淺議混凝土防滲渠道施工技術(shù)

陳劍剛（昌吉州水利管理總站（州500管理局）　新疆　昌吉　831100）

淺議混凝土防滲渠道施工技術(shù)

陳劍剛
（昌吉州水利管理總站（州500管理局）新疆昌吉831100）

本文分析了渠道混凝土發(fā)生滲漏產(chǎn)生的原因，為渠道水工混凝土的維護和修補管理技術(shù)提供了一定的依據(jù)，文章結(jié)合混凝土防滲渠道的實際建設(shè)工況，總結(jié)出混凝土防滲渠道的設(shè)計施工與運行管理經(jīng)驗，可為進一步加強混凝土防滲渠道施工管理工作提供了借鑒。

渠道；滲漏；剝蝕；施工技術(shù)

1　渠道混凝土裂縫滲漏概述

滲漏是水工混凝土建筑物最為普遍的病害之一，20世紀80年代全國水土混凝土耐久性及病害調(diào)查表明，水工混凝土常常受到水流沖刷，有害物質(zhì)的侵蝕、凍融循環(huán)、地基基礎(chǔ)及相關(guān)結(jié)構(gòu)的沉降與變形、變動的水動力、地震等各種外部和內(nèi)在的作用，因此很容易產(chǎn)生裂縫并發(fā)生滲漏。

渠道混凝土襯砌在受自身收縮作用和溫度、地下水等荷載作用，襯砌裂縫很難避免。尤其在地下水豐富的工程區(qū)，渠道襯砌外水壓力對襯砌應(yīng)力本身狀態(tài)影響更大，外水荷載導致、促成無壓渠道襯砌開裂滲漏的例子可見于文獻，有些渠道的混凝土襯砌結(jié)構(gòu)也多次采取加固措施，但因溫度變形及內(nèi)水壓力作用，導致襯砌結(jié)構(gòu)裂縫又重新張開，給混凝土渠道整體穩(wěn)定帶來不利影響［1，2］。

2　渠道混凝土開裂滲漏的原因分析

渠道混凝土在使用過程中，造成混凝土開裂的因素主要有：溫度應(yīng)力、地基基礎(chǔ)及相關(guān)結(jié)構(gòu)的沉降與變形、超載、干縮變形、結(jié)構(gòu)老化等各種外部的和內(nèi)在的作用。

2.1溫度應(yīng)力的作用

渠道混凝土多為大體積混凝土，在施工過程中，由于水化熱等因素存在，很容易產(chǎn)生溫度應(yīng)力，容易導致結(jié)構(gòu)開裂。渠道由于邊坡約束作用，限制了結(jié)構(gòu)因溫度變化而產(chǎn)生的變形，由此產(chǎn)生的拉應(yīng)力如果超過了混凝土的抗拉強度，混凝土就會開裂，渠道就會發(fā)生滲漏。

2.2地基基礎(chǔ)及相關(guān)結(jié)構(gòu)的沉降與變形的影響

由于地基基礎(chǔ)及相關(guān)結(jié)構(gòu)的沉降與變形，會使渠道混凝土結(jié)構(gòu)受到剪切或者彎曲，最終導致渠道結(jié)構(gòu)開裂或破壞。例如，渠道基礎(chǔ)的嚴重不均勻沉降會導致渠道發(fā)生斷裂；渠道邊坡襯砌的沉降與變形達到一定程度時，會導致渠道面板開裂、滲漏。

2.3超載的影響

當混凝土結(jié)構(gòu)的實際荷載超出設(shè)計荷載時，就會導致渠道結(jié)構(gòu)開裂或者破壞。當然還存在另一種情況的超載，即：結(jié)構(gòu)的實際荷載并沒有超出設(shè)計荷載，但因渠道年久失修，老化嚴重（比如鋼筋銹蝕、混凝土剝落等），結(jié)構(gòu)的承載力已達不到原設(shè)計的要求，從而導致了在正常使用荷載情況下的結(jié)構(gòu)開裂，甚至破壞，這種超載具有隱蔽性，尤其要引起重視。

2.4干縮變形

當渠道混凝土在空氣中硬化時，混凝土中的水分會逐漸蒸發(fā)，會使水泥石中的凝膠體逐漸干燥而發(fā)生收縮，這種變形可使混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，導致混凝土表面開裂，從而降低了混凝土抗凍、抗?jié)B、抗碳化、抗侵蝕等性能。

2.5混凝土老化產(chǎn)生的裂縫

混凝土老化主要包括：碳化腐蝕、凍融破壞、堿骨料反應(yīng)、鋼筋銹蝕等，這些因素都會導致渠道混凝土產(chǎn)生裂縫

3　渠道混凝土裂縫檢測

渠道混凝土裂縫劃分見表1。

表1　　混凝土裂縫類型劃分表

3.1檢測項目及內(nèi)容

渠道混凝土裂縫檢測主要包括：裂縫出現(xiàn)的工程部位、數(shù)量、產(chǎn)狀、形狀、縫面狀態(tài)、縫隙狀態(tài)、滲水狀態(tài)等。

對于影響渠道結(jié)構(gòu)整體安全性、強度及防滲性能的裂縫，應(yīng)查明裂縫與時間、溫度、濕度、受載時間的變化關(guān)系［3］。

3.2檢測方法及要求

混凝土裂縫檢測采用人工外觀檢測并結(jié)合適宜儀器進行，通常有超聲波回彈檢測法，CT層析成像技術(shù)、鉆孔取芯等技術(shù)。

3.2.1裂縫外觀檢查

對渠道表面裂縫縫寬、條數(shù)等幾何參數(shù)，以人工目測和現(xiàn)場普查測量為主。對于裂縫的位置、走向、形狀、縫長等方面進行檢查。

3.2.2裂縫縫深檢測

裂縫深度通常采用無損檢測和鉆孔檢測。

4　渠道混凝土裂縫防滲修補技術(shù)

對于渠道混凝土裂縫，應(yīng)首先分析其產(chǎn)生的原因，明確裂縫可能產(chǎn)生的后果，如果可能存在安全隱患，則應(yīng)首先采取應(yīng)急措施確保渠道安全，然后再對裂縫產(chǎn)生的原因制定修補方案。

渠道裂縫防滲修補通常分為柔性修補和剛性修補兩種。柔性修補可適應(yīng)裂縫的開合變化，適用于溫度縫等活縫的防滲修復；剛性修補可補強結(jié)構(gòu)，適于超載裂縫等穩(wěn)定裂縫的修復。這兩種方式一般用于縫寬0.2mm以上的裂縫修補；對于縫寬不大于0.2mm的細微裂縫，可采用涂膜封閉法修補，即在清理后的混凝土表面涂刷2遍～3遍環(huán)氧漿液等材料，將裂縫封閉。

渠道面板裂縫防滲加固修補主要的施工工藝步驟如下：

施工步驟為：鉆止裂孔→面板清理和鑿毛→初步止漏→鉆孔值筋→焊接鋼筋網(wǎng)→架立模板→澆筑混凝土→拆除模板

4.1鉆止裂孔

為防止裂縫向兩端繼續(xù)擴展，首先應(yīng)在每條裂縫兩端鉆止裂孔，孔徑50mm，孔深超過面板厚度。

4.2渠道面板清理與鑿毛

用高壓水將裂縫表面及周邊混凝土清洗干凈，對于比較光滑的面板，要用液壓鎬鑿毛，增加澆筑面的糙度和新老混凝土的結(jié)合強度。

4.3裂縫初步止漏

為保證澆筑的混凝土面板不受滲漏水的影響，在修補前應(yīng)對裂縫填塞止水條進行初步堵漏止水。

4.4鉆孔植筋

用水下液壓鉆，垂直于面板進行水下鉆孔，按50cm梅花形布孔，同時保證在裂縫兩側(cè)可以分別布置兩排錨筋。

4.5焊接鋼筋網(wǎng)

待錨固劑硬化后，將在岸上制作好的鋼筋網(wǎng)整體吊放下水就位，鋼筋布置在分布筋和受力筋的交叉點。

4.6架立模板

根據(jù)混凝土的澆筑壓力制作鋼模板，模板的上下兩端與面板形成45°夾角。

4.7澆筑混凝土

將已配置好的水下混凝土吊放于水下修補位置。澆筑時可將混凝土送到澆筑倉內(nèi)，新老混凝土粘結(jié)良好。

4.8拆除模板

在澆筑的混凝土凝固后拆模，拆模后對混凝土進行檢查。

5　渠道混凝土裂縫防滲修補材料

通常裂縫修補材料的性能指標要求不得低于母體混凝土的設(shè)計指標，過流表面不低于表面抗沖磨混凝土原設(shè)計指標。對于有外觀要求的混凝土修補，應(yīng)使修補后混凝土顏色與周圍混凝土相協(xié)調(diào)。施工過程中不得使用對原母體混凝土與鋼筋有腐蝕和危害性的修補材料。

5.1表面嵌填堵漏材料

表面嵌填堵漏材料主要包括聚合物水泥砂漿、環(huán)氧砂漿、GB嵌縫材料等。

5.2表面修補、表面防滲材料

表面修補、表面防滲材料主要包括環(huán)氧砂漿、界面處理劑、防護涂層材料、聚合物水泥砂漿等。

5.3裂縫灌漿材料

灌漿材料分水泥灌漿材料和化學灌漿材料兩大類，化學灌漿材料主要包括水玻璃類、環(huán)氧樹脂類、丙凝等。

6　渠道防滲施工質(zhì)量檢查

6.1化學灌漿效果檢查

化學灌漿效果采用壓水試驗法與鉆孔取芯法兩種方法進行檢查。

6.1.1壓水試驗法

當漿材固化強度達到設(shè)計要求后鉆檢查孔進行壓水試驗，在需要檢查的裂縫上布設(shè)檢查孔，用電錘造斜孔與縫面相交，孔距縫約10cm左右。用水將孔內(nèi)粉塵沖洗干凈，然后在孔口埋設(shè)阻塞器，安裝壓水設(shè)備進行壓水。孔口壓力為0.2Mpa～0.4Mpa，檢查孔單孔吸水量應(yīng)小于0.01L/min或裂縫不漏水為合格。

6.1.2鉆孔取芯法

選取渠道面板部分重要裂縫用直徑為2cm的工程鉆騎縫鉆取一個鑒定孔獲得巖芯，觀察漿液結(jié)石在縫面的充盈情況。通常巖芯內(nèi)漿應(yīng)飽滿才能說明灌漿效果良好。

6.2裂縫表面封閉涂層粘結(jié)強度與厚度檢查

（1）涂層粘結(jié)強度檢查。

①在附件同等環(huán)境條件下選取1.0m2左右的混凝土面進行刮涂，15d后強度達到要求最終強度的70%以上后可進行粘結(jié)輕度檢測；

②在1.0m2的檢測區(qū)內(nèi)，選取3個位置進行粘結(jié)強度檢測，沒出用專用刀切涂透層至混凝土面，切縫形狀為直徑50mm圓形：

③將標準鋼塊（直徑50mm）用專用膠粘貼在測試位置，24h后采用粘結(jié)強度測試儀進行檢測。在施工區(qū)域內(nèi)選取9塊試驗塊進行涂層拉拔強度檢測。

（2）涂層厚度檢查。

①用專用刀切透涂層至混凝土面，面積為1cm2左右；

②專用工具將涂層與混凝土基面進行剝離；

③游標卡尺測出涂層厚度。在施工區(qū)域內(nèi)選取10處左右進行涂層厚度檢測。

7　結(jié)語

渠道裂縫滲漏產(chǎn)生原因很復雜，目前，國內(nèi)外裂縫處理修補技術(shù)也是多種多樣，對于修補材料的選擇應(yīng)結(jié)合工程本身的實際特點，從管理技術(shù)、施工質(zhì)量、經(jīng)濟等多方面進行綜合考慮，通常分為下列兩種工況：

（1）對于渠道襯砌面板周邊縫在內(nèi)的各種伸縮縫，宜采用柔性防滲修補技術(shù)。

（2）如因渠道面板強度不足造成的滲漏裂縫，就會影響渠道本身的安全與穩(wěn)定性，對于這種裂縫，宜采用剛性防滲加固修補。

綜上所述，混凝土防滲渠道施工質(zhì)量的提高是保證渠道輸水能力和農(nóng)業(yè)節(jié)水的有效途徑。研究、改善混凝土渠道防滲襯砌的設(shè)計和施工工藝是一項重要的工作，在今后的工作中，我們將密切關(guān)注先進的渠道防滲設(shè)計和成功的施工經(jīng)驗，仍需對渠道整體安全穩(wěn)定和防滲進行相關(guān)深入研究，進一步控制渠道施工成本和提高防滲效果。陜西水利

［1］韓瑜，馬長富，烏武賢.洛輝渠隧洞襯砌裂縫原因分析 ［J］.西安理工大學學報，1998，（3）320-323

［2］闞興起，張應(yīng)杰，武超.引灤隧洞存在的病害及治理方案［J］.海河水利2009（2）44-45

［3］楊軍.官地水電站大壩混凝土裂縫檢測及處理技術(shù)［J］.四川建筑2013（4）

（責任編輯：唐紅云）

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