某水庫灌區渠道混凝土襯砌板裂縫原因分析與處理

摘要：在灌區工程渠道襯砌施工過程中，由于受到設計、施工及環境影響，導致出現混凝土襯砌板破裂和塌陷問題。本文通過工程施工實例，對襯砌板破裂和塌陷的基本情況和成因進行分析，并簡要的介紹了預防及處理措施。

關鍵詞：灌區渠道；襯砌板破裂和塌陷；成因分析及預防措施；處理

一、工程概況

某水庫灌區配套節水改造首期項目位于廣東省粵西沿海鑒江流域中下游平原，該灌區是廣東省三大灌區之一，由良德灌區和石骨灌區兩部分組成，為多首制的灌溉、供水工程體系，灌區設計灌溉總面積118萬畝。渠道共14條，渠道設計總長度為153km，本工程等別為Ⅱ等，工程規模為大（2）型。

本工程橫斷面設計基本維持了現有梯形渠道斷面，大部分為梯形斷面，內坡為1：1.5，渠底寬3m～24m，渠深3.39m～12m。渠道過水斷面采用現澆混凝土襯砌，邊坡坡腳設混凝土齒墻護坡，其中石骨總干渠和東干渠砼襯砌厚度為10cm，其余渠道襯砌厚度為8cm，襯砌砼總方量為282553m3，混凝土強度等級為C20。

渠道砼襯砌縱向每3m設一道橫向伸縮縫，縫塞瀝青泡沫板，橫向在渠底兩側設兩條縱向伸縮縫，挖方渠段兩側砼護坡設DN50PVC排水管，縱橫間距1.5m，梅花型布置，管后設土工布反濾包。砼澆筑方式根據施工現場實際情況，分別采取先底后坡和先坡后底的方法。邊坡施工按設計分塊進行，即按伸縮縫進行分塊，采用分塊跳倉法施工。底板砼12m長一塊并跳塊澆筑，澆筑后1天按3米長切割橫向縫。混凝土澆筑嚴格按照《水工混凝土施工規范》要求實施。

二、渠道混凝土襯砌板破裂和塌陷基本情況及特點

本工程于2011年3月開工，至2014年2月已完成大部分渠道襯砌施工。在施工前中期對已完成工程的質量檢查中發現，部分渠道邊坡和底板都出現不同程度的質量缺陷，有出現大小不一的橫向或縱向裂縫，有出現襯砌板整體破裂，甚至有少數部位出現襯砌板整體塌陷的情況。經仔細排查，渠道襯砌板存在破裂或塌陷的部位統計如下圖：

由圖一可以看出襯砌缺陷共計714塊，其中左邊坡325塊，占總缺陷塊數的45.52%，右邊坡317塊，占總缺陷塊數的44.4%，渠底72塊，僅占10.08%。從統計數據分析可以看出：左右邊坡破裂和坍塌比底板嚴重；

由圖二可以看出在不同基礎形式變化的情況下，基礎開挖引起襯砌缺陷占總數的2.54%，而地基基礎經回填和換填后，分別占到總數的46%和51.46%。從統計數據可以明顯看出：回填和換填的部位容易發生缺陷；

三、渠道混凝土襯砌板破裂和塌陷成因分析

（1）地質條件較差引起的破裂和坍塌。

根據施工現場勘察情況，渠道地質條件較差的情況主要分為以下三類：①部分渠段原地層為淤泥、粉質粘土等軟弱土層，堤身穩定性差，經停水、放水等外界因素影響，地基出現局部變形蠕動變形；②部分山區渠段，兩側山坡高，堤頂沒有設置截水溝，或接洪堰位置與實際地形不符，在每年4月～9月汛期，經多次暴雨沖刷，局部渠道邊坡滑動；③部分挖方渠段兩側地下水位高，施工埋設的排水管被流失的泥土淤堵，排水不暢，造成外水壓力過大。以上地質條件會致使砼襯砌板破裂，且會出現嚴重的襯砌板破裂和大面積塌陷的情況。

（2）土方回填施工缺陷引起的破裂和坍塌。

在進行土方回填時，由于渠道施工作業“點多線長”，地質情況復雜，從而不可避免出現施工現場部分土料壓實作業面受限，導致局部干密度達不到要求，壓實度低于92%，此外回填土與原狀土的連接處受坡面滲水的影響。混凝土下的邊坡地基或渠底墊層壓實不均勻，局部有松散土基，渠道填方預沉降不夠也會引起襯砌基礎承載力不夠而導致襯砌板破裂和塌陷，此類裂縫通常出現在左右邊坡坡腳，占裂縫比例的絕大部分。

（3）襯砌混凝土施工缺陷引起的破裂和坍塌。

在襯砌混凝土施工過程中，以下情況也會導致問題的出現：①施工過程中原材料的配備不當。混凝土配合比設計不合理會導致襯砌板內外干縮程度不一而導致板面破裂；②施工工藝過程中的不合理因素。受環境因素影響，多個混凝土澆筑作業面同時施工的情況下，混凝土運輸時間過長、高邊坡下料的過程中導致的骨料分離，澆筑過程中振搗不均勻或漏振、過振等，這些都會導致襯砌板強度的改變而出現破裂；

（4）其他原因引起的破裂和坍塌。

除了上述原因外，還有諸如混凝土澆筑后硬化過程中溫差引起的裂縫，冬季施工過程中土料地基發生凍脹而使襯砌板拉裂引起的裂縫，養護不及時導致的裂縫等。

四、渠道混凝土襯砌板破裂和塌陷的處理

混凝土襯砌板破裂和塌陷的處理應根據襯砌板出現破損的程度、數量和現場實際情況，經設計單位批準，在保證襯砌板整體結構及防水防滲漏的前提下，現場采用以下幾種處理方法。

（1）對襯砌板面上的表面裂縫及破裂輕微的情況采用表面修補的方法。處理措施是清除襯砌板裂縫處的雜物用高壓水沖洗干凈浮層灰塵后，直接在破裂的表面處涂抹水泥漿，待凝結后進行自然養護。

（2）對于中等程度的裂縫可以采用鑿槽嵌縫的方法。人工將裂縫鑿成深2cm、寬10cm的U型槽，清除槽內的雜物，用壓力水沖洗干凈、濕潤后，用丙乳砂漿填平。

（3）對襯砌板破裂嚴重及坍塌的情況應將破損的單塊板拆除，重新澆筑混凝土。在澆筑混凝土的過程中應注意以下幾點：

①改進排水管埋設工藝，確保排水暢通。在襯砌板砼澆筑完成后，砼初凝前，挖除排水管位置砼，挖除范圍為20cmΧ20cm，將反濾包和排水管一起埋入后，再將排水管周邊砼填滿，壓實。這樣，可確保排水管排水通暢。

②加強與設計等參建單位溝通，對地質較差的渠道，應及時跟進邊坡換填、增設排水管接洪堰排水溝等變更，對設計與實際情況不符的渠段，及時提出建議，在設計作出適當處理后，再進行施工。

③加強現場管理，落實質量責任制。施工前，嚴格進行技術交底和材料進場檢驗。施工時，嚴格執行“三檢”制度，落實“三檢”責任人，對各工序質量監督不到位的技術管理人員追究失職責任。

五、結語

（1）灌區渠道工程中施工環境復雜，影響質量的因素很多，不可避免出現一些施工缺陷，混凝土襯砌板破裂和塌陷不僅影響工程的外觀質量，而且會影響到渠道的壽命和功能性要求，應該引起我們高度重視。

（2）根據統計分析，引起渠道襯砌板破裂和塌陷主要原因包括地質條件差、土方回填施工缺陷、混凝土施工缺陷等，只要及時改進設計，加強現場施工管理，襯砌板破裂和塌陷是可以預防的。

（3）針對襯砌板破損的情況提出不同的處理措施，經現場實際施工作業和處理效果可以得知，處理方法是可行的，這對以后類似的裂縫處理極具參考價值，在這樣不斷完善的施工工藝中，灌區渠道工程會越做越好。

參考文獻

[1] 楊建平 渠道襯砌混凝土裂縫分析與處理；山西水利科技，2009

[2] 馬斌 南水北調中線渠道襯砌裂縫的成因分析與處理；水利水電技術，2009

[3] 胡長明 南水北調渠道襯砌裂縫的成因與處理的探討；科技傳播，2011