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(shè)集團(tuán)有限公司，江西 鷹潭 335000）

砼板是輸水工程渠道中的基礎(chǔ)所在。依據(jù)既往經(jīng)驗(yàn)，輸水工程渠道砼板容易受相關(guān)因素影響，而出現(xiàn)沉降縫問題。這類問題的形成，不僅會(huì)破壞砼板完整性，還容易干擾輸水工程的正常運(yùn)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(nóng)田、草場灌溉用水為主。該工程設(shè)計(jì)最大引水流量為1.50 m3/s～3.0 m3/s，實(shí)際最大引水流量參數(shù)為2.6 m3/s；設(shè)計(jì)加大流量參數(shù)為0.8 m3/s～2.4 m3/s；實(shí)際加大流量參數(shù)為1.5 m3/s；設(shè)計(jì)最大排澇流量為3.5 m3/s，實(shí)際最大排澇流量參數(shù)為3.8 m3/s。

該小型輸水工程渠道全長總計(jì)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(xiàn)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(shè)置狀況：渠道底部、邊坡砼板均按照4 cm 間隔，設(shè)置伸縮縫。伸縮縫內(nèi)采用L-1400 型號(hào)聚乙烯閉孔板材料進(jìn)行防滲處理。

該輸水工程渠道施工期間，因部分渠段位置調(diào)整，造成工程渠線地質(zhì)、地形改變。在該輸水工程試運(yùn)行期間，發(fā)現(xiàn)渠道4 處砼板出現(xiàn)沉降現(xiàn)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(gòu)建工程沉降部位的處理方案時(shí)，應(yīng)注意結(jié)合沉降縫的分布位置特征，選定不同措施進(jìn)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(yù)處理沉降縫（擴(kuò)大縫隙）后使用修補(bǔ)材料的流程，達(dá)成沉降縫修補(bǔ)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(biāo)準(zhǔn)（具體參考沉降縫尺寸設(shè)置），于原沉降縫處作出一個(gè)適宜的修補(bǔ)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(biāo)準(zhǔn)，開展局部砼槽設(shè)置處理。

對于位于邊坡板原有伸縮縫區(qū)域的沉降縫，可按照模式設(shè)置這類沉降縫的處理方案：先清除伸縮縫內(nèi)L-1400 型號(hào)聚乙烯止水材料，后采用性能良好的彈性環(huán)氧止水材料進(jìn)行補(bǔ)充。根據(jù)既往經(jīng)驗(yàn)，在分布于邊坡板伸縮縫區(qū)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(jì)算

以該輸水工程底板出現(xiàn)的6.2 mm 寬沉降縫為例，按照如下流程計(jì)算其沉降值：

按照如下公式，初步確定砼板底應(yīng)力N：

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

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

隨后按照如下參數(shù)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(shù)。

根據(jù)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(yīng)力；Aφ表示砼板截面積參數(shù)。

依據(jù)上述信息，可將砼板的沉降量參數(shù)S 確定為：

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

2.3 非沉降部位保護(hù)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(jié)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(guān)，嚴(yán)格按照更換新止水材料方案，加強(qiáng)對非沉降部位的保護(hù)。

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(shí)施縱向伸縮縫保護(hù)。如可運(yùn)用新型彈性環(huán)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(biāo)準(zhǔn)，于伸縮縫表面加用一層厚度在1.5 mm～2.0 mm 范圍內(nèi)的彈性環(huán)氧防水材料。

2）邊坡板間橫向伸縮縫處理。根據(jù)既往經(jīng)驗(yàn)，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(qū)域出現(xiàn)沉降縫問題的風(fēng)險(xiǎn)更高?；谏鲜鰻顩r，可按照如下模式，加強(qiáng)對橫向伸縮縫的保護(hù)：清除伸縮縫表面原有防水材料后，徹底清除伸縮縫內(nèi)殘留雜質(zhì)，隨后重復(fù)于伸縮縫區(qū)域開展2 次新型防水材料回填（刷涂）施工。

表2 新型彈性環(huán)氧防水材料的性能

而如沉降縫問題與施工期間出現(xiàn)的異常沉降問題有關(guān)，則可結(jié)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(zhǔn)備

全面收集輸水工程渠道砼板沉降縫相關(guān)資料，做好前期施工人員、防水材料、修補(bǔ)設(shè)備等的準(zhǔn)備工作。在施工人員準(zhǔn)備方面，應(yīng)確保開展沉降縫修補(bǔ)施工的施工人員經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)，且培訓(xùn)考核結(jié)果合格?；A(chǔ)準(zhǔn)備完成后，再次評估所準(zhǔn)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(shè)置的處理方法，針對渠道橫向伸縮縫、縱向伸縮縫進(jìn)行基礎(chǔ)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(yù)先清除伸縮縫內(nèi)殘留原有止水材料基礎(chǔ)上，開展雜物清除及檢查工作。

2）沉降部位基面。出現(xiàn)沉降縫的基面，根據(jù)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(gòu)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(xì)清除槽內(nèi)殘留雜質(zhì)，以避免影響后續(xù)防水施工質(zhì)量。而對于分布于橫向施工縫區(qū)域的沉降縫問題，徹底清除位于伸縮縫內(nèi)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(huán)氧防水材料回填于渠道砼板表面。根據(jù)是否有沉降縫，確定防水材料的使用范圍。在實(shí)施新型防水材料回填施工時(shí)，需在沉降縫表面均勻涂抹一層環(huán)氧防水材料。在這一環(huán)節(jié)中，需結(jié)合前期制定的沉降縫處理方案，確定環(huán)氧防水材料的厚度及回填范圍面積參數(shù)。

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(huán)氧材料后，需檢查回填施工狀況。重點(diǎn)檢查防水材料回填均勻程度、厚度、寬度（面積參數(shù)）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(huán)氧防水材料的區(qū)域，間隔8h 后（夏季防水層施工間隔標(biāo)準(zhǔn)），再次規(guī)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(zhì)量檢驗(yàn)

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(jīng)出現(xiàn)沉降縫問題的砼板進(jìn)行修補(bǔ)處理后，如修補(bǔ)不當(dāng)，仍然可能再次形成沉降縫問題。對此，需在沉降縫修補(bǔ)完成后，針對修補(bǔ)施工區(qū)域開展質(zhì)量檢驗(yàn)，具體檢驗(yàn)方法及標(biāo)準(zhǔn)如下：

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

2）取樣檢驗(yàn)方法。在防水層厚度質(zhì)量檢驗(yàn)中，可通過隨機(jī)取樣方法，在防水層各區(qū)域，利用游標(biāo)卡尺等相關(guān)檢測設(shè)備開展厚度測定。確認(rèn)砼板防水層施工合格的標(biāo)準(zhǔn)為：取樣區(qū)域防水層最薄參數(shù)≥預(yù)設(shè)厚度參數(shù)的90%。如未達(dá)到上述標(biāo)準(zhǔn)，施工單位需針對渠道砼板各區(qū)域進(jìn)行返工。

3）蓄水檢驗(yàn)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(huán)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(zhì)量，可在防水層施工結(jié)束（干燥）48 h后，在處理區(qū)域開展為期24 h 的蓄水試驗(yàn)。經(jīng)蓄水試驗(yàn)處理后，如原沉降縫區(qū)域無滲漏問題，提示沉降縫修補(bǔ)施工處理效果可靠。

4 結(jié)論

綜上，加強(qiáng)渠道砼板沉降縫的原因分析及施工處理具有一定現(xiàn)實(shí)意義。為了改善沉降縫問題帶來的不良影響，可結(jié)合砼板局部沉降縫狀況，合理設(shè)置沉降現(xiàn)象處理方案，并通過對各類修補(bǔ)、處理技術(shù)的應(yīng)用，恢復(fù)渠道砼板完整性。此外，在后續(xù)輸水工程管理中，還應(yīng)做好砼板沉降縫的預(yù)防，以此保障輸水工程的正常運(yùn)用。