渠道襯砌薄壁素混凝土板裂縫成因分析及控制措施

王金鳳，楊建春（中國水利水電第八工程局有限公司，湖南　長沙　410000）

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渠道襯砌薄壁素混凝土板裂縫成因分析及控制措施

王金鳳，楊建春（中國水利水電第八工程局有限公司，湖南長沙410000）

南水北調引江濟漢工程渠道為大型渠道，渠道底寬坡緩，坡面襯砌為12cm厚C20薄壁混凝土，多采用機械化或人工現澆混凝土施工。薄壁素混凝土板抗拉性能弱極易易產生裂縫，混凝土板裂縫的預防和控制是渠道襯砌工程的重點和難點。本文以南水北調引江濟漢工程為例，通過對混凝土裂縫類型及成因分析，提出有針對性的處理方法和預防措施，為今后類似工程混凝土裂縫的預防及處理提供參考。

渠道襯砌；薄壁素混凝土板；裂縫；施工技術

1　引言

引江濟漢工程渠道襯砌混凝土板具有厚度薄、面積大、屬于薄壁剛性結構的特點，決定其既有常規混凝土抗拉強度較低、易出現表面裂縫甚至貫穿裂縫的共性，又有適應拉伸變形和不均勻沉降能力差的突出特點，裂縫一旦形成，很難自身愈合，裂縫的出現極大的影響渠道防滲效果和結構耐久性。如何預防和減少裂縫的產生、并對已產生的裂縫采取有效處理措施是引江濟漢工程渠道襯砌的重點研究課題。

2　工程概況

南水北調中線一期引江濟漢工程全長67.23km。設計為1級干渠，渠道以通水為主，兼顧灌溉與通航兩種功能。渠道過水斷面為梯形斷面，渠底寬56.16～60.0m。邊坡坡比為1：2.0～1：3.0。襯砌坡長16.21～22.93m，渠道采用C20W6現澆混凝土襯砌，渠底襯砌厚8cm，邊坡襯砌厚12cm，底部為15cm厚砂石墊層。渠道邊坡坡腳設置混凝土腳槽，頂部設置混凝土鎖口石。渠道底板及護坡上設φ5cm排水孔。渠道橫向每隔12m設置寬2cm通縫，每隔4m設置一條半縫，渠坡縱向全部為半縫；半縫寬度為1cm，深度為3cm。

圖1　渠道襯砌混凝土斷面圖

3　裂縫形態及分類

渠道襯砌裂縫的形態很多，有橫向、縱向、斜向、環形、放射形，有貫穿裂縫、表面裂縫等，分布于渠道板面的位置不同，發生的時間不同，經詳細調查和統計分析將襯砌裂縫分為以下幾類：

（1）Ⅰ類裂縫

貫穿裂縫，形狀規則、裂縫長度一般較長（0.5～12m）、縫寬多大于2mm，主要發生在混凝土澆筑完成后3～5d甚至更長時間，平面分布呈現兩側護坡及切縫和鎖口石周邊較多、底板較少且橫向縱向均有的特點（如圖2～3）。

（2）Ⅱ類裂縫

表面裂縫，形狀不規則、裂縫寬度不均且裂縫長短和深淺不一，一般在混凝土澆筑完成后的1～3h內產生。橫縱相接呈網狀分布，護坡坡面較多（如圖4）。

（3）Ⅲ類裂縫

表面裂縫，裂縫深度較淺、走向無規律，縫寬一般小于2mm，多發生在混凝土澆筑后一周左右，呈放射狀、排骨狀或網狀，護坡坡面較多（如圖5）。

圖2　切縫位置橫向貫穿裂縫

圖3　鎖口部位縱向貫穿裂縫

圖4?、蝾惲芽p

圖5?、箢惲芽p

（4）Ⅳ類裂縫

此類裂縫多發生在低溫季節，裂縫周邊混凝土疏松、表面砂漿剝離、骨料裸露，多發生在底板伸縮縫和受潮部位。

圖6?、纛惲芽p

4　裂縫成因分析

渠道混凝土裂縫產生的主要原因和出現頻次見表1。

表1　渠道襯砌混凝土裂縫分類統計表

通過對裂縫進行統計、描述和分析，渠道混凝土裂縫成因見圖7。

圖7　裂縫產生主要原因分析魚刺圖

影響混凝土裂縫產生的主要原因如下：

（1）基礎不均勻沉降；

（2）施工工藝影響；

（3）混凝土養護不到位、切縫不及時；

（4）混凝土配合比影響；

（5）大風、高溫等環境影響。

5　防止裂縫出現的預防措施

5.1嚴控渠道開挖成型或回填料壓實度

嚴格控制渠道開挖成型質量，尤其是超欠挖及開挖平整度，對坡面局部出現的欠挖采取人工開挖平整，對局部出現的超挖引起的松軟基礎，人工挖除后在鋪設墊層前對地基進行夯實和加固。嚴控渠堤回填料壓實質量，確保壓實度滿足設計要求，對渠道與建筑物交叉部位機械無法碾壓部位進行人工分層夯實。渠道填方段在達到沉降期后進行混凝土襯砌。

5.2完善施工工藝對砂石墊層進行壓實

渠道襯砌混凝土下設15cm厚砂石墊層，由于砂石墊層設計無壓實度要求，松鋪砂石墊層在混凝土澆筑時產生一定的沉降量，松鋪墊層施工工藝易發生不均勻沉降，進而造成混凝土澆筑后極易產生裂縫。為解決此問題，現場采取改善砂石墊層施工工藝，增加墊層壓實工序，采用平板振搗器對砂石墊層進行壓實，可極大程度的減少松鋪砂石墊層對混凝土面板質量的影響。

5.3改善混凝土養護方法、加強養護

混凝土初凝前采用噴灑養護劑的方式對未達到初凝的混凝土進行養護，初凝后的養護調整為鋪設土工布灑水養護，確?；炷琉B護到位，從而降低混凝土水化熱升溫，以減少裂縫產生。低溫施工季節，采取鋪蓋保溫膜及養護毯進行保溫養護。

5.4及時切縫

切縫在襯砌板初凝后、混凝土表面具備切縫機操作條件時及時進行，在當日平均氣溫達到28℃時，切縫時間由混凝土澆筑完成后18h調整為13h開始切縫，當日平均氣溫在20℃時，切縫時間由混凝土澆筑后30h調整為23h開始切縫，并根據現場條件進行適當調整。

5.5改變混凝土配合比

對襯砌混凝土配合比進行優化調整，摻加適量減水劑，適當提高混凝土塌落度和砂率，在確?；炷临|量的同時提高和易性，以有利于現場施工和現場質量控制（如表2）。

表2　渠道襯砌混凝土設計配合比優化前后對比表

5.6合理調整施工時段

高溫季節襯砌混凝土盡量選擇早晚或者夜間澆筑，白天氣溫較高、日照較強時段進行倉面準備工作。同時，采取骨料降溫、設防雨遮陽棚等措施，以降低混凝土入倉溫度。

大風天氣施工時，適當調整混凝土用水量，增加混凝土出機口的坍落度1～2cm。正在襯砌的作業面及時收面并立即養護，對已經襯砌完成段及時覆蓋養護。

6　裂縫處理措施

縫寬≤0.4mm的裂縫，進行表面涂抹法處理，采用水泥基滲透結晶型防水材料或水泥基柔性防水材料對裂縫表面進行涂抹處理。

縫寬≥0.4mm的裂縫，由于裂縫較寬，進行鑿槽嵌縫處理。嵌縫材料有水泥砂漿、水泥基柔性防水材料或聚硫密封膠等。

對于貫穿性裂縫，或裂縫較多的混凝土板，根據裂縫走向，垂直于伸縮縫劃線，對直線范圍內的混凝土板切割拆除。并對基礎進行清理后，重新澆筑混凝土。

7　取得效果

通過采取以上預防措施，混凝土裂縫得到了有效的控制，尤其對Ⅰ類和Ⅱ類裂縫改善效果顯著。經觀察新澆筑的混凝土Ⅰ類裂縫已基本消除，Ⅱ類裂縫明顯減少，Ⅲ、Ⅳ類裂縫有所減少，裂縫預防取得了良好的效果。

針對不同裂縫采取有針對性的處理措施，裂縫處理后均達到設計要求。

8　結語

混凝土裂縫產生的原因很多，且裂縫也是混凝土澆筑施工中普遍存在的一種現象，尤以渠道薄壁混凝土為突出。裂縫不能完全避免但通過采取一系列的措施可以在很大程度上減少裂縫的發生，南水北調引江濟漢工程通過對裂縫成因的調查分析，提出有針對性的預防措施和裂縫處理措施，并對現場施工工藝、施工程序及混凝土配合比等進行優化調整和完善，取得了較好的效果，可為類似工程提供的值得參考和借鑒的經驗。

［1］胡長明，高承恩.南水北調渠道襯砌裂縫的成因與處理的探討［J］.四川水利，2011（14）.

［2］《渠道混凝土襯砌機械化施工技術規程》（DSBD5-2006）［S］.

［3］曹為民，劉世煌，曹雪玲.混凝土結構質量缺陷及裂縫處理技術規定（試行）［S.南水北調中線工程建設管理局，2007.

［4］張躍松.南水北調渠道混凝土襯砌施工技術［N］.華北水利水電學報，2010（10）.

王金鳳（1985-），女，工程師，本科，主要從事水利水電工程方面工作。

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2095-2066（2016）12-0082-02

2016-4-2