麻栗壩水庫干渠混凝土裂縫預防及處理措施

張若有

（隴川縣麻栗壩水庫管理局，云南 隴川 678700）

1 概況

麻栗壩水庫的位于云南省隴川縣的南宛河干流之上，總庫容10665 萬m3，為大（2）型水庫，水庫樞紐、灌溉干渠為工程兩大部分。水庫樞紐工程由攔河壩、溢洪道、西低隧洞、西高涵、壩后電站等主要建筑物組成；灌渠工程則由西高干渠、西低干渠、東干渠組成，總長112.66km，設計灌溉面積22.68 萬畝。西高干渠自西高涵取水，沿著南宛河右岸Ⅲ級階地斜坡地帶布置，干渠全長39km，其中：渡槽段長5.395km；其余為明渠段，渠首設計流量3.0m3/s。西低干渠自西低隧洞取水，經壩后電站發電后，尾水經分水閘進入西低干渠，干渠全長35.93km，其中：渡槽16 座總長3.39km；涵洞2 座長0.957km；其余為明渠，渠首設計流量19.3m3/s。東干渠自西低干渠K7+735.23 處取水，經城子渡槽跨過南宛河至東岸，再沿河左岸Ⅱ級階地布置；干渠全長37.73km，其中：渡槽15 座總長3.748km，涵洞3 座長2.15km，倒虹吸1 座長0.329km，其余為明渠段，渠首設計流量7.0m3/s。

干渠通過的地段地形平緩，地質為含礫砂土、粘土，局部地段為沼澤淤泥等，渠道明渠斷面一般均選用梯形斷面，根據渠道沿線地質情況，明渠內側邊坡坡比為1:1～1:1.5。渠道外側平臺（渠頂）寬度為1～2m，內側平臺（渠頂）寬度為1m，以便作為施工及渠道維護管理的交通道路。三條干渠通過的地段，地基透水性大，填方段填料大部分利用開挖料也存在一定的透水性，對明渠全斷面設置防滲措施，選用C10 素混凝土襯砌防滲，襯砌厚度為10cm。

2 渠道裂縫產生的原因

對于各種類型的混凝土裂縫，根據其產生的主要原因及影響因素，并結合麻栗壩干渠現狀主要有以下6 大類[1]。

2.1 塑性裂縫

塑性裂縫通常在干渠混凝土的表面出現，這種裂縫出現后的大致形態不一，長短也不同，并且每一條裂縫之間不互通，通常會在氣候惡劣、溫差較大的時候發生，又被稱為龜裂，這種裂紋一般是在施工初期出現。一般而言，混凝土澆筑之后，需要及時對表面進行覆蓋保護，如果不能及時進行覆蓋保護，表面的水分流失較快，引起混凝土體積快速發生收縮變化，由于這個時期的混凝土強度較低，無法應對這種體積收縮，從而產生裂紋。

2.2 干縮裂

干縮裂縫一般出現在混凝土表面，裂縫寬度較為細小，其紋路復雜、無規律。出現這種裂縫的主要原因是混凝土澆筑后未及時養護，或養護時間不夠，而引起混凝土表面干裂，形成干縮裂縫。

2.3 溫度裂縫

溫度裂縫的主要因素為溫度原因，混凝土成型后在其硬化期間，會散發大量熱量，使混凝土內部溫度上升，而混凝土表面溫度相對較低，造成了混凝土內外溫差過大，而出現裂縫。但這種過高的溫差只在表層處出現，混凝土內部溫差的因素對混凝土成型影響較小，不容易出現溫度裂縫，因此，這種裂縫只出現在混凝土的淺表處。溫度裂縫出現后，其裂縫紋路無規律性，在大尺寸的結構處這種裂縫較多，裂縫的走向通常與結構尺寸較短的一邊呈平行走向。

2.4 不均勻沉陷裂縫

混凝土施工時，一般需要對地基進行處理，確保結構的穩固。若施工不規范，或未完全按設計要求對地基進行加固，將會對混凝土的穩固性造成不利影響。若未對地基加固處理，也未采取其他地基處理方式，地基沉降將會導致混凝土出現不均勻沉陷裂縫，這種裂縫的出現和地基沉降息息相關，其紋路走向和規律都與沉陷相關。

2.5 原材料質量不良引起的裂縫

施工原材料對于混凝土的質量具有重要影響，若施工初期，未能采用質量合格的原材料進行混凝土配合比試驗，將可能導致混凝土質量不達標，造成施工后混凝土出現開裂。混凝土通常由水泥、粗細骨料、水、外加劑等組成，若其中一種材料質量不合格，都可能對混凝土的質量造成不良影響，致其出現裂縫[2]。骨料級配不達標會影響混凝土攪拌時水泥拌和水的用量，拌和水用量增加會導致混凝土強度降低；若在使用不符合標準的特細砂，將會使混凝土的收縮加大，增加裂縫出現的風險。此外，若細骨料中的云母含量過高，水泥和骨料的粘合力將會受到影響而降低，從而影響混凝土的強度。

2.6 施工工藝質量引起的裂縫

混凝土拌制、運輸、入倉、平倉振搗及抹面過程中，若施工工藝和方法不科學合理，將會對施工質量產生不良影響，導致混凝土出現不同程度和種類的裂縫。這些裂縫在施工中較為常見，現將常見的裂縫出現的位置及其走向、產生原因等進行分析，具體如下。

（1）在混凝土拌制、入倉振搗不規范，使得混凝土內部出現異常變化，出現蜂窩、麻面、空洞、氣泡等，這在很大程度上會提升混凝土產生裂縫風險。

（2）施工過程中盲目追求效率，過度重視對施工周期的節省，導致混凝土澆筑過快，流動性降低，同時在混凝土硬化前的攪拌和振搗不足，容易在硬化后出現裂縫。

（3）混凝土攪拌運輸的時間也是影響其質量和導致其出現裂縫的重要原因，若混凝土攪拌時間、運輸時間過長，容易加速水分流失，進而出現不規則的裂縫。

（4）混凝土初期要對其表面采取保護措施，如果處理不當將可能使得混凝土表面受到天氣的影響，在極端天氣情況下出現較多裂縫。

（5）混凝土分層和分段不合理，大大增加施工縫裂縫出現風險。

（6）未對地基進行有效加固，導致混凝土受地基沉降而產生裂縫。

（7）施工原材料的選取和質量檢測存在漏洞和缺陷，不僅會降低整體施工質量，同時還會導致混凝土強度以及質量等達不到標準[3]。

3 渠道裂縫的預防

通過改善混凝土性能可以減少裂縫的產生，但是當裂縫發生后，要重新恢復混凝土的整體性能卻是十分困難的，因此，要在施工過程中采取預防裂縫的措施。

3.1 塑性裂縫預防措施

選擇合格的原材料，科學進行配合比試驗，保證水泥用量、水灰比，規范拌制混凝土，同時在攪拌振搗的過程中，必須嚴密振實，抑制混凝土收縮，從而減少裂縫的出現。在混凝土澆筑完成后，及時對混凝土的表面采用潮濕的材料進行覆蓋，制定合理的養護方案并嚴格實施，使其保持濕潤，在遭遇極端天氣時能夠使混凝土表面受到的損傷減小。

3.2 干縮裂縫預防措施

干縮裂縫預防的措施主要從混凝土的強度和配制方面入手，需要嚴格控制混凝土配合比，控制骨料的含量，并且可在混凝土初凝前對其進行二次抹壓，使得混凝土內部結構更加嚴密緊實，提高強度，減少收縮量，降低裂縫出現的風險。

3.3 溫度裂縫預防措施

溫度裂縫的預防措施主要控制混凝土溫度，首先選擇合適的水泥，優先選擇低熱水泥，在確?；炷翉姸鹊耐瑫r降低水灰比、較少水泥用量、適量添加減水劑，高溫季節澆筑時可采用遮陽措施控制混凝土溫升，降低澆筑混凝土的溫度。其次，合理設置混凝土伸縮縫，同時混凝土澆筑后，采取遮陽措施，減少陽光直射，對混凝土面進行噴水冷卻，降低混凝土表面溫度，減少溫差。

3.4 不均勻沉陷裂縫預防措施

渠道相當一部分渠段為回填渠段或半挖半填渠段，對于回填渠段應分層壓實，土料含水量應按最優含水量控制，每層鋪土厚度30cm。對于松軟土、淤泥及其他地質條件較差地基的渠段應先進行基礎處理后再進行明渠混凝土襯砌。在修整好的渠道基礎面上進行混凝土襯砌前應先在坡面上灑水。

3.5 原材料質量不良引起的裂縫預防措施

確保水泥品質達到行業標準要求，才能為施工質量提供一定保障。水泥進場后應取樣檢測，嚴禁使用不合格水泥，貯存期超過3 個月時禁止使用。水泥應規范堆存，注意防雨防潮，并采取排水、通風措施，保證水泥存放處于較為干燥狀態。骨料進場后應按規范頻次取樣檢測，確保骨料的各項技術指標的允許變幅的保證率，以便控制混凝土質量。采用機制砂時石粉含量應控制在6%～18%之間，細度模數控制在2.4～2.8 之間。對拌制和養護混凝土的水應進行取樣試驗，合格后方能使用。

3.6 施工工藝質量引起的裂縫預防措施

混凝土拌和時，應嚴格按照確定的配合比進行配料，應適時采用臺秤現場進行混凝土骨料稱量控制；同時應控制混凝土坍落度，若發現與選定的坍落度不符時應查明原因并加以改正；混凝土運送過程應避免漏漿、分離以及泌水等不良情況的發生，并盡可能的縮短混凝土運輸時間；混凝土各部位要均勻振搗密實，防止漏振、過振，嚴禁在倉內加水；混凝土澆筑完成后12～18h 內即開始養護，在干燥氣候條件下應提前養護，混凝土養護時間至少為28d[4]。

4 渠道裂縫問題

在處理渠道裂縫問題時，需要綜合考慮渠道裂縫具體寬度、實際分布數量、具體性質、具體特性等情況，合理選擇處理方式，確保裂縫處理后可以在最大程度上恢復原有性能，包括整體性、防水性、防滲性。對于渠道裂縫的修補，可以綜合利用表面涂抹方式、鑿槽嵌縫方式、拆除重新澆筑混凝土方式等進行。

4.1 表面涂抹處理

縫寬δ＜0.4mm 的裂縫，可在裂縫表面涂抹水泥基柔性較好的、具有防水性能的材料，避免對原混凝土整體造成破壞，同時還能發揮防水材料作用，降低滲透風險。

水泥基柔性防水材料有著雙組分、高聚物改性，與水泥基剛性防水材料相比較，抗拉強度、抗沖擊強度等更好；同時，又比普通水泥砂漿的強度更好、韌性更佳、粘結性更強、有著較好的耐酸性，整體抗滲透較好，還可以低溫固化。經過水化反應、干燥后，就可轉變為具有較好粘結性、柔韌度以及致密性較好的防水涂膜，起到較好的防水效果。其施工方法及要求如下。

（1）在進行水泥基柔性防水材料涂抹時，應確?；炷翉姸却笥?0%設計值。

（2）應保證基層處于平整與清潔狀態，較為堅固，若存在油污或者空洞等情況，需采取措施將其清理干凈，并進行適當修補。

（3）施工前，應確?；鶎用嫣幱诟稍餇顟B，避免大面積潮濕面出現。

（4）在調制水泥基柔性防水材料時，應按照1:1 的組分質量配比將A 與B 均勻混合、攪拌，應采用砂漿攪拌設備進行攪拌，并進行現場監控，攪拌時間應比普通砂漿攪拌時間長2～3min。

（5）將水泥基柔性防水材料涂刷在裂縫兩側各10cm范圍內，涂刷厚度應保持2mm，并對表面作壓實與抹平處理。

（6）當水泥基柔性防水材料處于凝結狀態后，應控制好養護溫度，避免直接澆水或雨水直接沖刷，進行自然養護，養護溫度不低于5℃。

4.2 鑿槽嵌縫方面

當裂縫寬度δ≥0.4mm 時，就需要采取鑿槽嵌縫措施，有效縮小裂縫寬度，保證修補材料的牢固性。嵌縫材料為聚硫密封膠[5]。

雙組分聚硫密封膠主要成分為液態聚硫橡膠，該種密封膠可以在常溫下，通過自硫化交聯形成雙組分密封膠，可將混凝土等材料進行有效粘結，同時，該種密封膠在連續伸縮、連續振動、持續溫度變化情況等環境中均可維持較好氣密性、防水性，有著較好的耐用。其施工方法及要求如下。

（1）應沿裂縫方向鑿出“U”型槽溝，寬25mm、深38mm，為嵌縫做好準備。

（2）清除“U”型槽溝與裂縫中的污物、雜質等，并處于干燥狀態。

（3）在表面層涂刷提前制備好的雙組分底涂液，并進行干燥處理，最后形成膜。

（4）嚴格按照產品使用標準，規范配合比，兩個組分混合攪拌后應處于色澤均勻狀態，且無色差，再進行密封填平并壓實。

4.3 拆除重新澆筑混凝土

對于混凝土板存在抬動情況、或者產生貫穿性裂縫，需要及時拆除，對基礎進行清理，并利用與原基礎介質一樣的材料進行更換替代，再進行壓實操作，保證壓實度滿足設計要求，在進行澆筑混凝土操作。

5 結語

混凝土經常會受到相關因素影響發生裂縫問題，不僅降低灌溉干渠的抗滲能力，影響渠道的使用功能，同時還會加速混凝土碳化反應，縮短混凝土渠道使用期限，因此，不僅要重視施工過程中裂縫的發生與發展，對不同因素導致的混凝土裂縫進行仔細分析，及時采取對應處理措施，防止渠道襯砌混凝土的裂縫發展，確保渠道的使用功能。