南水北調(diào)安陽九標(biāo)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(biāo)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(biāo)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(fù)合土工膜，在實(shí)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(hù)不當(dāng)環(huán)境溫度過高，水分散失，體積收縮，內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)便引起混凝土開裂。要防范干縮裂縫的發(fā)生應(yīng)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?？刂坪盟冶?，摻加合適的減水劑，水灰比越大，干縮越大，加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)。

2.2 塑性收縮裂縫形成的原因

混凝土澆筑后未能及時(shí)覆蓋保溫、養(yǎng)護(hù)，表面水分蒸發(fā)過快致使早期混凝土強(qiáng)度不能抵抗收縮應(yīng)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(qiáng)度高的水泥，嚴(yán)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(hù)應(yīng)及時(shí)，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(shí)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(shí)間和工藝，及時(shí)養(yǎng)護(hù)，設(shè)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(shí)不均勻，地基夯實(shí)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(shí)基層，墊層。土工膜、保溫板鋪設(shè)牢固且土工膜不得出現(xiàn)褶皺，應(yīng)自然松弛，混凝土振搗要密實(shí)。

3 薄壁混凝土在施工中應(yīng)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(biāo)段邊坡預(yù)留厚度為30cm，基面處理時(shí)采用機(jī)械粗削人工精削的辦法。先采用挖掘機(jī)粗削預(yù)留厚度10~15cm改為人工精削，人工精削時(shí)應(yīng)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(jìn)行夯實(shí)修整。

往往削坡后由于風(fēng)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(yīng)及時(shí)補(bǔ)坡分層夯實(shí)，補(bǔ)坡厚度應(yīng)高于設(shè)計(jì)坡面，然后人工小心削平。

3.1.2 砂墊層鋪設(shè)

粗砂墊層鋪設(shè)由鋪砂機(jī)攤鋪，無鋪砂機(jī)利用人工攤鋪。攤鋪過程中利用水準(zhǔn)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(shí)保證砂墊層平整，使砂墊層表面平整度達(dá)到±10~2mm。現(xiàn)場用灌砂或灌水法檢查砂墊層的壓實(shí)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(shè)

鋪設(shè)保溫板時(shí)應(yīng)采用錯(cuò)縫梅花型鋪設(shè)，鋪設(shè)整密，兩板連接處高差≤2mm，同時(shí)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(shè)后應(yīng)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(shè)時(shí)應(yīng)從下部齒槽部位向上鋪設(shè)，保證板間接觸緊密。

3.1.4 土工膜鋪設(shè)

鋪設(shè)土工膜時(shí)應(yīng)自然松弛，貼實(shí)支持面，不得出現(xiàn)褶皺懸空，鋪設(shè)后上端用樁固定。土工膜與土工膜之間采用焊接機(jī)焊接，焊接溫度與當(dāng)天氣溫有關(guān)，一般控制在240～270℃之間不等，焊機(jī)速度一般控制在2～2.50m/min，焊接時(shí)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(jìn)行沖氣試驗(yàn)，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(jī)縫好土工膜后寬膠帶粘平，若有漏氣部位用Ks熱熔膠粘補(bǔ)或用焊機(jī)焊牢。

3.2 響裂縫形成

3.2.1 水泥

本標(biāo)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(jìn)場前必須具有產(chǎn)地合格證和出廠檢驗(yàn)報(bào)告，否則不得入場，條件具備進(jìn)場同時(shí)標(biāo)段自身取樣送到有相關(guān)資質(zhì)的試驗(yàn)檢測部門試驗(yàn)，不合格不得使用。

3.2.2 骨料

標(biāo)段石料采用盤石頭花尖腦石料場石料，該石料材質(zhì)堅(jiān)硬，石粉含量少，清潔不含風(fēng)化顆粒。進(jìn)場前具有產(chǎn)地合格證和出廠檢驗(yàn)報(bào)告,否則不許進(jìn)場，進(jìn)場后標(biāo)段自身取樣送到具有相關(guān)質(zhì)資的試驗(yàn)檢測部門,檢測合格方可使用。標(biāo)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(fēng)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(shí)間標(biāo)段選用高效減水劑和引氣劑兩種外加劑。外加劑進(jìn)場前每批應(yīng)具有出廠檢驗(yàn)報(bào)告和出廠合格證，進(jìn)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(guān)檢測部門檢驗(yàn)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(fēng)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(dāng)白天氣溫超過30℃時(shí)應(yīng)調(diào)整澆筑時(shí)間，并且對骨料進(jìn)行降溫處理，確?；炷脸鰴C(jī)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(yīng)立即停止施工。

低溫天氣，當(dāng)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(shí)，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(shí)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(dāng)連續(xù)幾天氣溫低于5℃應(yīng)立即停止施工。

在大風(fēng)天氣澆筑混凝土?xí)r，適當(dāng)調(diào)整混凝土外加劑摻量、用水量和出機(jī)口的坍落度。正在襯砌的作業(yè)面及時(shí)收面并用塑料布覆蓋養(yǎng)護(hù)，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(hù)等幾個(gè)關(guān)鍵步驟。

布料機(jī)在布料時(shí)應(yīng)從下向上連續(xù)進(jìn)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(jī)開啟前應(yīng)及時(shí)打開布料機(jī)振動設(shè)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(shí)填補(bǔ)平。

布料機(jī)離開布料面后立即開啟振動小車使震動及時(shí)均勻，達(dá)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(shí)間，進(jìn)行抹面收平，進(jìn)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(cuò)壓面為圓盤的1/3直徑?；炷帘砻嫫秸⒉怀霈F(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(shí)修補(bǔ)抹面，確?；炷脸跄叭斯な彰?遍。

收光時(shí)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?，F(xiàn)場施工員應(yīng)在初凝前用手輕壓，若稍有痕印便可進(jìn)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(shí)噴撒養(yǎng)護(hù)劑，采取保溫塑料布覆蓋。當(dāng)水分因天氣原因而蒸發(fā)較快時(shí)應(yīng)當(dāng)采取補(bǔ)水或保溫養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)目的是促進(jìn)混凝土強(qiáng)度盡早出現(xiàn)，防止開裂。

養(yǎng)護(hù)期內(nèi)應(yīng)及時(shí)切縫，切縫一般在混凝土強(qiáng)度達(dá)到1～5MPa時(shí)切縫，切縫前先用墨線彈出分縫位置，采用切割機(jī)切縫，切縫時(shí)不得出現(xiàn)混凝土崩裂和漏切錯(cuò)位現(xiàn)象。根據(jù)氣溫高低確定切縫的最佳時(shí)間，當(dāng)溫度在15～20℃時(shí)28h切縫為宜，當(dāng)溫度高于20℃時(shí)，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(jìn)度。