺利进入裂缝内部;然后,选择合适的注浆设备和注浆材料,并按照施工要求进行注浆操作;最后,注浆过程中,控制注浆压力和注浆量,确保注浆材料能够充分填充裂缝并达到预期的处置效果。
(三)粘贴加固法
粘贴加固法是一种通过粘贴增强材料(如:钢板、碳纤维布等)加固综合管廊工程裂缝部位的方法,有效提高结构的承载能力和抗裂性能,特别适用于对结构强度和刚度要求较高的部位。实施粘贴加固法时,要先对裂缝部位进行清理和预处理,确保增强材料能够牢固粘贴,并根据加固需求和结构特点选择合适的增强材料,按照施工要求进行粘贴操作,注意增强材料的铺设方向和层数,以及粘贴质量和粘贴面的平整度等因素,有效减少综合管廊工程裂缝的发生。
结语:
结合上述内容分析,了解综合管廊工程裂缝的类型、成因、检测技术及处置方法,有针对性地选择合适的检测方法和技术手段,能提高检测的准确性和效率,还为裂缝的定性和定量分析提供有力支持。另外,在裂缝处置方面,采用表面封闭法、压力注浆法和粘贴加固法等方法,结合工程特点和实际情况制定针对性的处置方案,有效预防裂缝问题的方式,提高综合管廊工程的安全性和耐久性。
参考文献:
[1]陈峰,李勇,潘琳锋等.综合管廊结构混凝土裂缝成因及处理工艺[J].工程建设与设计,2023,(20):141-143.
[2]薛振勇.高压注浆法在综合管廊裂缝修补中的应用[J].价值工程,2023,42(07):107-109.
[3]梅源,张雨童,袁一力等.地下综合管廊穿越地裂缝的力学响应及预警标准研究[J].安全与环境学报,2020,20(04):1295-1304.
[4]喻新强,肖明清,袁骏等.苏通GIL综合管廊长江隧道工程设计[J].电力勘测设计,2020,(07):2-7.