箱基渡槽混凝土裂縫處理技術(shù)探討

南水北調(diào)中線局河南直管建管局 河南省鄭州市 450000

摘要：自改革開放以來，我國建設(shè)規(guī)模不斷加大。由于受各種因素影響，混凝土裂縫作為水利工程的常見問題、通病問題。隨著建設(shè)規(guī)模加大，裂縫現(xiàn)象越來越突出。本文通過沙河箱基渡槽槽身混凝土裂縫處理方法，主要探討了混凝土裂縫產(chǎn)生的原因、處理方法及處理后的效果評價。

關(guān)鍵詞：沙河箱基渡槽；槽身；裂縫；處理

1、工程概況

南水北調(diào)中線一期工程總干渠沙河南～黃河南段的沙河渡槽段工程位于河南省魯山縣城東。箱基渡槽一般每20m一節(jié)，槽身采用矩形雙槽布置形式，為C30鋼筋砼結(jié)構(gòu)，槽身凈寬2×12.5m，槽身側(cè)墻凈高7.8m，槽身底板兼作涵洞頂板，側(cè)墻為變斷面型式，下部寬1.25m，上部寬0.5m，側(cè)墻頂部設(shè)寬1.5m人行道。下部支承結(jié)構(gòu)為箱形涵洞，洞身長與上部槽身寬對應(yīng)，單聯(lián)長15.2m，順槽向每三孔一聯(lián)，相應(yīng)每節(jié)槽身單節(jié)長20m；涵洞孔寬5.5～5.8m，孔高為5.5m～9.1m。槽底比降1/5900。

2、裂縫成因分析

混凝土中產(chǎn)生裂縫有多種原因，主要是溫度和濕度的變化，混凝土的脆性和不均勻性，以及結(jié)構(gòu)不合理，原材料不合格（如堿骨料反應(yīng)），模板變形，基礎(chǔ)不均勻沉降等。

混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，在表面引起拉應(yīng)力。后期在降溫過程中，由于受到基礎(chǔ)或老混凝上的約束，又會在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力。當(dāng)這些拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力時，即會出現(xiàn)裂縫。許多混凝土的內(nèi)部濕度變化很小或變化較慢，但表面濕度可能變化較大或發(fā)生劇烈變化。如養(yǎng)護(hù)不周、時干時濕，表面干縮形變受到內(nèi)部混凝土的約束，也往往導(dǎo)致裂縫。

3、裂縫分類

渡槽側(cè)墻與底板出現(xiàn)大小不一的裂縫，按照技術(shù)要求規(guī)定，裂縫分類見下表：

混凝土結(jié)構(gòu)裂縫檢查判別標(biāo)準(zhǔn)

項 目Ⅰ 類Ⅱ 類III 類

鋼筋混凝土縫寬<0.2mm

縫長<100cm

縫深不超過鋼筋保護(hù)層縫寬0.2mm～0.4mm

縫長100cm～400cm

縫深超過鋼筋保護(hù)層

小于結(jié)構(gòu)厚度1/2縫寬>0.4mm

縫長>400cm

縫深大于結(jié)構(gòu)厚度1/2

4、裂縫處理方法及過程

裂縫處理措施方法主要：Ⅰ類裂縫表面涂抹封閉法，采用露盾水泥基滲透結(jié)晶性防水涂料。Ⅱ類裂縫及以上裂縫注漿法，采用K-801裂縫修補結(jié)構(gòu)膠。

裂縫處理工藝試驗選擇第85跨右聯(lián)槽身側(cè)墻Ⅰ類裂縫、Ⅱ類裂縫各1～2條進(jìn)行試驗。

4.1Ⅰ類裂縫封閉處理

4.1.1、Ⅰ類裂縫封閉處理工藝流程

裂縫調(diào)查→涂刷水泥基滲透結(jié)晶性防水涂料→表面封閉→養(yǎng)護(hù)

4.1.2、Ⅰ類裂縫封閉處理步驟

步驟1：打磨清理及基面濕潤

采用手提式砂輪機打磨至堅實的混凝土面，并清理干凈；用水充分濕潤處理過的待施工的施工基面，保持混凝土結(jié)構(gòu)得到充分的濕潤、潤透，但不宜有明水。

步驟2：制漿

（1）水泥基滲透結(jié)晶性防水涂料、粉料與干凈的水調(diào)和（水內(nèi)要求無鹽、無有害成分），混合時可用手電鉆裝上有葉片的攪拌棒或戴上膠皮手套用手及抹子攪拌。

（2）水泥基滲透結(jié)晶性防水涂料、粉料與水的調(diào)和比：按照容積比，涂刷時用5份料2.5份水調(diào)和。

（3）水泥基滲透結(jié)晶性防水涂料灰漿的調(diào)制：將計量過的粉料與水倒入容器內(nèi)，用攪拌物充分?jǐn)嚢?-5分鐘，使料拌和均勻；一次調(diào)料不宜過多（調(diào)成后不準(zhǔn)再加水及粉料，一次成型），要在20分鐘內(nèi)用完。

步驟3：涂刷

（1）水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料涂刷時要用專用半硬的尼龍刷。

（2）涂刷時要注意來回用力，確保凹凸處滿涂，并厚薄均勻。

（3）在平面或臺階處進(jìn)行施工時須注意將水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料涂刷均勻，陰陽角處要涂刷均勻，不能有過厚的沉積，防止在過厚處出現(xiàn)開裂。

（4）一般要求涂刷2道，即在第1層涂料達(dá)到初步固化（約1～2h）后，進(jìn)行第2道涂料涂刷。當(dāng)?shù)?道涂料干燥過快時，應(yīng)澆水濕潤后再進(jìn)行第2道涂料涂刷。

步驟4：檢驗

（1）水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料涂層施工完畢后，須檢查涂層是否均勻，如有不均勻處，須進(jìn)行修補。

（2）水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料涂層施工完畢后，須檢查涂層是否有暴皮現(xiàn)象，如有，暴皮部位需要清除，并進(jìn)行基面再處理后，再次用水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料涂刷。

（3）水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料涂層的返工處理：返工部位的基面，均需潮濕，如發(fā)現(xiàn)有干燥現(xiàn)象，則需噴灑水后再進(jìn)行水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料涂層的施工，但不能夠有明水出現(xiàn)。

步驟5：養(yǎng)護(hù)

（1）水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料終凝后3-4小時或根據(jù)現(xiàn)場濕度而定，采用噴霧式撒水養(yǎng)護(hù)，每天噴水養(yǎng)護(hù)3-5次，連續(xù)2-3天，外施工時要注意避免雨水沖壞涂層。

（2）施工過程中48小時內(nèi)避免雨淋、霜凍、日曬、沙塵暴、污水及高溫烘烤。

（3）養(yǎng)護(hù)期間不得碰撞防水層。

4.2 Ⅱ類裂縫與Ⅲ類裂縫灌膠處理

對寬度≥0.20mm的裂縫（Ⅱ類裂縫與Ⅲ類裂縫），采用恒定低壓壓注K-801膠液對裂縫進(jìn)行灌注，以達(dá)到對裂縫的修補。

4.2.1、Ⅱ類裂縫與Ⅲ類裂縫灌注處理工藝流程

裂縫檢查→清理裂縫→粘貼灌膠嘴→封閉裂縫→壓氣試驗→灌漿→表面涂裝。

4.2.2、Ⅱ類裂縫與Ⅲ類裂縫灌注處理步驟

步驟1：清縫及裂縫表面處理：將所有裂縫兩邊30mm～40mm范圍內(nèi)的灰塵用毛刷或壓縮空氣清除干凈，鑿去浮漿，然后用丙酮清洗，清除裂縫周圍的油污。

步驟2：粘貼灌漿嘴：灌漿嘴的間距根據(jù)縫長及縫寬確定，寬縫宜稀，窄縫宜密一般在350mm～400mm之間。每條裂縫上至少應(yīng)有一個進(jìn)漿嘴和一個出漿嘴。

步驟3：裂縫表面封閉：為使混凝土縫隙完全充滿漿液，并保證壓力，同時又保證漿液不外滲，必須對已處理過的裂縫表面用K-801膠底膠沿裂縫走向從上至下均勻涂刷兩遍，形成寬60mm～80mm的封閉帶。

步驟4：壓氣試驗

結(jié)構(gòu)膠封閉帶硬化后，需進(jìn)行壓氣試驗，氣壓控制在0.2～0.5MPa，對漏氣部位進(jìn)行再次封閉。

步驟4：灌注膠液操作

灌注裂縫采用空氣泵壓注法，壓漿罐與灌漿嘴用聚氯乙稀高壓透明管相連接，連接要求嚴(yán)密不漏氣。在灌漿過程中注意控制壓力逐漸升高，防止驟然加壓裂縫擴大，壓力宜控制在0.2～0.5MPa。

灌漿次序為：由低端逐漸壓向高端，從一端開始壓漿后，待另一端的灌漿嘴在排出裂縫內(nèi)的氣體后流出的漿液濃度與壓入漿液濃度相同時，可關(guān)閉出漿嘴閥門，并保持壓力1～3分鐘。

步驟5：表面處理

對于已灌完的裂縫，待漿液聚合固化后將灌漿嘴拆除，并將灌漿嘴處用膠泥抹平，待膠泥固化后進(jìn)行表面打磨處理和養(yǎng)護(hù)。

4.3 灌注裂縫參數(shù)

封閉狀態(tài)：封閉帶寬60mm～80mm，滿足壓氣試驗不漏氣；

壓漿嘴分布：間距350mm～400mm（寬縫宜稀，窄縫宜密）；

灌漿壓力：宜控制在0.2～0.5MPa；

灌漿完成狀態(tài)：不再進(jìn)膠后保持壓力1～3分鐘。

5、處理效果檢查

5.1、外觀檢查

0.2㎜以下裂縫采用表面涂抹法進(jìn)行修補，修補完成后表面為一寬度約8～12㎝的條帶，表面較粗糙。0.2㎜以上裂縫采用低壓注漿法進(jìn)行修補，修補時嚴(yán)格按注漿技術(shù)要求進(jìn)行操作。涂抹法用露盾水泥基滲透結(jié)晶性防水涂料與混凝土結(jié)合后，可向混凝土內(nèi)部滲透，在混凝土中形成不容于水的結(jié)晶體，填塞毛細(xì)孔道，從而使混凝土致密，防水。水泥基滲透結(jié)晶性防水涂料處理過的混凝土多年后遇水，材料中的活性物質(zhì)還能重新激活，混凝土中未完全水化的成分再產(chǎn)生結(jié)晶，封閉后期形成的裂縫。

5.2、鉆芯取樣

2013年5月9日對現(xiàn)場注漿法裂縫進(jìn)行了取樣。擬對取自85-yy2、85- yz1、85- yz2三條裂縫處（處理后）的鉆芯芯樣進(jìn)行劈裂抗拉強度試驗，通過比較劈裂面與處理面的相對位置，以驗證裂縫處理方法的有效性。

結(jié)合現(xiàn)場所取鉆芯材料及試驗要求，對現(xiàn)場所取鉆芯材料進(jìn)行加工，詳細(xì)尺寸如下所示：

85-yy2：直徑：48mm、長度：48mm；

85-yz1：直徑：55mm、長度：55mm；

85-yz2：直徑：50mm、長度：40mm；

對所取芯樣進(jìn)行了目測檢查，縫內(nèi)填充、膠結(jié)較好。

5.3、聲波測試

5月7日～5月10日在渡槽沿線85～88跨東、西區(qū)域選取裂縫進(jìn)行聲波檢查，每條裂縫布置修補前、修補后以及附近無裂縫區(qū)域3條測線進(jìn)行測試。

裂縫處聲波試驗分為不跨縫測線、跨縫測線。量測時根據(jù)實際情況采用黃油作耦合劑，沿測線向兩端進(jìn)行測試，測點間距為200mm、300mm、400m m、500mm、600mm。

6、結(jié)論

重點對比分析85區(qū)域yy2、yz1、yz2裂縫處理前、處理后以及附近區(qū)域無裂縫處的聲波波速值，可以很明顯得到波速值范圍：無裂縫區(qū)>裂縫理后>裂縫處理前，裂縫處理后聲波波速值較處理前提高了較多。

波速差距可能來源于灌漿材料與混凝土材料本身的波傳導(dǎo)率的差異，表明了裂縫處理方法是有效的。

鉆芯試件劈裂抗拉強度的平均值約為2.5534MPa，達(dá)到了相應(yīng)混凝土標(biāo)號的強度等級要求。

對比混凝土樣芯劈裂試驗前的灌漿線和劈裂試驗后的破裂面，可以發(fā)現(xiàn)劈

裂試驗的破裂面與灌漿線完全不重合，同時灌漿線完整，證明了灌漿處理方的正確性和合理性。

7、總結(jié)語

（1）裂縫治理首先要分析產(chǎn)生裂縫的原因；然后結(jié)合建筑物的防水等級要求，根據(jù)裂縫的特點和防水材料性能及施工工藝選擇相應(yīng)的防水材料和施工工藝。

（2）根據(jù)孔隙大小和施工現(xiàn)場的滲漏情況，選擇可灌性各異的化灌材料進(jìn)行灌漿處理，可最大程度地保護(hù)混凝土不受水的侵蝕。水溶性聚氨酯化灌材料具有良好的親水性，遇水中可分散、乳化進(jìn)而凝固，可在防滲漏工程中得到廣泛的應(yīng)用。

（3）當(dāng)混凝土內(nèi)部的滲水通道和縫隙非常細(xì)小難以封閉時，可采用嵌填彈、塑性及剛性密封材料或涂布鞋高分子防水涂料等工藝作為輔助手段從混凝土縫面進(jìn)行防滲處理。

（4）“灌、堵、嵌、涂相結(jié)合裂縫治理技術(shù)”是從工程實踐中總結(jié)出來的一種防水技術(shù)。工程實踐證明，這是一種工藝簡便，行之有效的實用施工技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50204-2002

[2]《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》SDJ-78和SL/T191-96

[3]《水利水電建設(shè)工程驗收規(guī)程》SL223-1999

[4]《水利水電工程施工質(zhì)量評定規(guī)程》SL176-1996

[5]《混凝土壩養(yǎng)護(hù)修理規(guī)程》SL230-98

[6]《混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》GB50164-92

[7]《水工混凝土施工規(guī)范》SDJ207-82

作者簡介：

陳凱歌，性別：男，出生日期：1981年9月，單位名稱：南水北調(diào)中線局河南直管建管局，現(xiàn)職稱：工程師，所評職稱：副高級工程師，郵編：461500。

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警示牌和安全警示牌；并制作宣傳圖畫提示使用方法等。

四、深基坑的施工技術(shù)

1、施工準(zhǔn)備

在進(jìn)行深基坑施工之前，一般主要進(jìn)行施工技術(shù)、施工方案、施工機械以及施工人員等方面的準(zhǔn)備。首先，對施工地點的土質(zhì)、周圍建筑環(huán)境、道路分布等各方面條件進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查，綜合各方面因素進(jìn)行最優(yōu)的方案設(shè)計，然后根據(jù)設(shè)計方案進(jìn)行施工組織和施工方案的設(shè)計。

2、施工方法及施工機械的選擇

首先，應(yīng)選定主要的施工參數(shù)，包括深基坑的支撐形式、幾何尺寸、以及基坑規(guī)模等，確定開挖參數(shù)及分層開挖的深度等。深基坑開挖方法主要包括逆作法、盆式挖土法、放坡挖土法等。選擇合理的開挖方法，保證基坑開挖方法和順序與施工設(shè)計相符。為確保井點降水正常，必須先排水再挖土，挖土高度達(dá)到標(biāo)高后，應(yīng)及時澆筑底板和墊層，在進(jìn)行挖掘時，應(yīng)避免挖掘機沖抓和碰撞，以免挖掘機碾壓到工程支撐梁及工程樁，加強監(jiān)控點保護(hù)，并標(biāo)明保護(hù)標(biāo)志。應(yīng)選擇合適的施工機械，確保深基坑工程的施工進(jìn)度。應(yīng)根據(jù)施工工期及預(yù)算挖量等參數(shù)作為挖土機械及運輸車輛的選擇依據(jù)。在施工過程中，應(yīng)根據(jù)施工進(jìn)度及現(xiàn)場實際情況，對機械數(shù)量及開挖進(jìn)度進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

3、施工中做好支護(hù)技術(shù)

深基坑支護(hù)應(yīng)參照基坑開挖深度，采用不同的支撐方式進(jìn)行支護(hù)，并通過回灌技術(shù)、井點降水以及挖掘機卸荷等，減少施工工期和投資成本，確保深基坑及周邊建筑的安全性。進(jìn)行深基坑支護(hù)施工時，應(yīng)充分利用原有支護(hù)樁，在符合施工要求的情況下，保留支護(hù)樁，節(jié)約施工成本。應(yīng)確保深基坑支護(hù)樁施工的可靠性和安全性，以免基坑周圍因降水不當(dāng)引起土體變形導(dǎo)致周邊管線、道路以及鄰近建筑的沉降過大和不均。應(yīng)按照施工操作原則進(jìn)行支護(hù)施工，選擇科學(xué)合理的施工處理方法，對于不同的深基坑支護(hù)，應(yīng)采用不同的支撐方式，必要時加設(shè)內(nèi)撐，并采用回灌技術(shù)或井點降水進(jìn)行降水處理。

4、錨桿技術(shù)

這一技術(shù)的運用能給深基坑開挖創(chuàng)造足夠的空間區(qū)域。讓不同的機械設(shè)備都能充分運用到基坑開挖操作中，錨桿技術(shù)最早運用于中國的北方地區(qū)。在車站、商業(yè)大廈等大型建筑物中的運用較廣。經(jīng)過建筑專家的多方檢測，對于錨桿技術(shù)施工運用到的工藝、材料等都進(jìn)行了合理改進(jìn)，對于施工的安全指數(shù)也有了很大的提高。

5、地下水處理

在深基坑開挖過程中，應(yīng)保持基坑干燥及邊坡穩(wěn)定，以免地下積水對施工進(jìn)度造成影響，或邊坡松動造成事故發(fā)生。如基坑土質(zhì)較軟或出現(xiàn)積水，則會導(dǎo)致工人站立困難，影響施工操作，因此在進(jìn)行基坑施工時，應(yīng)做好地下水的處理工作。可采用止水法處理地下水，在基坑周邊設(shè)置止水帷幕，防止地下水進(jìn)入基坑內(nèi)，可通過地下連續(xù)墻、沉井法或灌漿法來達(dá)到止水的目的；也可采用排水法處理地下水，如井點降水和明溝排水等，井點降水具有操作簡便，容易掌握的特點，是處理地下水的好方法。井點降水的具體步驟為：在深基坑工程周圍，設(shè)置具有滲水作用的井點管，并設(shè)置抽水設(shè)施，將地下水抽出，直至地下水將至設(shè)計高度。井點降水可用于不同形狀的深基坑中，對邊坡具有一定的穩(wěn)定作用，維持基坑內(nèi)土干燥可以有效提高深基坑施工效率，從而提高工程質(zhì)量。

結(jié)束語

綜合上面內(nèi)容，建筑項目深基坑工程是一項非常復(fù)雜的工程。在進(jìn)行施工方案設(shè)計時，必須對實際情況進(jìn)行綜合的考慮。對于一些可能出現(xiàn)的情況，也要做好相應(yīng)的應(yīng)急方案的設(shè)計。對于一些特殊點以及特殊結(jié)構(gòu)也，要采取針對性的方案設(shè)計，確保深基坑工程的安全性以及可靠性。

參考文獻(xiàn)：

[1]張長友.建筑深基坑支護(hù)施工技術(shù)的應(yīng)用研究[J].價值工程，2012.

[2]朱永清.復(fù)雜環(huán)境條件下深基坑綜合支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用[J].施工技術(shù)，2011.

[3]周堯程，湯慶其.談?wù)劯邔咏ㄖ罨又ёo(hù)施工流程[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012.