淺析薄壁襯砌混凝土裂縫的種類成因與防治修補(bǔ)

邢維

摘要：本文針對南水北調(diào)渠道薄壁襯砌裂縫的實(shí)際情況，對裂縫的種類、產(chǎn)生原因進(jìn)行了闡述，并從基礎(chǔ)、混凝土自身和外界環(huán)境、人為因素三個方面提出了預(yù)防和控制裂縫發(fā)生的措施，同時介紹了新的裂縫處理方法，希望能對提高混凝土襯砌質(zhì)量起到一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：襯砌；裂縫；防治；裂縫修補(bǔ)方法

1工程概況

南水北調(diào)潮河段第一施工標(biāo)段工程位于新鄭市境內(nèi)，設(shè)計(jì)樁號為SH（3）133+380.8～SH（3）141+800，全長8.4192km，斷面設(shè)計(jì)流量305m3∕s、加大流量365m3∕s，設(shè)計(jì)水位為123.154m～122.825m。本標(biāo)段渠道為梯形斷面，渠道內(nèi)一級邊坡為1：2，1：2.5和1：3.5三種，一級馬道頂寬5m，渠道縱坡降為1/24000。全段采用混凝土襯砌，渠坡厚度10cm，渠底厚度8cm?；炷烈r砌強(qiáng)度等級C20，抗凍標(biāo)號F150，抗?jié)B標(biāo)號W6。全段采用復(fù)合土工膜防滲，在渠底及渠坡復(fù)合土工膜下均鋪設(shè)保溫板防凍層。渠道內(nèi)單邊襯砌25257.6m，本標(biāo)段襯砌開工日期2012年7月，竣工日期：2013年11月18日，歷時16個月，高峰期月襯砌4500米，全體官兵共同努力下，完成了上級單位要求本標(biāo)段在2013年11月30日前主體工程完工的計(jì)劃。由于工期緊，任務(wù)重，現(xiàn)場施工稍有不慎，極有可能產(chǎn)生裂縫。

2裂縫種類及產(chǎn)生原因

裂縫是混凝土渠道襯砌中普遍存在的問題，通過現(xiàn)有的工程經(jīng)驗(yàn)分析渠道裂縫的類型，大致可分為已下幾類：

2.1 沉降裂縫 沉降裂縫多是由于基礎(chǔ)面處理不當(dāng)造成的，由于坡面平整度、地基土質(zhì)不勻及浸水造成的不均勻沉降所致。渠道削坡基面或墊層平整度差，甚至凹凸不平，使面板澆筑厚度不同，造成面板柔性降低，抗拉應(yīng)力也隨之減小，從而造成應(yīng)力裂縫；若基面土質(zhì)不均勻或回填土體不密實(shí)，襯砌面板會產(chǎn)生局部的不均勻沉降，從而產(chǎn)生沉降裂縫。裂縫寬度與沉降量大小成正比，當(dāng)基礎(chǔ)變形穩(wěn)定后，沉降裂縫也基本趨于穩(wěn)定。此類裂縫一般存在于半挖半填或地下水位豐富渠段，裂縫部位大多集中于坡腳齒槽上方。

2.2 溫度裂縫 混凝土澆筑后，由于水泥硬化作用產(chǎn)生水化熱，從而使混凝土內(nèi)部溫度升高，而混凝土表面散熱較快，內(nèi)外較大溫度差造成內(nèi)部與外部熱脹冷縮程度不同，產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力，當(dāng)產(chǎn)生的拉應(yīng)力超出混凝土的抗拉強(qiáng)度極限時就會產(chǎn)生裂縫，由于襯砌板厚僅8-10cm，受溫差影響非常大，當(dāng)混凝土內(nèi)外溫差大于15度，且于環(huán)境溫差大于15度時，容易使表層裂紋發(fā)展為貫通性裂縫。此類裂縫通常走向無一定規(guī)律，縱橫交錯，大小不一。

2.3 收縮裂縫 收縮裂縫主要受水灰比、混凝土凝結(jié)時間、環(huán)境溫度、風(fēng)速、相對濕度等因素影響?；炷聊Y(jié)前在高溫或大風(fēng)等外因影響下，混凝土表面失水過快，體積急劇收縮，當(dāng)蒸發(fā)速率大于泌水速率時，會發(fā)生局部的塑性收縮裂縫。此類裂縫一般出現(xiàn)在混凝土表面，互不連貫，裂縫較淺。

2.4 養(yǎng)護(hù)裂縫 由于混凝土澆筑后養(yǎng)護(hù)不及時貨措施不得力，會造成混凝土早期干縮，形成裂縫。

2.5 切縫影響 襯砌連續(xù)澆筑施工時不留伸縮縫，由于切縫時間受溫度、施工組織、施工效率等影響造成切縫時間差別較大，若切縫時間過晚，混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于混凝土本身抗拉強(qiáng)度時，面板就會開裂；另外如果切縫深度不夠，使切縫起不到及時釋放應(yīng)力的作用，也會導(dǎo)致裂縫。

2.6 其他 由于施工原因造成的裂縫：混凝土原材料不合格、配合比不合理、拌合不均勻、骨料離析、溫控不嚴(yán)、振搗不足、保護(hù)不及時、混凝土澆筑不連續(xù)造成施工冷縫等。

引起裂縫出現(xiàn)成因，總體可以歸納為以下三個方面：

①基礎(chǔ)方面影響；②混凝土自身和外界環(huán)境影響；③人為因素影響。

3裂縫的預(yù)防措施

3.1基礎(chǔ)影響方面的預(yù)防措施

3.1.1同一段渠道必須采用同一種壓實(shí)度控制的填筑土體，填筑完成后需滿足沉降期后方可施工；

3.1.2對原狀土承載力不足部位需采用基礎(chǔ)加強(qiáng)措施，如土擠密樁、強(qiáng)重夯、換填等施工措施增加土體強(qiáng)度；

3.1.3對于渠坡削坡后超挖小于10cm，可通過反濾料補(bǔ)平，當(dāng)超挖大于10cm時，需在超挖范圍內(nèi)采用不小于M5的水泥砂漿回填后，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行土工膜鋪設(shè)及渠坡襯砌混凝土澆筑；

3.1.4對于沙性土體渠段或高地下水位渠段，應(yīng)快速施工，以避免風(fēng)吹日曬降雨等外界條件對土體的影響；

3.1.5采用加大齒槽體積的方式增大襯砌面板下方支撐力，能有效防止沉陷裂縫出現(xiàn)。

3.2混凝土自身和外界環(huán)境影響方面的預(yù)防措施

3.2.1根據(jù)工程實(shí)際，配置最優(yōu)配合比，盡量降低水泥用量，可通過外加劑改善混凝土各種性能。

3.2.2料倉選擇要符合設(shè)計(jì)要求，避免骨料暴曬或受凍，保證采用合格的原材料。

3.2.3時刻關(guān)注外界環(huán)境變化以及天氣預(yù)報(bào)，提早做好保溫、保濕等防范工作。

3.3人為因素影響的預(yù)防措施

3.3.1澆筑前工序質(zhì)量控制要保證：砂墊層要夯實(shí)并刮平；保溫板要緊貼坡面，板間不存在錯動；保證土工膜平整度和摩擦力，防止土工膜褶皺，避免在混凝土澆筑時土工膜出現(xiàn)鼓包、下滑等現(xiàn)象。

3.3.2嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求配制混凝土，保證混凝土的各種參數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。同時加強(qiáng)拌合站的管理，做到入倉混凝土均是合格料。

3.3.3安排專人進(jìn)行混凝土養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)采用養(yǎng)護(hù)布、草簾等浸濕后覆蓋，養(yǎng)護(hù)時間不得少于28天。

3.3.4混凝土澆筑不連續(xù)造成的施工冷縫，可將連接縫調(diào)整到設(shè)計(jì)伸縮縫的位置，使其重合作為永久施工縫處理

3.3.5坡面混凝土澆筑成型后，及時在坡頂設(shè)置擋水土埂，防止雨水從壓頂下灌入面板下部，掏空墊層導(dǎo)致沉降斷裂；

3.3.6制定規(guī)章制度，加強(qiáng)現(xiàn)場管理，重視對成品混凝土的保護(hù)，杜絕此類裂縫的產(chǎn)生。

4裂縫修補(bǔ)方法

以往襯砌裂縫的處理大都采用環(huán)氧膠泥、丙乳砂漿、水泥基涂料等處理，采用剛性材料不適合變形，采用低強(qiáng)度柔性材料，需要鑿深槽，施工難度大，造價高，且鑿槽深度大于寬度易剝離。在此介紹一種修補(bǔ)襯砌混凝土面裂縫的新技術(shù)，該技術(shù)屬于河南省重大公益科研項(xiàng)目（101100911100）子專題“渠道防滲加固新材料與施工工藝研究”的科研成果。國家發(fā)明專利：一種渠道混凝土面板裂縫防滲處理方法。（ZL2009 1 0066375.7）

4.1工藝流程

騎裂縫劃線→磨槽→清理塵土→槽兩側(cè)粘貼牛皮膠帶→騎縫粘貼牛皮膠帶→涂刷底涂劑（同時拌制HPC膠）→分層上膠→去膠帶。

4.2 操作工藝要點(diǎn)

第一步：騎裂縫劃線：采用專用劃線器，確保縫兩側(cè)標(biāo)線與縫之間距離相等，標(biāo)線距離不少于60mm。

第二步：磨槽：用角磨機(jī)帶動切割片沿標(biāo)線切割，深度不低于3mm。切線之間進(jìn)行磨槽，縫部位槽深度應(yīng)不少于5mm。

第三步：清理塵土：用角磨機(jī)帶動鋼絲輪清除槽兩表面灰漿；用吹塵機(jī)吹去表面灰塵。

第四步：槽兩側(cè)粘貼牛皮膠帶：沿槽邊沿粘貼牛皮膠帶，槽內(nèi)部分壁紙刀割除。

第五步：騎縫粘貼牛皮膠帶：膠帶寬度5～10mm，裂縫形狀不規(guī)則，膠帶騎縫粘貼，各段搭接成一體。

第六步：涂刷底涂劑：槽內(nèi)涂刷專用DT-2底涂劑，用多少配制多少，涂刷充分均勻發(fā)亮，用量300g/m2左右。

第七步：拌制HPC膠：按照甲乙組分重量比例1：1稱量，在聚乙烯菜板上充分拌合均勻。每次拌膠量不易太多，一公斤適宜，放置20分鐘后（不超過50分鐘）使用。

第八步：分層上膠：槽內(nèi)用批灰刀和專用涂刮器分層上膠，每次間隔不超過2小時，涂刮器可以調(diào)節(jié)每次涂刮厚度。刮第一道后，發(fā)現(xiàn)有氣泡及時扎破處理，確保面層光亮無氣泡。

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