南水北調某段渠道襯砌混凝土裂縫的形成與控制及修復

高 樺（中鐵十六局集團有限公司，北京 100018）

前言

混凝土是現代工程建設中最主要的建筑材料。在水工工程中，混凝土的應用更具有體積大、要求高的特點，但混凝土中產生裂縫是施工中經常遇到的一項技術難題，筆者通過南水北調中線一期工程總干渠某段工程的實踐，分析混凝土明渠中裂縫產生的原因，結合工程具體條件，提出了明渠混凝土裂縫的預防控制措施和修復方法。

1 工程概況

南水北調中線一期工程總干渠某段總長5600m。渠道過水斷面采用混凝土襯砌梯形斷面，渠道襯砌混凝土厚度有80mm和100mm兩種，渠道設計水深8.0m，渠道底寬10.5～19.0m，混凝土強度等級為C20。渠道混凝土施工采用混凝土襯砌機施工渠坡，攤鋪機施工底板，混凝土工程量約為40952m3。

2 裂縫產生情形

2.1 施工條件

施工時間為2013年5月，氣溫30°C，風力2～3級。

2.2 施工順序

混凝土渠道施工以“左坡、左底板”、“右坡、右底板”的組合，先渠坡后底板，從兩端兩側共同進行澆筑，底板滯后渠坡一段。

2.3 裂縫狀況

出現裂縫的時間集中在混凝土澆筑（終凝）完成后7小時到3天之間。大部分裂縫深度較淺，最大寬度小于0.2mm，多數呈不規則形，但個別區域的左岸，集中大面積出現裂縫，寬度個別大于0.2mm。裂縫長度長短不一，連續幾板混凝土達30m左右，2m以上的裂縫總數在25條以上。從整體分布看，裂縫有規律的出現在整個坡面，坡面中間略多。從裂縫的走向看，大部分為平行于渠道中心線的縱向裂縫，約占90%以上。未發現裂縫處有滲水現象。

3 原因分析

經對裂縫的分布狀態和裂縫寬度深度的綜合分析，渠道混凝土出現的裂縫的主要原因包括：

3.1 失水較快。渠道混凝土厚度較小，只有100毫米，混凝土基面灑水濕潤不夠，襯砌工序全部完成后，沒有及時覆蓋，混凝土表面及底部均在短時間內大量失去水分。

3.2 運輸、澆筑間隔時間過長，環境溫度高。經查閱現場施工資料，實際測得的混凝土溫度最高達36度，混凝土入倉溫度遠遠高于規范要求的入倉溫度28℃。水電工程相對其它行業混凝土工程對溫度的控制要求更為嚴格。因此造成混凝土坍落度損失過大，混凝土性能變差。

3.3 切縫時間。若切縫時間過短，則混凝土未完全達到終凝狀態，人員、切縫機施工會影響混凝土強度，但若切縫不及時，混凝土表面就會出現應力集中，當拉應力超出混凝土的抗裂能力時，就會出現裂縫[1]。

3.4 溫度變化。.施工時正值春夏交替，晝夜溫差較大，白天溫度較高，夜間溫度較低，大溫差使表面迅速收縮產生拉應力造成裂縫。

4 裂縫的預防和控制

由于裂縫的存在會使混凝土耐久性受到影響，因此在施工中要避免裂縫的出現，對已出現的裂縫要控制其繼續發展，對超過規范要求的裂縫要進行修復處理。根據工程實際中存在的裂縫進行分析，應在以下幾方面對裂縫進行預防和控制。

4.1 材料選用

合理選用水化熱低、干縮性小的水泥，控制進入攪拌站的水泥儲存罐水泥溫度，從而降低水泥水化熱、減少混凝土收縮和降低澆注溫度。嚴格按照設計施工配合比施工，根據現場澆筑條件、集料供應情況和氣候條件隨時進行調整。通過改善骨料級配，摻加粉煤灰，加減水劑、引氣劑或塑化劑等措施，盡可能減少單位用水量和水泥用量[3]。

4.2 施工養護

渠道混凝土澆筑前，確保基面充分濕潤，防止混凝土通過基面造成的大量失水，混凝土襯砌澆筑完成后在1小時之內及時覆蓋，避免曝曬時間過長，防止混凝土表面水分的損失。渠道施工現場可用土工模覆蓋，既隔熱、保水，而且施工現場也具備條件。

對于混凝土的溫度控制要按標準要求及時對環境溫度、原材料溫度，混凝土出機口和入倉溫度進行監控。為達到標準規定的入倉溫度，可充分利用夜間、早晚施工，罐車外包隔熱遮陽罩，采用低溫水、加碎小冰塊等措施。

合理掌握切縫時間也是預防混凝土裂縫的主要措施。按照以混凝土強度達到1MPa-5MPa進行施工，但現場切縫時間由于施工方法和溫度濕度的不同，混凝土強度達到 1MPa-5MPa的時間有差異，根據現場反映情況和現場積累的一些實際經驗，混凝土入倉后7小時到24小時之內切縫較為合適[2]。

對于混凝土，尤其是渠坡混凝土養護至關重要，主要方法為及時覆蓋、保濕、定時澆水。采用土工模覆蓋，充分保證了混凝土硬化過程中較為合適的溫度和濕度，并會在覆蓋的土工模上形成凝結水，對預防混凝土產生裂縫極為有利。

5 裂縫的修復

根據滲水試驗和調查研究表明，裂縫寬度小于0.05mm時對滲漏沒有影響，無需修補，當裂縫寬度大于0.2mm時對滲漏有較大影響，必須修補。本工程中混凝土渠道存有的個別裂縫寬度大于0.2mm，雖經檢測為非貫通型裂縫，對整體渠道安全不產生影響，但對結構的耐久性存在不利的影響。因此對于渠道中大于0.2mm的個別裂縫應進行密閉修復處理[6]。

修補材料主要有環氧樹脂及改性環氧樹脂，修補方法有表面處理法、灌注法和填充法。結合本工程實際，采用壓力灌注改性環氧樹脂的方法進行修復。灌注法是把漿液用壓力方法注入裂縫根部，使構件整體性、耐久性和防水性得到加強和提高[5]。

6 結語

渠道混凝土澆筑施工具有時間跨度大，野外條件不利，質量控制要求嚴格的特點，而混凝土中裂縫問題是建筑工程中的常見病和多發病，形成原因復雜多變，受到材料選擇、結構設計、施工工藝及環境條件等因素的影響，應根據工程實際具體問題具體分析。本工程結合施工現場條件，充分考慮了上述因素，較好的控制了后續施工中裂縫的出現，已有裂縫的修復效果也已能夠滿足結構的正常使用要求，從而確保了施工質量和速度，保證了整體工程的順利完成。

[1]GB50164-2011.混凝土質量控制標準[S].

[2]GB50204-2002.混凝土結構工程施工施工質量驗收規范[S].

[3]DL/T5144-2011.水工混凝土施工規范[S].

[4] NSBD 8-2007.渠道混凝土襯砌機械化施工質量評定驗收標準[S].

[5]南水北調中線干線工程混凝土結構質量缺陷及裂縫處理技術規定[S].

[6]南水北調中線干線工程混凝土常見質量缺陷處理作業指導[S].

[7] NSBD5-2006.渠道混凝土襯砌機械化施工技術規程[S]