淺議混凝土防滲渠道施工技術(shù)

陳劍剛（昌吉州水利管理總站（州500管理局）　新疆　昌吉　831100）

淺議混凝土防滲渠道施工技術(shù)

陳劍剛
（昌吉州水利管理總站（州500管理局）新疆昌吉831100）

本文分析了渠道混凝土發(fā)生滲漏產(chǎn)生的原因，為渠道水工混凝土的維護(hù)和修補(bǔ)管理技術(shù)提供了一定的依據(jù)，文章結(jié)合混凝土防滲渠道的實(shí)際建設(shè)工況，總結(jié)出混凝土防滲渠道的設(shè)計(jì)施工與運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)，可為進(jìn)一步加強(qiáng)混凝土防滲渠道施工管理工作提供了借鑒。

渠道；滲漏；剝蝕；施工技術(shù)

1　渠道混凝土裂縫滲漏概述

滲漏是水工混凝土建筑物最為普遍的病害之一，20世紀(jì)80年代全國(guó)水土混凝土耐久性及病害調(diào)查表明，水工混凝土常常受到水流沖刷，有害物質(zhì)的侵蝕、凍融循環(huán)、地基基礎(chǔ)及相關(guān)結(jié)構(gòu)的沉降與變形、變動(dòng)的水動(dòng)力、地震等各種外部和內(nèi)在的作用，因此很容易產(chǎn)生裂縫并發(fā)生滲漏。

渠道混凝土襯砌在受自身收縮作用和溫度、地下水等荷載作用，襯砌裂縫很難避免。尤其在地下水豐富的工程區(qū)，渠道襯砌外水壓力對(duì)襯砌應(yīng)力本身狀態(tài)影響更大，外水荷載導(dǎo)致、促成無(wú)壓渠道襯砌開(kāi)裂滲漏的例子可見(jiàn)于文獻(xiàn)，有些渠道的混凝土襯砌結(jié)構(gòu)也多次采取加固措施，但因溫度變形及內(nèi)水壓力作用，導(dǎo)致襯砌結(jié)構(gòu)裂縫又重新張開(kāi)，給混凝土渠道整體穩(wěn)定帶來(lái)不利影響［1，2］。

2　渠道混凝土開(kāi)裂滲漏的原因分析

渠道混凝土在使用過(guò)程中，造成混凝土開(kāi)裂的因素主要有：溫度應(yīng)力、地基基礎(chǔ)及相關(guān)結(jié)構(gòu)的沉降與變形、超載、干縮變形、結(jié)構(gòu)老化等各種外部的和內(nèi)在的作用。

2.1溫度應(yīng)力的作用

渠道混凝土多為大體積混凝土，在施工過(guò)程中，由于水化熱等因素存在，很容易產(chǎn)生溫度應(yīng)力，容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開(kāi)裂。渠道由于邊坡約束作用，限制了結(jié)構(gòu)因溫度變化而產(chǎn)生的變形，由此產(chǎn)生的拉應(yīng)力如果超過(guò)了混凝土的抗拉強(qiáng)度，混凝土就會(huì)開(kāi)裂，渠道就會(huì)發(fā)生滲漏。

2.2地基基礎(chǔ)及相關(guān)結(jié)構(gòu)的沉降與變形的影響

由于地基基礎(chǔ)及相關(guān)結(jié)構(gòu)的沉降與變形，會(huì)使渠道混凝土結(jié)構(gòu)受到剪切或者彎曲，最終導(dǎo)致渠道結(jié)構(gòu)開(kāi)裂或破壞。例如，渠道基礎(chǔ)的嚴(yán)重不均勻沉降會(huì)導(dǎo)致渠道發(fā)生斷裂；渠道邊坡襯砌的沉降與變形達(dá)到一定程度時(shí)，會(huì)導(dǎo)致渠道面板開(kāi)裂、滲漏。

2.3超載的影響

當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)的實(shí)際荷載超出設(shè)計(jì)荷載時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致渠道結(jié)構(gòu)開(kāi)裂或者破壞。當(dāng)然還存在另一種情況的超載，即：結(jié)構(gòu)的實(shí)際荷載并沒(méi)有超出設(shè)計(jì)荷載，但因渠道年久失修，老化嚴(yán)重（比如鋼筋銹蝕、混凝土剝落等），結(jié)構(gòu)的承載力已達(dá)不到原設(shè)計(jì)的要求，從而導(dǎo)致了在正常使用荷載情況下的結(jié)構(gòu)開(kāi)裂，甚至破壞，這種超載具有隱蔽性，尤其要引起重視。

2.4干縮變形

當(dāng)渠道混凝土在空氣中硬化時(shí)，混凝土中的水分會(huì)逐漸蒸發(fā)，會(huì)使水泥石中的凝膠體逐漸干燥而發(fā)生收縮，這種變形可使混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，導(dǎo)致混凝土表面開(kāi)裂，從而降低了混凝土抗凍、抗?jié)B、抗碳化、抗侵蝕等性能。

2.5混凝土老化產(chǎn)生的裂縫

混凝土老化主要包括：碳化腐蝕、凍融破壞、堿骨料反應(yīng)、鋼筋銹蝕等，這些因素都會(huì)導(dǎo)致渠道混凝土產(chǎn)生裂縫

3　渠道混凝土裂縫檢測(cè)

渠道混凝土裂縫劃分見(jiàn)表1。

表1　　混凝土裂縫類(lèi)型劃分表

3.1檢測(cè)項(xiàng)目及內(nèi)容

渠道混凝土裂縫檢測(cè)主要包括：裂縫出現(xiàn)的工程部位、數(shù)量、產(chǎn)狀、形狀、縫面狀態(tài)、縫隙狀態(tài)、滲水狀態(tài)等。

對(duì)于影響渠道結(jié)構(gòu)整體安全性、強(qiáng)度及防滲性能的裂縫，應(yīng)查明裂縫與時(shí)間、溫度、濕度、受載時(shí)間的變化關(guān)系［3］。

3.2檢測(cè)方法及要求

混凝土裂縫檢測(cè)采用人工外觀(guān)檢測(cè)并結(jié)合適宜儀器進(jìn)行，通常有超聲波回彈檢測(cè)法，CT層析成像技術(shù)、鉆孔取芯等技術(shù)。

3.2.1裂縫外觀(guān)檢查

對(duì)渠道表面裂縫縫寬、條數(shù)等幾何參數(shù)，以人工目測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)普查測(cè)量為主。對(duì)于裂縫的位置、走向、形狀、縫長(zhǎng)等方面進(jìn)行檢查。

3.2.2裂縫縫深檢測(cè)

裂縫深度通常采用無(wú)損檢測(cè)和鉆孔檢測(cè)。

4　渠道混凝土裂縫防滲修補(bǔ)技術(shù)

對(duì)于渠道混凝土裂縫，應(yīng)首先分析其產(chǎn)生的原因，明確裂縫可能產(chǎn)生的后果，如果可能存在安全隱患，則應(yīng)首先采取應(yīng)急措施確保渠道安全，然后再對(duì)裂縫產(chǎn)生的原因制定修補(bǔ)方案。

渠道裂縫防滲修補(bǔ)通常分為柔性修補(bǔ)和剛性修補(bǔ)兩種。柔性修補(bǔ)可適應(yīng)裂縫的開(kāi)合變化，適用于溫度縫等活縫的防滲修復(fù)；剛性修補(bǔ)可補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)，適于超載裂縫等穩(wěn)定裂縫的修復(fù)。這兩種方式一般用于縫寬0.2mm以上的裂縫修補(bǔ)；對(duì)于縫寬不大于0.2mm的細(xì)微裂縫，可采用涂膜封閉法修補(bǔ)，即在清理后的混凝土表面涂刷2遍～3遍環(huán)氧漿液等材料，將裂縫封閉。

渠道面板裂縫防滲加固修補(bǔ)主要的施工工藝步驟如下：

施工步驟為：鉆止裂孔→面板清理和鑿毛→初步止漏→鉆孔值筋→焊接鋼筋網(wǎng)→架立模板→澆筑混凝土→拆除模板

4.1鉆止裂孔

為防止裂縫向兩端繼續(xù)擴(kuò)展，首先應(yīng)在每條裂縫兩端鉆止裂孔，孔徑50mm，孔深超過(guò)面板厚度。

4.2渠道面板清理與鑿毛

用高壓水將裂縫表面及周邊混凝土清洗干凈，對(duì)于比較光滑的面板，要用液壓鎬鑿毛，增加澆筑面的糙度和新老混凝土的結(jié)合強(qiáng)度。

4.3裂縫初步止漏

為保證澆筑的混凝土面板不受滲漏水的影響，在修補(bǔ)前應(yīng)對(duì)裂縫填塞止水條進(jìn)行初步堵漏止水。

4.4鉆孔植筋

用水下液壓鉆，垂直于面板進(jìn)行水下鉆孔，按50cm梅花形布孔，同時(shí)保證在裂縫兩側(cè)可以分別布置兩排錨筋。

4.5焊接鋼筋網(wǎng)

待錨固劑硬化后，將在岸上制作好的鋼筋網(wǎng)整體吊放下水就位，鋼筋布置在分布筋和受力筋的交叉點(diǎn)。

4.6架立模板

根據(jù)混凝土的澆筑壓力制作鋼模板，模板的上下兩端與面板形成45°夾角。

4.7澆筑混凝土

將已配置好的水下混凝土吊放于水下修補(bǔ)位置。澆筑時(shí)可將混凝土送到澆筑倉(cāng)內(nèi)，新老混凝土粘結(jié)良好。

4.8拆除模板

在澆筑的混凝土凝固后拆模，拆模后對(duì)混凝土進(jìn)行檢查。

5　渠道混凝土裂縫防滲修補(bǔ)材料

通常裂縫修補(bǔ)材料的性能指標(biāo)要求不得低于母體混凝土的設(shè)計(jì)指標(biāo)，過(guò)流表面不低于表面抗沖磨混凝土原設(shè)計(jì)指標(biāo)。對(duì)于有外觀(guān)要求的混凝土修補(bǔ)，應(yīng)使修補(bǔ)后混凝土顏色與周?chē)炷料鄥f(xié)調(diào)。施工過(guò)程中不得使用對(duì)原母體混凝土與鋼筋有腐蝕和危害性的修補(bǔ)材料。

5.1表面嵌填堵漏材料

表面嵌填堵漏材料主要包括聚合物水泥砂漿、環(huán)氧砂漿、GB嵌縫材料等。

5.2表面修補(bǔ)、表面防滲材料

表面修補(bǔ)、表面防滲材料主要包括環(huán)氧砂漿、界面處理劑、防護(hù)涂層材料、聚合物水泥砂漿等。

5.3裂縫灌漿材料

灌漿材料分水泥灌漿材料和化學(xué)灌漿材料兩大類(lèi)，化學(xué)灌漿材料主要包括水玻璃類(lèi)、環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)、丙凝等。

6　渠道防滲施工質(zhì)量檢查

6.1化學(xué)灌漿效果檢查

化學(xué)灌漿效果采用壓水試驗(yàn)法與鉆孔取芯法兩種方法進(jìn)行檢查。

6.1.1壓水試驗(yàn)法

當(dāng)漿材固化強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后鉆檢查孔進(jìn)行壓水試驗(yàn)，在需要檢查的裂縫上布設(shè)檢查孔，用電錘造斜孔與縫面相交，孔距縫約10cm左右。用水將孔內(nèi)粉塵沖洗干凈，然后在孔口埋設(shè)阻塞器，安裝壓水設(shè)備進(jìn)行壓水?？卓趬毫?.2Mpa～0.4Mpa，檢查孔單孔吸水量應(yīng)小于0.01L/min或裂縫不漏水為合格。

6.1.2鉆孔取芯法

選取渠道面板部分重要裂縫用直徑為2cm的工程鉆騎縫鉆取一個(gè)鑒定孔獲得巖芯，觀(guān)察漿液結(jié)石在縫面的充盈情況。通常巖芯內(nèi)漿應(yīng)飽滿(mǎn)才能說(shuō)明灌漿效果良好。

6.2裂縫表面封閉涂層粘結(jié)強(qiáng)度與厚度檢查

（1）涂層粘結(jié)強(qiáng)度檢查。

①在附件同等環(huán)境條件下選取1.0m2左右的混凝土面進(jìn)行刮涂，15d后強(qiáng)度達(dá)到要求最終強(qiáng)度的70%以上后可進(jìn)行粘結(jié)輕度檢測(cè)；

②在1.0m2的檢測(cè)區(qū)內(nèi)，選取3個(gè)位置進(jìn)行粘結(jié)強(qiáng)度檢測(cè)，沒(méi)出用專(zhuān)用刀切涂透層至混凝土面，切縫形狀為直徑50mm圓形：

③將標(biāo)準(zhǔn)鋼塊（直徑50mm）用專(zhuān)用膠粘貼在測(cè)試位置，24h后采用粘結(jié)強(qiáng)度測(cè)試儀進(jìn)行檢測(cè)。在施工區(qū)域內(nèi)選取9塊試驗(yàn)塊進(jìn)行涂層拉拔強(qiáng)度檢測(cè)。

（2）涂層厚度檢查。

①用專(zhuān)用刀切透涂層至混凝土面，面積為1cm2左右；

②專(zhuān)用工具將涂層與混凝土基面進(jìn)行剝離；

③游標(biāo)卡尺測(cè)出涂層厚度。在施工區(qū)域內(nèi)選取10處左右進(jìn)行涂層厚度檢測(cè)。

7　結(jié)語(yǔ)

渠道裂縫滲漏產(chǎn)生原因很復(fù)雜，目前，國(guó)內(nèi)外裂縫處理修補(bǔ)技術(shù)也是多種多樣，對(duì)于修補(bǔ)材料的選擇應(yīng)結(jié)合工程本身的實(shí)際特點(diǎn)，從管理技術(shù)、施工質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)等多方面進(jìn)行綜合考慮，通常分為下列兩種工況：

（1）對(duì)于渠道襯砌面板周邊縫在內(nèi)的各種伸縮縫，宜采用柔性防滲修補(bǔ)技術(shù)。

（2）如因渠道面板強(qiáng)度不足造成的滲漏裂縫，就會(huì)影響渠道本身的安全與穩(wěn)定性，對(duì)于這種裂縫，宜采用剛性防滲加固修補(bǔ)。

綜上所述，混凝土防滲渠道施工質(zhì)量的提高是保證渠道輸水能力和農(nóng)業(yè)節(jié)水的有效途徑。研究、改善混凝土渠道防滲襯砌的設(shè)計(jì)和施工工藝是一項(xiàng)重要的工作，在今后的工作中，我們將密切關(guān)注先進(jìn)的渠道防滲設(shè)計(jì)和成功的施工經(jīng)驗(yàn)，仍需對(duì)渠道整體安全穩(wěn)定和防滲進(jìn)行相關(guān)深入研究，進(jìn)一步控制渠道施工成本和提高防滲效果。陜西水利

［1］韓瑜，馬長(zhǎng)富，烏武賢.洛輝渠隧洞襯砌裂縫原因分析 ［J］.西安理工大學(xué)學(xué)報(bào)，1998，（3）320-323

［2］闞興起，張應(yīng)杰，武超.引灤隧洞存在的病害及治理方案［J］.海河水利2009（2）44-45

［3］楊軍.官地水電站大壩混凝土裂縫檢測(cè)及處理技術(shù)［J］.四川建筑2013（4）

（責(zé)任編輯：唐紅云）

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