【摘要】：本文結(jié)合近年來(lái)的一些經(jīng)驗(yàn)以及貴州山區(qū)地區(qū)的一些水利工程渠道襯砌混凝土的施工實(shí)踐，從水利渠道襯砌混凝土裂縫的危害、分類(lèi)、成因及預(yù)防等方面進(jìn)行了分析，總結(jié)了混凝土襯砌、養(yǎng)護(hù)等方面的裂縫預(yù)防及處理措施要點(diǎn)，為相關(guān)工作者提供理論參考。
【關(guān)鍵詞】：水利渠道;襯砌混凝土;裂縫成因;質(zhì)量控制;預(yù)防措施
中圖分類(lèi)號(hào)： TV91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)水利設(shè)施建設(shè)逐漸完善，然而在渠道襯砌混凝土施工中,普遍容易產(chǎn)生裂縫,尤其在斜坡上,造成輸水滲漏甚至工程破壞。由于裂縫產(chǎn)生的原因復(fù)雜，涉及學(xué)科多，因此，渠道襯砌混凝土裂縫處理措施是一個(gè)相當(dāng)普遍性的技術(shù)難題。這需要廣大科技工作者與工程技術(shù)人員攜手努力，長(zhǎng)期探索。文章結(jié)合近年的工作實(shí)踐，對(duì)渠道襯砌混凝土裂縫產(chǎn)生的原因、危害及預(yù)防處理措施進(jìn)行了如下分析，供同行參考之用。
1. 混凝土裂縫的分類(lèi)
根據(jù)深度、范圍和原因的不同，襯砌混凝土板產(chǎn)生的裂縫可分為表層裂縫、塑性裂縫和貫穿裂縫。表層裂縫產(chǎn)生在混凝土板表面，裂縫長(zhǎng)度一般不超過(guò)10cm，深度不超過(guò)3mm，紋理細(xì)碎，形狀不規(guī)則，如雞爪狀或龜背狀，一般只見(jiàn)裂紋，看不見(jiàn)明顯的縫隙。塑性裂縫深3～6mm，長(zhǎng)1～3m，在一塊混凝土板上有一道至數(shù)道，走向基本平行。貫穿裂縫是指裂縫將混凝土板全部切穿，貫穿整塊甚至數(shù)塊混凝土板，長(zhǎng)度達(dá)數(shù)米至數(shù)十米，走向連續(xù)規(guī)則。
2.襯砌混凝土裂縫的危害
表層裂縫基本不影響混凝土強(qiáng)度及工程使用。塑性裂縫危害較小，在初期不影響工程的運(yùn)用，但如不及時(shí)處理會(huì)發(fā)展成貫穿裂縫。貫穿裂縫會(huì)對(duì)工程造成很大的危害。渠道輸水時(shí)水沿著裂縫滲入到混凝土板下，使基礎(chǔ)的含水量提高乃至飽和，由于混凝土板的覆蓋，這些水分難以蒸發(fā)而存留在土壤中。在寒冷地區(qū)，如密云水庫(kù)上游，極端最低氣溫為－35.3℃，到冬季時(shí)飽含水分的土壤受凍膨脹變形，對(duì)工程產(chǎn)生破壞。形式有三種：一是加大破壞范圍，基礎(chǔ)膨脹使混凝土板裂縫加寬延長(zhǎng)，來(lái)年灌溉時(shí)水侵入到更大的范圍內(nèi)，形成惡性循環(huán)；二是加重破壞程度，基礎(chǔ)變形使混凝土板產(chǎn)生錯(cuò)茬，致使灌溉時(shí)同一范圍內(nèi)進(jìn)入更多的水量，冬季時(shí)凍脹加劇，造成混凝土板沿裂縫鼓起、 錯(cuò)位甚至翹起；三是水沿裂縫鉆入混凝土板下產(chǎn)生滲流，把基礎(chǔ)沖刷掏空或沿著獸洞蟻穴滲流到堤外，嚴(yán)重時(shí)造成潰堤。
3.裂縫產(chǎn)生的原因
混凝土板產(chǎn)生裂縫的原因是多方面的，經(jīng)觀察研究，主要原因如下。3.1表層裂縫產(chǎn)生的原因。
①混凝土壓面次數(shù)不足或壓面不及時(shí)；②抹面時(shí)因表面干澀加水或因混凝土稀薄灑干水泥；③施工人員為了攪拌或抹面方便在混凝土拌和時(shí)隨意加水，造成水灰比偏大，混凝土凝固時(shí)產(chǎn)生收縮裂縫；④養(yǎng)護(hù)不及時(shí)，形成干縮裂縫。
3.2塑性裂縫產(chǎn)生的原因
①工期延誤造成冬季施工，遇到急劇降溫時(shí)尚未凝固的混凝土板收縮產(chǎn)生裂縫；②夏季天氣炎熱，遇大風(fēng)天氣表層水分損失過(guò)快；③基礎(chǔ)干燥使混凝土失水；④漏振或振搗不密。這種裂縫發(fā)生時(shí)間較早，中間寬兩頭細(xì)，位置集中，深度為1～3cm，長(zhǎng)度一般不超過(guò)10cm。
3.3貫穿裂縫產(chǎn)生的原因
①單塊混凝土板設(shè)計(jì)長(zhǎng)度偏大。許多長(zhǎng)度為6m的混凝土板在中間產(chǎn)生了垂直裂縫，形狀規(guī)則，呈直線狀。②基礎(chǔ)原因。這種原因產(chǎn)生的裂縫比例最大，裂縫長(zhǎng)度從數(shù)米至數(shù)十米，往往伴有混凝土板表面錯(cuò)茬。具體又分為幾種情況：一是地質(zhì)勘察不細(xì)致，個(gè)別渠堤段以前為坑溏、洞穴，勘測(cè)時(shí)雖已回填但基礎(chǔ)軟弱；二是施工單位為降低成本，開(kāi)挖基礎(chǔ)時(shí)用機(jī)械一次開(kāi)挖到位而沒(méi)有預(yù)留保護(hù)層，造成部分基礎(chǔ)超挖；三是回填土不密實(shí)；四是設(shè)臨時(shí)車(chē)道的部位由于車(chē)輛通行造成過(guò)壓；五是降雨后施工單位為搶工期，基礎(chǔ)沒(méi)有晾干就澆筑底板，覆蓋在下面的水分到冬季時(shí)凍脹使混凝土板折裂，這種裂縫多產(chǎn)生在渠底混凝土板中間。 ③外來(lái)降水。一些基礎(chǔ)處理和混凝土施工質(zhì)量都很好的混凝土板也產(chǎn)生了裂縫，經(jīng)勘察發(fā)現(xiàn)是自然降水侵入到混凝土板下造成的。一種情況渠道兩側(cè)是高出渠頂數(shù)米的土坡丘陵，雨水或雪水沿浸潤(rùn)線侵入到混凝土板下，另一種是渠頂混凝土板邊沿回填土不密實(shí)或渠頂高程低于混凝土板，致使自然降水沿著混凝土板與基礎(chǔ)的接合面侵入，侵入的水分到冬季產(chǎn)生凍脹把混凝土板拱裂。④對(duì)與渠道交叉的外來(lái)水源如天然泉眼、村莊污水等沒(méi)采取處理措施，這些水源借部分渠段四季穿流，冬季凍脹造成混凝土板折裂、翹起、交錯(cuò)。
4.混凝土板裂縫預(yù)防
對(duì)混凝土板裂縫的治理重在預(yù)防，主要有幾個(gè)方面。
4.1設(shè)計(jì)方面。
設(shè)計(jì)改進(jìn)成本最小，效果最好。①根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂虻刭|(zhì)等因素合理確定單塊混凝土板的尺寸。經(jīng)實(shí)踐，長(zhǎng)度為3m 的混凝土板中間沒(méi)再發(fā)生垂直裂縫。②將渠道斷面由梯形改為U形，并在每塊混凝土板下垂直水流方向增設(shè)上口寬 20cm、 下口寬12cm、深12cm的梯形肋梁兩道，改善混凝土板受力結(jié)構(gòu)。③渠底增設(shè)縱向切割縫，用熱瀝青封灌。④在泉水或污水與渠道相交的渠段設(shè)計(jì)過(guò)水管等跨越設(shè)施，借渠道穿流的渠段可將混凝土板襯砌改為漿砌石襯砌。
4.2施工方面。
施工是保證質(zhì)量的關(guān)鍵，施工時(shí)應(yīng)注意以下問(wèn)題：①做好施工安排，避免冬季施工；在氣溫驟降時(shí)采取保溫保濕措施，也可用電抹子抹面，以縮短抹面時(shí)間。②晾曬時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的基礎(chǔ)在澆筑混凝土前灑水濕潤(rùn)。 ③基礎(chǔ)回填要均勻密實(shí)，臨時(shí)車(chē)道過(guò)壓部位應(yīng)拆除重新回填。④混凝土攪拌時(shí)嚴(yán)格控制水灰比，運(yùn)輸時(shí)防止離析，澆筑派專(zhuān)職質(zhì)檢員控制振搗、抹面質(zhì)量。⑤雨季施工采取排水措施，雨后等基槽徹底晾干后再施以下道工序。⑥發(fā)現(xiàn)軟弱地基及時(shí)向監(jiān)理和設(shè)計(jì)部門(mén)匯報(bào)，對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行處理后再施工。⑦混凝土凝固后及時(shí)養(yǎng)護(hù)。由于渠道襯砌混凝土面積大線路長(zhǎng)，容易受風(fēng)吹雨淋、人員踐踏等因素影響，因此不宜采取灑水或噴養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù)，可采用覆蓋塑料薄膜的辦法，覆蓋時(shí)注意要嚴(yán)密，并用土將薄膜壓實(shí)。
4.3運(yùn)行管理方面。
運(yùn)行管理單位及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，可以將損失減小到最低程度。①經(jīng)常巡視檢查，發(fā)現(xiàn)裂縫及時(shí)處理，防止裂縫發(fā)展擴(kuò)大甚至發(fā)生沖刷掏空現(xiàn)象，造成維修成本增加。②每次灌溉完畢后和冬季來(lái)臨前提閘放空渠道內(nèi)積水。
5.渠道裂縫處理及預(yù)防措施
表層裂縫一般不需處理，塑性裂縫和貫穿裂縫必須及時(shí)處理，處理時(shí)分析產(chǎn)生的原因，根據(jù)破壞程度采取相應(yīng)的措施，常用的處理措施如灌漿、結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)、仿生自愈等方法因施工工藝復(fù)雜、難度大、成本高而不適合渠道襯砌裂縫的處理。根據(jù)混凝土板截面薄、裂縫受基礎(chǔ)影響大的特點(diǎn)，經(jīng)實(shí)踐總結(jié)出以下幾種簡(jiǎn)單實(shí)用經(jīng)濟(jì)的處理方案：未貫穿的塑性裂縫，可采用局部處理的辦法，劃出裂縫范圍予以鑿除，重新澆筑混凝土面層。由基礎(chǔ)原因引起的裂縫必須對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行處理，否則即便澆筑了新的混凝土面層，混凝土板以后仍會(huì)發(fā)生破壞。處理時(shí)拆除混凝土板及原基礎(chǔ)，對(duì)含水量高的土壤進(jìn)行晾曬，保證基礎(chǔ)回填均勻密實(shí)后重新澆筑混凝土板。
非基礎(chǔ)原因形成的裂縫，可采用人工用鋼釬沿著裂縫在其兩側(cè)鑿出寬20~30cm的帶狀溝槽，將接合面清理干凈，按照原配比澆筑混凝土，水泥采用原配比水泥品種。為防止新澆混凝土自然收縮而產(chǎn)生新的裂縫，施工時(shí)摻入適量的膨脹水泥，摻入比例參考使用說(shuō)明書(shū)，如為了外表美觀，可摻入20%的白水泥。
其他措施：渠頂回填土不密實(shí)或渠頂高程達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的，重新回填至設(shè)計(jì)要求；雨雪水沿浸潤(rùn)線侵入混凝土板下基礎(chǔ)的，在混凝土板上沿外側(cè)開(kāi)挖截水溝，使自然降水沿截水溝排出。
6.結(jié)語(yǔ)
水利渠道等設(shè)施的混凝土面板產(chǎn)生裂縫的現(xiàn)象是較為普遍的，裂縫的成因也較復(fù)雜，但是經(jīng)過(guò)因地制宜改進(jìn)設(shè)計(jì)，加強(qiáng)施工管理，混凝土襯砌裂縫是可以預(yù)防的。以上的處理措施經(jīng)實(shí)踐證明行之有效。
參考文獻(xiàn)：
1.水工混凝土外加劑技術(shù)規(guī)程DL-T5100-1999.
2. 齊春友.南水北調(diào)S23標(biāo)渠道襯砌混凝土裂縫的預(yù)防及處理方法[J].北京水務(wù),2010(2),36-37.
3. 張建輝,陳春秀.渠道襯砌混凝土裂縫產(chǎn)生的原因分析及預(yù)防措施 [J].南水北調(diào)與水利科技,2007(6),68-70.
4. 李偉朋. 南水北調(diào)渠道混凝土裂縫控制簡(jiǎn)述[J].水利規(guī)劃與設(shè)計(jì), 2010(1),57-59.
