渠道砼板沉降縫處治方案分析及施工探討

桂長興

（中智建設集團有限公司，江西 鷹潭 335000）

砼板是輸水工程渠道中的基礎所在。依據既往經驗，輸水工程渠道砼板容易受相關因素影響，而出現沉降縫問題。這類問題的形成，不僅會破壞砼板完整性，還容易干擾輸水工程的正常運行。因此，探討渠道砼板沉降縫的處理方法具有一定必要性。

1 工程概況

江西省某輸水工程屬于小型引水渠道工程，其用途以周圍農田、草場灌溉用水為主。該工程設計最大引水流量為1.50 m3/s～3.0 m3/s，實際最大引水流量參數為2.6 m3/s；設計加大流量參數為0.8 m3/s～2.4 m3/s；實際加大流量參數為1.5 m3/s；設計最大排澇流量為3.5 m3/s，實際最大排澇流量參數為3.8 m3/s。

該小型輸水工程渠道全長總計11.5 km，渠道沿線共有22 座渠系建筑物（12 座橋+10 座渠道分水閘）。工程渠道均采用砼板，砼板施工方法為混凝土現澆襯砌法。渠道砼板涉及邊坡板、底板兩類，二者厚度分別為10 cm、45 cm～55 cm（渠頂部分為45 mm，渠底部分為55 cm）。該輸水工程變形縫設置狀況：渠道底部、邊坡砼板均按照4 cm 間隔，設置伸縮縫。伸縮縫內采用L-1400 型號聚乙烯閉孔板材料進行防滲處理。

該輸水工程渠道施工期間，因部分渠段位置調整，造成工程渠線地質、地形改變。在該輸水工程試運行期間，發現渠道4 處砼板出現沉降現象，其中，1 處沉降縫位于邊坡板，沉降縫寬度為4.2 mm；另外3 處沉降縫位于底板，沉降縫寬度分別為3.8 mm、6.2 mm、11.4 mm。

2 渠道砼板沉降縫處理方案

2.1 沉降部位處理

在輸水工程中，不同渠道砼板位置的受力狀況、防滲止水要求存在一定差異[2]。因此，在構建工程沉降部位的處理方案時，應注意結合沉降縫的分布位置特征，選定不同措施進行處理，以保障砼板沉降縫問題的處理效果。

對于位于渠道邊坡板與底板夾角處的沉降縫，可制定如下處理方案：按照預處理沉降縫（擴大縫隙）后使用修補材料的流程，達成沉降縫修補目的。通常情況下，如夾角處的沉降縫屬于大裂縫，則需按照厚度5 cm～8 cm、寬度3 cm～5 cm 的標準（具體參考沉降縫尺寸設置），于原沉降縫處作出一個適宜的修補砼槽；如該位置的沉降縫屬于小裂縫，則可按照厚度3 cm、寬度2 cm 的標準，開展局部砼槽設置處理。

對于位于邊坡板原有伸縮縫區域的沉降縫，可按照模式設置這類沉降縫的處理方案：先清除伸縮縫內L-1400 型號聚乙烯止水材料，后采用性能良好的彈性環氧止水材料進行補充。根據既往經驗，在分布于邊坡板伸縮縫區域的沉降縫處理中，不同寬度沉降縫的處理要求見表1。

表1 不同寬度沉降縫的處理要求

2.2 沉降值計算

以該輸水工程底板出現的6.2 mm 寬沉降縫為例，按照如下流程計算其沉降值：

按照如下公式，初步確定砼板底應力N：

N=（M+G）/A=（722.5+1.35）/1.35=536.19 kPa

式中：M 指代基礎受力參數；G 表示砼板及砼板以上壓力參數；A 表示砼板底面積。

隨后按照如下參數確定砼板底的均布壓力P（均）：

式中：fn指代砼板所處位置地基承載力特征值，取300 kPa；βn則指代砼板中心壓力參數。

根據如下方法，確定砼板頂部附加荷載Q（頂）：

式中：Qi表示砼板頂部荷載值；Ni表示砼板底自重應力；Aφ表示砼板截面積參數。

依據上述信息，可將砼板的沉降量參數S 確定為：

式中：Ψ 表示砼板沉降經驗系數，為常量，取1.0；Nzi表示水平面范圍內，砼板以下第i 層土1/2 處厚度所產生的附加應力之和（方向：豎向）；Nzci表示砼板壓力對應力計算點砼板平面以下砼板以下第i 層土層1/2 厚度位置產生的壓力參數；Esi表示第i 計算土層的壓縮模量參數，為砼板上土自重壓力至土自重壓力加附加壓力作用時產生的壓縮模量。

2.3 非沉降部位保護處理

在輸水渠道砼板沉降縫問題處理中，非沉降部位的處理方法需結合沉降縫的形成原因制定。如沉降縫問題主要與止水材料性能不佳有關，嚴格按照更換新止水材料方案，加強對非沉降部位的保護。

1）邊坡板與底板縱向伸縮縫處理。針對位于渠道邊坡板及底板間的所有伸縮縫，選擇性能更佳的防水材料實施縱向伸縮縫保護。如可運用新型彈性環氧材料，替代輸水工程渠道縱向伸縮縫中的原有止水材料[3]。該材料的性能見表2。處理方法為：分別于邊坡板、底板兩方向，按照不低于5 cm 標準，于伸縮縫表面加用一層厚度在1.5 mm～2.0 mm 范圍內的彈性環氧防水材料。

2）邊坡板間橫向伸縮縫處理。根據既往經驗，在渠道砼板施工中，相對于縱向伸縮縫而言，橫向伸縮縫所在區域出現沉降縫問題的風險更高。基于上述狀況，可按照如下模式，加強對橫向伸縮縫的保護：清除伸縮縫表面原有防水材料后，徹底清除伸縮縫內殘留雜質，隨后重復于伸縮縫區域開展2 次新型防水材料回填（刷涂）施工。

表2 新型彈性環氧防水材料的性能

而如沉降縫問題與施工期間出現的異常沉降問題有關，則可結合施工需要，合理確定是否將原有止水材料替換為新止水材料。

3 輸水工程渠道砼板沉降縫施工分析

3.1 前期準備

全面收集輸水工程渠道砼板沉降縫相關資料，做好前期施工人員、防水材料、修補設備等的準備工作。在施工人員準備方面，應確保開展沉降縫修補施工的施工人員經過專業培訓，且培訓考核結果合格。基礎準備完成后，再次評估所準備用品是否有遺漏。

3.2 基面處理

1）非沉降部位基面。按照沉降縫處理方案中設置的處理方法，針對渠道橫向伸縮縫、縱向伸縮縫進行基礎基面清理。其中，縱向伸縮縫僅清除表面雜物即可；而在橫向伸縮縫基面處理施工中，施工人員需于預先清除伸縮縫內殘留原有止水材料基礎上，開展雜物清除及檢查工作。

2）沉降部位基面。出現沉降縫的基面，根據沉降縫尺寸、位置分布特征，開展施工：位于邊坡板、底板間的伸縮縫，以砼槽構造工具，于原沉降縫周圍制作適宜尺寸的砼槽（視沉降縫尺寸確立）。砼槽形成后，施工人員需仔細清除槽內殘留雜質，以避免影響后續防水施工質量。而對于分布于橫向施工縫區域的沉降縫問題，徹底清除位于伸縮縫內的止水材料。伸縮縫上部、下部止水材料的處理范圍參照表1 中的要求完成。

3.3 回填防水材料

基面處理完成后，將事先拌制好的新型彈性環氧防水材料回填于渠道砼板表面。根據是否有沉降縫，確定防水材料的使用范圍。在實施新型防水材料回填施工時，需在沉降縫表面均勻涂抹一層環氧防水材料。在這一環節中，需結合前期制定的沉降縫處理方案，確定環氧防水材料的厚度及回填范圍面積參數。

3.4 施工檢查

在渠道砼板伸縮縫、沉降縫表面涂抹一層新型環氧材料后，需檢查回填施工狀況。重點檢查防水材料回填均勻程度、厚度、寬度（面積參數）是否符合處理方案要求等。檢查無誤后，對于需回填2 層新型環氧防水材料的區域，間隔8h 后（夏季防水層施工間隔標準），再次規范開展回填施工，直至渠道砼板表面形成完整防水層后，停止施工。

3.5 質量檢驗

在輸水工程渠道砼板施工中，沉降縫的形成涉及多種因素。對于已經出現沉降縫問題的砼板進行修補處理后，如修補不當，仍然可能再次形成沉降縫問題。對此，需在沉降縫修補完成后，針對修補施工區域開展質量檢驗，具體檢驗方法及標準如下：

1）防水層表面肉眼檢驗質量標準。對于采用涂抹防水材料形成的防水層，施工完成后，需經檢查確認防水層表面有無局部起皮、縫隙、鼓泡等相關質量問題。如經檢查確認防水層薄厚均勻，且表面平整度良好，提示防水層施工質量較為可靠。

2）取樣檢驗方法。在防水層厚度質量檢驗中，可通過隨機取樣方法，在防水層各區域，利用游標卡尺等相關檢測設備開展厚度測定。確認砼板防水層施工合格的標準為：取樣區域防水層最薄參數≥預設厚度參數的90%。如未達到上述標準，施工單位需針對渠道砼板各區域進行返工。

3）蓄水檢驗方法。與其他工程砼板的施工要求不同，輸水工程渠道砼板所處的特殊環境決定了其對沉降縫處理的要求更高。為保障沉降縫防水施工質量，可在防水層施工結束（干燥）48 h后，在處理區域開展為期24 h 的蓄水試驗。經蓄水試驗處理后，如原沉降縫區域無滲漏問題，提示沉降縫修補施工處理效果可靠。

4 結論

綜上，加強渠道砼板沉降縫的原因分析及施工處理具有一定現實意義。為了改善沉降縫問題帶來的不良影響，可結合砼板局部沉降縫狀況，合理設置沉降現象處理方案，并通過對各類修補、處理技術的應用，恢復渠道砼板完整性。此外，在后續輸水工程管理中，還應做好砼板沉降縫的預防，以此保障輸水工程的正常運用。