渠道襯砌凍脹破壞性裂縫處理技術

洪 儒

（河南天地工程咨詢有限公司，河南 信陽 464000）

趙口引黃灌區二期工程是國務院確定的172項節水供水重大水利工程之一，也是河南省實施“四水同治”開工建設的十大水利工程之一。趙口引黃灌區規劃設計灌溉面積587萬hm2，是全國第四、河南省第一大灌區，同時被確定為重點建設項目。趙口二期總投資38.88億元，將在現有工程基礎上，建設灌區灌排工程系統和配套工程， 解決灌區農業灌溉和農村生活工業用水要求。 工程位于豫東平原， 總工期32個月，共建設渠道31條，治理河道28條，設計灌溉面積220.500萬hm2，年引水量2.37億m3。 工程建成后，可改善灌溉面積56萬hm2，新增灌溉面積79萬hm2，全面提高糧食綜合生產能力， 形成以引黃渠道和河流水系為骨架的輸水網絡，改善區域水生態環境，實現“一渠清水潤豫東，四水同治澤中原”的美好愿景。

1 渠道襯砌凍脹破壞性裂縫成因

2020年12月28日至2021年1月9日，趙口引黃灌區二期工程通許縣項目區日最低氣溫為-3℃～-14.10℃，開封市祥符區日最低氣溫為-1℃～-10℃，杞縣日最低氣溫為-2℃～-13.60℃。工地現場出現連續低溫，且日最低氣溫達到30年以來最低值，渠道混凝土襯砌板基土受渠坡土體含水量變大及渠坡地層黏性土透鏡體夾層的影響，產生凍脹。 導致襯砌板混凝土達到齡期的時間延長，抗裂能力增長緩慢，且基土凍脹量變大，分布不均勻。 由于不均勻凍脹導致混凝土產生拉應力且超過原混凝土設計抗拉強度，最終在此拉力的作用下造成襯砌板混凝土裂縫。

2 渠道襯砌凍脹破壞性裂縫預防

2.1 襯砌板坡腳增設誘導縫

通過對現有渠道凍脹裂縫位置的量測及統計，結合地勘變異性黏性土透鏡體夾層位置，對已施工渠段渠坡襯砌板坡腳設置一處縱向誘導縫，分縫位置距離渠底式齒墻頂部坡面以上50cm。 誘導縫為切割機切縫， 成型深度≥7cm， 成型寬度≥2cm。 成型后在縫內填設聚乙烯閉孔泡沫板。切縫應在襯砌板混凝土澆筑完成2～3d內完成，如遇晝夜溫差大于10℃或寒潮天氣出現時切縫時間應相應延遲。

2.2 渠道襯砌伸縮縫間距縮短

渠坡襯砌橫向伸縮縫間距由原設計4m調整到3m， 縱向伸縮縫沿渠坡斜長間距一般由小于5m變為小于4m，伸縮縫宜采用立模澆筑預留通縫，若采用后切縫時，伸縮縫下部可設置木板等措施，切縫深度最大為混凝土板厚的0.90倍。 對于全斷面襯砌渠段，縫內填塞閉孔泡沫塑料板。 對于后期施工的渠道混凝土襯砌， 施工過程中應采取有效措施，避免雨水、養護水等外水匯入渠坡排水體并進入板下土體，考慮到施工的復雜因素，為有效疏干渠坡襯砌板下土體積水，排水體水平設置，并適當下移至坡腳分縫位置，該排水體順水流方向位于板塊中間位置。 排水體采用無砂混凝土排水體，排水體下鋪設土工布。

渠道襯砌伸縮縫間距縮短及襯砌板坡腳增設誘導縫都是為了有效適應襯砌板基土凍脹變形，從而對上述變形引起的破壞性裂縫做出有效預防。

3 渠道襯砌凍脹破壞裂縫分級及相應處理技術

根據裂縫寬度不同，采用不同的處理措施：對裂縫使用裂縫測寬儀進行量測， 縫寬≤0.50mm的裂縫，不再進行處理；對0.50mm＜縫寬≤lmm的裂縫進行開“U”形槽，采用聚氨酯密封膠嵌縫處理；縫寬＞lmm的裂縫，采用打磨混凝土凹槽，涂刷聚脲處理。

3.1 針對0.50mm＜縫寬≤1mm的裂縫處理

首先使用開鑿工具，沿裂縫方向開“U”形槽（寬5mm，深5mm），成槽后沿著裂縫兩側各2.50cm、裂縫端部各5cm，總寬5cm劃線，對表面打磨整平，清理表面及縫內雜物及雜質， 用清潔的壓力水徹底沖洗、濕潤，確保施工面干凈、潮濕。 如果有油污、孔洞等要進行清洗、修補處理。 作業期間為避免對工作面外造成污染，保持混凝土面的整潔，沿著裂縫兩側各2.50cm、裂縫端部各5cm，總寬5cm邊緣黏貼遮蔽保護膜，應黏接牢靠，且嚴禁侵占工作區域。 后兩側貼膠帶（表面處理寬度以外，防止污染混凝土表面）。

上述工序就緒后，涂刷界面劑（底涂）和配制涂料，在槽內回填聚氨酯密封膠（2次，間隔時間根據材料固化時間具體確定） 直至材料與兩側混凝土表面平齊，最后在表面涂刷聚氨酯密封膠封閉，裂縫兩側各2.50cm，總寬5cm，裂縫端部各5cm，厚度≥1mm，待聚氨酯固化后進行檢驗及驗收。 由于聚氨酯密封膠特性要求施工環境溫度不宜低于5℃，不宜高于40℃。且雨天不得施工，四級以上風力不宜施工。 同時，在材料固化前，應采用有效措施（如薄膜覆蓋等）防止塵土、沙礫、垃圾等污物吸附、粘連到聚氨酯密封膠表面。應對未固化成型的聚氨酯密封膠進行保護，保證其整體性及均勻性，防止對其挫傷、磨損，且避免人為踩踏。

3.2 針對縫寬＞1mm的裂縫處理

首先沿裂縫畫線（裂縫兩側各2.50cm、裂縫末端各5cm，總寬度≥5cm），再使用打磨工具，對裂縫兩側各2.50cm、裂縫末端各5cm范圍內的混凝土打磨，形成深度1mm、總寬度為5cm的凹槽。

成槽之后，對裂縫兩側各2.50cm、裂縫端部各5cm范圍內進行打磨整平，清除范圍內表面和縫內的污物及雜質，用清潔的壓力水徹底沖洗、濕潤，確保施工面干凈、潮濕。如果有油污、孔洞等要進行清洗、修補處理。作業期間為避免對工作面外造成污染，保持混凝土面的整潔， 沿著處理范圍邊緣粘貼遮蔽保護膜，應粘接牢靠，且嚴禁侵占工作區域。

上述工序完成后， 在槽內涂刷涂刷單組份聚脲（待底涂干燥后進行），根據實際需要確定次數，至槽內滿平、與兩側混凝土表面平為止（間隔時間根據材料固化時間具體確定， 涂刷厚度≥1mm， 寬度為5cm），待聚脲固化后進行檢驗及驗收。

涂刷過程中保持對材料的均勻攪拌。 涂刷后檢驗聚脲涂層是否存在漏噴、鼓包等缺陷，如有立即對缺陷部位進行修補。 由于聚脲材料特性要求施工環境溫度不宜低于5℃， 不宜高于40℃， 且雨天不得施工、四級以上風力不宜施工。同時，在材料固化前，用有效措施（如薄膜覆蓋等）防止塵土、沙礫、垃圾等污物吸附、粘連到聚脲材料表面。未固化的聚脲材料應注意保護，不得使其挫傷、損壞，不得上人踩踏。施工過程中操作人員需佩戴目鏡、手套、防毒面具等勞保用品，穿著工作服，確保施工現場安全用電，杜絕火源并配備好相應的消防器材，作業面保持通風良好。對廢棄材料，施工垃圾進行收集，防止對周圍環境造成污染。

通過上述技術對已產生的凍脹破壞性裂縫進行缺陷處理后，雖對渠道工程局部外觀有一定影響，對混凝土襯砌面板的強度、抗凍性、抗滲性等耐久性能基本無影響；對渠道的糙率基本無影響，不影響渠道輸水能力。

4 結語

通過對趙口引黃灌區二期工程凍脹破壞性裂縫成因分析及采取相應施工技術措施進行預防與處理，有效使渠道襯砌混凝土板適應其基土凍脹變形。且避免了渠道通水后， 水從裂縫的滲入及裂縫的繼續發展造成襯砌版面整體斷裂， 對本工程渠道襯砌的質量進行了有效控制， 同時對其他工程項目由于相同因素引起的凍脹破壞性裂縫的處理具有一定的借鑒意義。