南水北調(diào)安陽九標薄壁混凝土裂縫控制技術(shù)

□陳俊立 □史清福（河南水利建筑工程有限公司）

□許方方（南陽白河橡膠壩管理局）

1 工程概況

安陽九標渠道襯砌全長4395.2m，渠道斷面為梯形，渠坡坡比為1：2，采用標號為C20（W6F150）混凝土。渠坡混凝土面板厚為10cm，渠底混凝土面板厚8cm，渠道薄壁混凝土結(jié)構(gòu)下部構(gòu)成依次是粗砂墊層、聚苯乙烯保溫板、復合土工膜，在實際施工中渠道薄壁混凝土由于自身自重、水化熱、外界環(huán)境、地質(zhì)條件等易產(chǎn)生裂縫。裂縫主要表現(xiàn)為干縮裂縫、塑性收縮裂縫、溫度裂縫以及沉陷裂縫。

2 裂縫形成的原因及防范措施

2.1 干縮裂縫形成的原因

干縮裂縫是混凝土蒸發(fā)失水而產(chǎn)生干縮變形，混凝土成型后養(yǎng)護不當環(huán)境溫度過高，水分散失，體積收縮，內(nèi)部產(chǎn)生拉應力超過混凝土抗拉強度時便引起混凝土開裂。要防范干縮裂縫的發(fā)生應做到：選用收縮量較小的水泥，在不影響質(zhì)量的情況下盡可能降低水泥用量。控制好水灰比，摻加合適的減水劑，水灰比越大，干縮越大，加強混凝土的早期養(yǎng)護。

2.2 塑性收縮裂縫形成的原因

混凝土澆筑后未能及時覆蓋保溫、養(yǎng)護，表面水分蒸發(fā)過快致使早期混凝土強度不能抵抗收縮應力而形成收縮裂縫。防范塑性收縮裂縫的形成措施：選用干塑值較小早期強度高的水泥，嚴格控制水灰比，適量摻加高效減水劑來增加混凝土和易性和坍落度。養(yǎng)護應及時，保證混凝土在終凝前表面的濕潤。

2.3 溫度裂縫形成的原因

混凝土澆筑完成后表面與內(nèi)部形成很大的溫差或振動不密實而形成的裂縫。降低溫度裂縫措施主要有：改善顆粒級配，選用水化熱低的水泥，摻加高效減水劑，減少水泥用量，降低水化熱，降低水灰比，降低混凝土澆筑的入倉溫度。選用合理的施工時間和工藝，及時養(yǎng)護，設置合理收縮縫。

2.4 沉陷裂縫形成的原因

渠道混凝土下部的地基，墊層壓實不均勻，地基夯實加固處理不合格而致使不均勻沉降形成的裂縫。解決形成沉陷裂縫的方法：壓實基層，墊層。土工膜、保溫板鋪設牢固且土工膜不得出現(xiàn)褶皺，應自然松弛，混凝土振搗要密實。

3 薄壁混凝土在施工中應注意的問題

3.1 施工工序影響裂縫形成

3.1.1 基面處理

本標段邊坡預留厚度為30cm，基面處理時采用機械粗削人工精削的辦法。先采用挖掘機粗削預留厚度10~15cm改為人工精削，人工精削時應拉網(wǎng)格線，從上而下削坡，并用2m靠尺檢查削坡平整度（基面平整度誤差≤±20~2mm）。坡面出現(xiàn)虛土要進行夯實修整。

往往削坡后由于風吹日曬坡面會出現(xiàn)干裂現(xiàn)象，為了防止基面暴曬水分散失而干裂，在削坡過程中盡量避免超挖、坍坡。若有應及時補坡分層夯實，補坡厚度應高于設計坡面，然后人工小心削平。

3.1.2 砂墊層鋪設

粗砂墊層鋪設由鋪砂機攤鋪，無鋪砂機利用人工攤鋪。攤鋪過程中利用水準儀測量控制攤鋪厚度，一般控制在0～±20mm范圍內(nèi)，采用平板振動器振動碾壓，同時保證砂墊層平整，使砂墊層表面平整度達到±10~2mm。現(xiàn)場用灌砂或灌水法檢查砂墊層的壓實度，相對密度控制≥0.70，若出現(xiàn)砂墊層相對密度不夠要重新濕水振動碾壓，直到符合規(guī)范要求為止。

3.1.3 保溫板鋪設

鋪設保溫板時應采用錯縫梅花型鋪設，鋪設整密，兩板連接處高差≤2mm，同時用帶箭頭的竹簽固定，竹簽一律要低于保溫面，防止過高頂破土工膜。保溫板鋪設后應保持板面完整，潔凈與基面緊貼無懸空現(xiàn)象，不得在鋪好的保溫板上踐踏或放置重物，鋪設時應從下部齒槽部位向上鋪設，保證板間接觸緊密。

3.1.4 土工膜鋪設

鋪設土工膜時應自然松弛，貼實支持面，不得出現(xiàn)褶皺懸空，鋪設后上端用樁固定。土工膜與土工膜之間采用焊接機焊接，焊接溫度與當天氣溫有關，一般控制在240～270℃之間不等，焊機速度一般控制在2～2.50m/min，焊接時搭接寬度≥10cm（誤差在0～±20mm范圍內(nèi)）。焊接完成后冷卻到常溫后進行沖氣試驗，焊縫間壓力穩(wěn)定在0.15～0.20MPa范圍內(nèi)1-5min無明顯變化則為合格。用縫布機縫好土工膜后寬膠帶粘平，若有漏氣部位用Ks熱熔膠粘補或用焊機焊牢。

3.2 響裂縫形成

3.2.1 水泥

本標段采用鶴壁同力牌普通硅酸鹽水泥（P.O42.50）。該水泥屬于低熱水泥，收縮性小。水泥進場前必須具有產(chǎn)地合格證和出廠檢驗報告，否則不得入場，條件具備進場同時標段自身取樣送到有相關資質(zhì)的試驗檢測部門試驗，不合格不得使用。

3.2.2 骨料

標段石料采用盤石頭花尖腦石料場石料，該石料材質(zhì)堅硬，石粉含量少，清潔不含風化顆粒。進場前具有產(chǎn)地合格證和出廠檢驗報告,否則不許進場，進場后標段自身取樣送到具有相關質(zhì)資的試驗檢測部門,檢測合格方可使用。標段砂料采用盤石頭花尖腦石料場人工砂，該砂料含泥量低，干燥無風化，顆粒級配優(yōu)良,檢測和抽檢合格后方可使用。

3.2.3 外加劑

為了改善混凝土和易性，用水量和初凝時間標段選用高效減水劑和引氣劑兩種外加劑。外加劑進場前每批應具有出廠檢驗報告和出廠合格證，進場取樣后按品種批數(shù)分別儲存在指定位置。樣品經(jīng)相關檢測部門檢驗合格后方可使用。

3.3 施工現(xiàn)場環(huán)境影響著裂縫的形成

氣候影響：高溫、低溫和大風環(huán)境都對混凝土有重要影響。高溫天氣，渠道薄壁混凝土施工溫度不宜高于28℃。當白天氣溫超過30℃時應調(diào)整澆筑時間，并且對骨料進行降溫處理，確保混凝土出機口溫度控制在20℃以內(nèi),入倉溫度不高于28℃，若不能確保入倉溫度應立即停止施工。

低溫天氣，當連續(xù)5d日平均氣溫穩(wěn)定在5℃以下或現(xiàn)場最低氣溫在0℃以下時，不宜施工。如需施工必須調(diào)節(jié)拌和水溫度增加骨料攪拌時間，確保混凝土入倉溫度不低于5℃，并采用保溫措施保證渠道薄壁混凝土面板內(nèi)外溫差≤20℃，起到防裂要求。當連續(xù)幾天氣溫低于5℃應立即停止施工。

在大風天氣澆筑混凝土時，適當調(diào)整混凝土外加劑摻量、用水量和出機口的坍落度。正在襯砌的作業(yè)面及時收面并用塑料布覆蓋養(yǎng)護，防止水分蒸發(fā)過快產(chǎn)生塑性收縮裂縫。

4 現(xiàn)場澆筑對裂縫形成影響及防范措施

現(xiàn)場澆筑分為布料、攤鋪、振搗、抹面、養(yǎng)護等幾個關鍵步驟。

布料機在布料時應從下向上連續(xù)進行，這樣能夠減少混凝土骨料分離、粗骨料集中現(xiàn)象的發(fā)生。布料機開啟前應及時打開布料機振動設備使混凝土表面平整，對混凝土表面起到微震效果，盡可能不出現(xiàn)蜂窩麻面現(xiàn)象，若有及時填補平。

布料機離開布料面后立即開啟振動小車使震動及時均勻，達到表面出漿，對表面出現(xiàn)蜂窩麻面部分增加振動遍數(shù)。振動小車振不到的位置,例如坡頂部、坡底部和模板邊界處利用插入式振搗器振搗，邊界處自下而上沿模板振搗，振搗后，現(xiàn)場施工員用手觸混凝土確定抹面時間，進行抹面收平，進一步提漿。

第一次抹面混凝土表面較軟，采用從下而上的抹面方式抹面，每次錯壓面為圓盤的1/3直徑。混凝土表面平整、不出現(xiàn)漏抹現(xiàn)象，坡頂、平臺和坡底部平臺采用人工抹面。邊界模板處人工及時修補抹面，確保混凝土初凝前人工收面3遍。

收光時不宜過早，過早易劃痕混凝土表面且不易壓光，過遲不僅不能壓光反而會被破壞留下斑紋。現(xiàn)場施工員應在初凝前用手輕壓，若稍有痕印便可進行壓光處理，使混凝土表面平整光滑，若有不光滑，不得撒水、不得再次布漿。等到混凝土成型后再作處理。

抹面收光完成后因時噴撒養(yǎng)護劑，采取保溫塑料布覆蓋。當水分因天氣原因而蒸發(fā)較快時應當采取補水或保溫養(yǎng)護，養(yǎng)護目的是促進混凝土強度盡早出現(xiàn)，防止開裂。

養(yǎng)護期內(nèi)應及時切縫，切縫一般在混凝土強度達到1～5MPa時切縫，切縫前先用墨線彈出分縫位置，采用切割機切縫，切縫時不得出現(xiàn)混凝土崩裂和漏切錯位現(xiàn)象。根據(jù)氣溫高低確定切縫的最佳時間，當溫度在15～20℃時28h切縫為宜，當溫度高于20℃時，20-25h（含）切縫為宜。

5 結(jié)語

弄清南水北調(diào)中線工程安陽段薄壁混凝土襯砌裂縫形成原因及明確防范裂縫形成的措施，能有效提高薄壁混凝土襯砌的施工質(zhì)量和施工進度。