渠道機械化襯砌混凝土裂縫分析及防治

□李孟軍（河南水利第一工程局）

一、引言

南水北調工程是中國的特大型基礎設施項目。從丹江口水庫引水，經(jīng)河南省、河北省到達北京。南水北調工程建設的目的是通過跨流域調水，進行水資源合理配置，解決北方水資源嚴重短缺問題，保障缺水地區(qū)經(jīng)濟、社會與人口、資源、環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，因此保質量、保工期、保通水后正常運行是每個參建單位的終極目標。

南水北調新鄉(xiāng)段過水斷面渠道內坡襯砌混凝土面板設計厚度10cm，底板設計厚度8cm，屬于裸露面積大的薄壁結構混凝土。受結構形式及外部施工環(huán)境等因素影響容易產(chǎn)生裂縫。裂縫的出現(xiàn)不但會影響渠坡結構的整體性和剛度、外觀以及滲漏水，還會加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性，對渠道的穩(wěn)定安全運行產(chǎn)生不利影響。為了確保襯砌混凝土面板工程質量，打造精品工程，確保通水后正常運行，加速地區(qū)經(jīng)濟的協(xié)調發(fā)展，造福子孫后代，必須找出和分析產(chǎn)生裂縫的各種因素，并采取有針對性的措施，防止和減少混凝土面板裂縫的產(chǎn)生

二、渠道襯砌混凝土面板典型裂縫及其產(chǎn)生的原因

渠道襯砌結構型式圖

（一）渠坡結構型式

如圖1所示，渠坡下部齒槽與集水暗槽之間基礎地質不均一，集水暗槽內砂密實度沒有達到設計指標容易引起裂縫。

（二）塑性收縮

混凝土拌和物拌和時水灰比控制有誤，澆筑過程中水灰比發(fā)生了變化容易引起混凝土面板塑性收縮。

（三）砂石料粒徑級配不合理或含泥量超標

沙石料粒徑級配不符合規(guī)范要求，原材料含泥量超出規(guī)范要求都易引起裂縫。

（四）運輸、入倉、振搗環(huán)節(jié)控制不嚴

運輸設備能力不足，入倉方式不當，振搗不密實也易引起裂縫。

（五）沉降裂縫

南水北調渠道襯砌施工順序為先渠坡襯砌后渠底襯砌，如渠道襯砌結構型式圖所示，渠坡下部齒槽外側因養(yǎng)護水浸泡地基變軟，齒槽混凝土因本身的重量和斜坡的作用產(chǎn)生局部不均勻沉降引起裂縫。

（六）特殊氣候施工控制不當

風天、高溫、低溫天氣襯砌施工時坍落度、入倉溫度控制不當引起裂縫。

（七）混凝土面板養(yǎng)護及切縫時間

養(yǎng)護時間短，養(yǎng)護方式不正確，不能滿足混凝土面板養(yǎng)護要求和不及時切縫，混凝土面板表面水分散失過快，造成表面裂縫。

（八）襯砌機械設備

混凝土澆筑過程中襯砌設備出現(xiàn)故障，中間間歇時間過長，容易在混凝土面板中間形成一條冷縫。

三、襯砌混凝土裂縫控制措施

經(jīng)過現(xiàn)場調查、研究，針對襯砌混凝土面板裂縫產(chǎn)生的原因，采取有效措施進行控制。

（一）針對渠坡結構型式產(chǎn)生裂縫采取措施：增加集水暗槽部位砂料的含水量，將其含水率控制在10%～1 2.6%，減小分層夯實厚度，并加強夯實提高了砂墊層的密實度，達到設計要求，減小了基面不均勻沉降，另在集水暗槽上部離坡腳水平距離30cm處增加一條沿水流方向的縱向切縫，切縫寬度1cm，深度2cm，使由于不均勻沉降產(chǎn)生的混凝土表面拉應力在誘導縫中損失掉。

（二）針對混凝土澆筑過程中水灰比發(fā)生變化，采取混凝土拌和站的計量器具定期檢驗校正，每班稱量前，對稱量設備進行零點校驗。嚴格按照簽發(fā)的混凝土施工配料單進行配料，嚴禁擅自更改。對各種原材料的配料稱量進行檢查并記錄。如發(fā)現(xiàn)問題應立即處理。要求檢試驗人員在每車混凝土入倉前測量混凝土的塌落度及和易性，確認水灰比誤差在規(guī)范允許范圍內才入倉澆筑。

（三）嚴格控制砂石料質量，檢測合格后允許進場。不同規(guī)格的砂石料分倉堆放，嚴禁混淆。

（四）科學安排入倉方式，根據(jù)入倉方式計算入倉強度，然后合理安排性能良好的運輸設備以保證混凝土入倉強度。進行崗前技術培訓，加強班前技術交底，振搗工落實到人。

（五）改變傳統(tǒng)的混凝土養(yǎng)護方式，經(jīng)項目部仔細研究，為保證襯砌混凝土質量，混凝土面板在切縫完成后粘貼專用養(yǎng)護膜養(yǎng)護，既保證了混凝土面板質量，又避免了因經(jīng)常灑水造成的坡腳基礎變軟齒槽混凝土沉降。

（六）根據(jù)天氣情況，應適當調整混凝土外加劑的摻量和用水量，確?；炷寥雮}時的坍落度滿足施工要求，同時應進行混凝土表面噴霧養(yǎng)護。日最高氣溫超過30℃時，選擇在早晨、傍晚或夜間施工，并采用添加緩凝劑、控制水溫等措施。當氣溫超過35℃時，停止施工。日平均氣溫連續(xù)5d穩(wěn)定在5℃以下或現(xiàn)場最低氣溫在0℃以下時，添加防凍劑、控制水溫等措施，保證混凝土拌和物的入倉溫度不低于5℃，日平均氣溫低于0℃時，停止施工。

（七）改變傳統(tǒng)的養(yǎng)護方式，使用專用養(yǎng)護膜養(yǎng)護，既保證了混凝土面板不因經(jīng)常灑水而造成的基礎沉降裂縫，也避免了齒槽沉降裂縫。而混凝土切縫時間的控制也是預防裂縫的重要因素，混凝土澆筑完成后，待混凝土抗壓強度達到1～5MPa時及時進行切縫。

溫度及最佳切縫時間的對應關系表：

（八）針對襯砌機械設備出現(xiàn)故障而造成混凝土冷縫的現(xiàn)象，主要采取加強襯砌設備的日常保養(yǎng)和澆筑前的全面檢查及試運轉。然而即使做再好的準備也很難避免澆筑過程中襯砌機械出現(xiàn)故障，當襯砌機械故障出現(xiàn)時首先根據(jù)經(jīng)驗判斷修理恢復需要的時間并與混凝土初凝時間比較，如果等待機械修理的時間小于混凝土初凝時間，則耐心等待，并在機械修理完成繼續(xù)鋪筑混凝土之前用手提振搗棒對結合面進行振搗；若機械故障修理時間長于混凝土初凝時間，則將離已澆筑面的最近伸縮縫作為本次澆筑的結束位置（混凝土面板每4m設置一道伸縮縫），多鋪筑的混凝土清理出坡面，另行處理。

四、結束語

南水北調中線一期干線工程新鄉(xiāng)段是南水北調工程在河南省境內的重要組成部分，通過對大面積薄壁結構混凝土裂縫產(chǎn)生的原因進行分析和總結，進一步制定和完善了防止和減少薄壁結構混凝土裂縫的具體措施，對指導今后南水北調工程渠道機械化襯砌施工有重要的意義。