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，保障缺水地區經濟、社會與人口、資源、環境的可持續發展，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境等因素影響容易產生裂縫。裂縫的出現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，對渠道的穩定安全運行產生不利影響。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，加速地區經濟的協調發展，造福子孫后代，必須找出和分析產生裂縫的各種因素，并采取有針對性的措施，防止和減少混凝土面板裂縫的產生

二、渠道襯砌混凝土面板典型裂縫及其產生的原因

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范要求，原材料含泥量超出規范要求都易引起裂縫。

（四）運輸、入倉、振搗環節控制不嚴

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）混凝土面板養護及切縫時間

養護時間短，養護方式不正確，不能滿足混凝土面板養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

經過現場調查、研究，針對襯砌混凝土面板裂縫產生的原因，采取有效措施進行控制。

（一）針對渠坡結構型式產生裂縫采取措施：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。如發現問題應立即處理。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。不同規格的砂石料分倉堆放，嚴禁混淆。

（四）科學安排入倉方式，根據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）改變傳統的混凝土養護方式，經項目部仔細研究，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護膜養護，既保證了混凝土面板質量，又避免了因經常灑水造成的坡腳基礎變軟齒槽混凝土沉降。

（六）根據天氣情況，應適當調整混凝土外加劑的摻量和用水量，確保混凝土入倉時的坍落度滿足施工要求，同時應進行混凝土表面噴霧養護。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5d穩定在5℃以下或現場最低氣溫在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）改變傳統的養護方式，使用專用養護膜養護，既保證了混凝土面板不因經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故障而造成混凝土冷縫的現象，主要采取加強襯砌設備的日常保養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故障，當襯砌機械故障出現時首先根據經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。