麻栗壩水庫干渠混凝土裂縫預(yù)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)流量3.0m3/s。西低干渠自西低隧洞取水，經(jīng)壩后電站發(fā)電后，尾水經(jīng)分水閘進(jìn)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(shè)計(jì)流量19.3m3/s。東干渠自西低干渠K7+735.23 處取水，經(jīng)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(shè)計(jì)流量7.0m3/s。

干渠通過的地段地形平緩，地質(zhì)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(jù)渠道沿線地質(zhì)情況，明渠內(nèi)側(cè)邊坡坡比為1:1～1:1.5。渠道外側(cè)平臺（渠頂）寬度為1～2m，內(nèi)側(cè)平臺（渠頂）寬度為1m，以便作為施工及渠道維護(hù)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(shè)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(chǎn)生的原因

對于各種類型的混凝土裂縫，根據(jù)其產(chǎn)生的主要原因及影響因素，并結(jié)合麻栗壩干渠現(xiàn)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(xiàn)，這種裂縫出現(xiàn)后的大致形態(tài)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(shí)候發(fā)生，又被稱為龜裂，這種裂紋一般是在施工初期出現(xiàn)。一般而言，混凝土澆筑之后，需要及時(shí)對表面進(jìn)行覆蓋保護(hù)，如果不能及時(shí)進(jìn)行覆蓋保護(hù)，表面的水分流失較快，引起混凝土體積快速發(fā)生收縮變化，由于這個(gè)時(shí)期的混凝土強(qiáng)度較低，無法應(yīng)對這種體積收縮，從而產(chǎn)生裂紋。

2.2 干縮裂

干縮裂縫一般出現(xiàn)在混凝土表面，裂縫寬度較為細(xì)小，其紋路復(fù)雜、無規(guī)律。出現(xiàn)這種裂縫的主要原因是混凝土澆筑后未及時(shí)養(yǎng)護(hù)，或養(yǎng)護(hù)時(shí)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(fā)大量熱量，使混凝土內(nèi)部溫度上升，而混凝土表面溫度相對較低，造成了混凝土內(nèi)外溫差過大，而出現(xiàn)裂縫。但這種過高的溫差只在表層處出現(xiàn)，混凝土內(nèi)部溫差的因素對混凝土成型影響較小，不容易出現(xiàn)溫度裂縫，因此，這種裂縫只出現(xiàn)在混凝土的淺表處。溫度裂縫出現(xiàn)后，其裂縫紋路無規(guī)律性，在大尺寸的結(jié)構(gòu)處這種裂縫較多，裂縫的走向通常與結(jié)構(gòu)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(shí)，一般需要對地基進(jìn)行處理，確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固。若施工不規(guī)范，或未完全按設(shè)計(jì)要求對地基進(jìn)行加固，將會對混凝土的穩(wěn)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(dǎo)致混凝土出現(xiàn)不均勻沉陷裂縫，這種裂縫的出現(xiàn)和地基沉降息息相關(guān)，其紋路走向和規(guī)律都與沉陷相關(guān)。

2.5 原材料質(zhì)量不良引起的裂縫

施工原材料對于混凝土的質(zhì)量具有重要影響，若施工初期，未能采用質(zhì)量合格的原材料進(jìn)行混凝土配合比試驗(yàn)，將可能導(dǎo)致混凝土質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，造成施工后混凝土出現(xiàn)開裂。混凝土通常由水泥、粗細(xì)骨料、水、外加劑等組成，若其中一種材料質(zhì)量不合格，都可能對混凝土的質(zhì)量造成不良影響，致其出現(xiàn)裂縫[2]。骨料級配不達(dá)標(biāo)會影響混凝土攪拌時(shí)水泥拌和水的用量，拌和水用量增加會導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度降低；若在使用不符合標(biāo)準(zhǔn)的特細(xì)砂，將會使混凝土的收縮加大，增加裂縫出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)。此外，若細(xì)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(qiáng)度。

2.6 施工工藝質(zhì)量引起的裂縫

混凝土拌制、運(yùn)輸、入倉、平倉振搗及抹面過程中，若施工工藝和方法不科學(xué)合理，將會對施工質(zhì)量產(chǎn)生不良影響，導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)不同程度和種類的裂縫。這些裂縫在施工中較為常見，現(xiàn)將常見的裂縫出現(xiàn)的位置及其走向、產(chǎn)生原因等進(jìn)行分析，具體如下。

（1）在混凝土拌制、入倉振搗不規(guī)范，使得混凝土內(nèi)部出現(xiàn)異常變化，出現(xiàn)蜂窩、麻面、空洞、氣泡等，這在很大程度上會提升混凝土產(chǎn)生裂縫風(fēng)險(xiǎn)。

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

（3）混凝土攪拌運(yùn)輸?shù)臅r(shí)間也是影響其質(zhì)量和導(dǎo)致其出現(xiàn)裂縫的重要原因，若混凝土攪拌時(shí)間、運(yùn)輸時(shí)間過長，容易加速水分流失，進(jìn)而出現(xiàn)不規(guī)則的裂縫。

（4）混凝土初期要對其表面采取保護(hù)措施，如果處理不當(dāng)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(xiàn)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(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)。

（6）未對地基進(jìn)行有效加固，導(dǎo)致混凝土受地基沉降而產(chǎn)生裂縫。

（7）施工原材料的選取和質(zhì)量檢測存在漏洞和缺陷，不僅會降低整體施工質(zhì)量，同時(shí)還會導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度以及質(zhì)量等達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)[3]。

3 渠道裂縫的預(yù)防

通過改善混凝土性能可以減少裂縫的產(chǎn)生，但是當(dāng)裂縫發(fā)生后，要重新恢復(fù)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(yù)防裂縫的措施。

3.1 塑性裂縫預(yù)防措施

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

3.2 干縮裂縫預(yù)防措施

干縮裂縫預(yù)防的措施主要從混凝土的強(qiáng)度和配制方面入手，需要嚴(yán)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(jìn)行二次抹壓，使得混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加嚴(yán)密緊實(shí)，提高強(qiáng)度，減少收縮量，降低裂縫出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 溫度裂縫預(yù)防措施

溫度裂縫的預(yù)防措施主要控制混凝土溫度，首先選擇合適的水泥，優(yōu)先選擇低熱水泥，在確?；炷翉?qiáng)度的同時(shí)降低水灰比、較少水泥用量、適量添加減水劑，高溫季節(jié)澆筑時(shí)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(shè)置混凝土伸縮縫，同時(shí)混凝土澆筑后，采取遮陽措施，減少陽光直射，對混凝土面進(jìn)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(yù)防措施

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

3.5 原材料質(zhì)量不良引起的裂縫預(yù)防措施

確保水泥品質(zhì)達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，才能為施工質(zhì)量提供一定保障。水泥進(jìn)場后應(yīng)取樣檢測，嚴(yán)禁使用不合格水泥，貯存期超過3 個(gè)月時(shí)禁止使用。水泥應(yīng)規(guī)范堆存，注意防雨防潮，并采取排水、通風(fēng)措施，保證水泥存放處于較為干燥狀態(tài)。骨料進(jìn)場后應(yīng)按規(guī)范頻次取樣檢測，確保骨料的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的允許變幅的保證率，以便控制混凝土質(zhì)量。采用機(jī)制砂時(shí)石粉含量應(yīng)控制在6%～18%之間，細(xì)度模數(shù)控制在2.4～2.8 之間。對拌制和養(yǎng)護(hù)混凝土的水應(yīng)進(jìn)行取樣試驗(yàn)，合格后方能使用。

3.6 施工工藝質(zhì)量引起的裂縫預(yù)防措施

混凝土拌和時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照確定的配合比進(jìn)行配料，應(yīng)適時(shí)采用臺秤現(xiàn)場進(jìn)行混凝土骨料稱量控制；同時(shí)應(yīng)控制混凝土坍落度，若發(fā)現(xiàn)與選定的坍落度不符時(shí)應(yīng)查明原因并加以改正；混凝土運(yùn)送過程應(yīng)避免漏漿、分離以及泌水等不良情況的發(fā)生，并盡可能的縮短混凝土運(yùn)輸時(shí)間；混凝土各部位要均勻振搗密實(shí)，防止漏振、過振，嚴(yán)禁在倉內(nèi)加水；混凝土澆筑完成后12～18h 內(nèi)即開始養(yǎng)護(hù)，在干燥氣候條件下應(yīng)提前養(yǎng)護(hù)，混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間至少為28d[4]。

4 渠道裂縫問題

在處理渠道裂縫問題時(shí)，需要綜合考慮渠道裂縫具體寬度、實(shí)際分布數(shù)量、具體性質(zhì)、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(fù)原有性能，包括整體性、防水性、防滲性。對于渠道裂縫的修補(bǔ)，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(jìn)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(shí)還能發(fā)揮防水材料作用，降低滲透風(fēng)險(xiǎn)。

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(qiáng)度、抗沖擊強(qiáng)度等更好；同時(shí)，又比普通水泥砂漿的強(qiáng)度更好、韌性更佳、粘結(jié)性更強(qiáng)、有著較好的耐酸性，整體抗?jié)B透較好，還可以低溫固化。經(jīng)過水化反應(yīng)、干燥后，就可轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂休^好粘結(jié)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(jìn)行水泥基柔性防水材料涂抹時(shí)，應(yīng)確?；炷翉?qiáng)度大于80%設(shè)計(jì)值。

（2）應(yīng)保證基層處于平整與清潔狀態(tài)，較為堅(jiān)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(jìn)行適當(dāng)修補(bǔ)。

（3）施工前，應(yīng)確?；鶎用嫣幱诟稍餇顟B(tài)，避免大面積潮濕面出現(xiàn)。

（4）在調(diào)制水泥基柔性防水材料時(shí)，應(yīng)按照1:1 的組分質(zhì)量配比將A 與B 均勻混合、攪拌，應(yīng)采用砂漿攪拌設(shè)備進(jìn)行攪拌，并進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)控，攪拌時(shí)間應(yīng)比普通砂漿攪拌時(shí)間長2～3min。

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

（6）當(dāng)水泥基柔性防水材料處于凝結(jié)狀態(tài)后，應(yīng)控制好養(yǎng)護(hù)溫度，避免直接澆水或雨水直接沖刷，進(jìn)行自然養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)溫度不低于5℃。

4.2 鑿槽嵌縫方面

當(dāng)裂縫寬度δ≥0.4mm 時(shí)，就需要采取鑿槽嵌縫措施，有效縮小裂縫寬度，保證修補(bǔ)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(tài)聚硫橡膠，該種密封膠可以在常溫下，通過自硫化交聯(lián)形成雙組分密封膠，可將混凝土等材料進(jìn)行有效粘結(jié)，同時(shí)，該種密封膠在連續(xù)伸縮、連續(xù)振動、持續(xù)溫度變化情況等環(huán)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(yīng)沿裂縫方向鑿出“U”型槽溝，寬25mm、深38mm，為嵌縫做好準(zhǔn)備。

（2）清除“U”型槽溝與裂縫中的污物、雜質(zhì)等，并處于干燥狀態(tài)。

（3）在表面層涂刷提前制備好的雙組分底涂液，并進(jìn)行干燥處理，最后形成膜。

（4）嚴(yán)格按照產(chǎn)品使用標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范配合比，兩個(gè)組分混合攪拌后應(yīng)處于色澤均勻狀態(tài)，且無色差，再進(jìn)行密封填平并壓實(shí)。

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(chǎn)生貫穿性裂縫，需要及時(shí)拆除，對基礎(chǔ)進(jìn)行清理，并利用與原基礎(chǔ)介質(zhì)一樣的材料進(jìn)行更換替代，再進(jìn)行壓實(shí)操作，保證壓實(shí)度滿足設(shè)計(jì)要求，在進(jìn)行澆筑混凝土操作。

5 結(jié)語

混凝土經(jīng)常會受到相關(guān)因素影響發(fā)生裂縫問題，不僅降低灌溉干渠的抗?jié)B能力，影響渠道的使用功能，同時(shí)還會加速混凝土碳化反應(yīng)，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(fā)生與發(fā)展，對不同因素導(dǎo)致的混凝土裂縫進(jìn)行仔細(xì)分析，及時(shí)采取對應(yīng)處理措施，防止渠道襯砌混凝土的裂縫發(fā)展，確保渠道的使用功能。