黑河輸水渠道混凝土裂縫成因分析及處理方法

陳國(guó)昕　候宏超　勾建朋

(西安水務(wù)(集團(tuán))黑河輸水渠道管理有限公司，陜西西安　710061)

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黑河輸水渠道混凝土裂縫成因分析及處理方法

陳國(guó)昕候宏超勾建朋

(西安水務(wù)(集團(tuán))黑河輸水渠道管理有限公司，陜西西安710061)

摘要:針對(duì)西安市黑河輸水渠道部分位置存在裂縫的現(xiàn)象，對(duì)該渠道側(cè)壁、底板等部位出現(xiàn)的混凝土裂縫進(jìn)行了檢測(cè)，分析了混凝土渠道產(chǎn)生裂縫的原因，并提出了具體的處理措施，從而保證黑河渠輸水渠道的安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞:輸水渠道，裂縫，混凝土，灌漿法

1　工程概況

西安市黑河引水工程是以西安市城市供水為主兼有農(nóng)業(yè)灌溉、發(fā)電、防洪等綜合效益的大(二)型水利工程。該工程包括黑河金盆水利樞紐工程、輸水渠道工程、凈水廠工程、城市配水管網(wǎng)工程和農(nóng)業(yè)灌溉工程五大部分。輸水渠道工程全長(zhǎng)約125 km，起點(diǎn)位于黑峪口藺家灣匯流池，終點(diǎn)位于西安市雁塔區(qū)的曲江凈水廠和南郊凈水廠。其中輸水渠道工程在藺家灣匯流池到見(jiàn)子河分流池為單線渠道，長(zhǎng)70．0 km，設(shè)計(jì)流量14 m3/s，校核流量15 m3/s;見(jiàn)子河分流池至甫店匯流池段長(zhǎng)1．8 km，設(shè)計(jì)流量10．3 m3/s;甫店匯流池到曲江水廠設(shè)計(jì)為雙線渠道，長(zhǎng)度為14．3 km，設(shè)計(jì)流量為2×5．15 m3/s，校核流量為2×5．8 m3/s;見(jiàn)子河分流池至曲江配水池輸水渠線全長(zhǎng)15．67 km，設(shè)計(jì)輸水流量3．7 m3/s，加大流量5．2 m3/s;曲江配水池至南郊凈水廠輸水渠線全長(zhǎng)6 km，設(shè)計(jì)輸水流量6．3 m3/s，加大流量6．7 m3/s。輸水渠道工程沿線主要建筑物67座，其中渡槽20座，均為1995年以前建成并投入運(yùn)行，因常年遭受氣候變化、風(fēng)蝕、凍融、碳化等原因，加之渠道輸水運(yùn)行已20多年，渠道部分位置已存在不同程度的裂縫、錯(cuò)位和變形等現(xiàn)象，為此，應(yīng)進(jìn)行實(shí)地勘查和分析研究，找到裂縫的成因和防治方法。

2　裂縫深度檢測(cè)及成因分析［1］

2．1部分渠道裂縫深度檢測(cè)

根據(jù)GB/T 50344—2004建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、CECS 21∶2000超聲法檢測(cè)混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程，采用ZBL-U510非金屬超聲波檢測(cè)儀(儀器編號(hào):U11402020)，對(duì)側(cè)壁、底板等部位出現(xiàn)的混凝土裂縫進(jìn)行超聲波檢測(cè)，并對(duì)裂縫的影響作出評(píng)定。裂縫均發(fā)生于底板及側(cè)壁靠底部位置(見(jiàn)圖1，圖2)?，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)相應(yīng)明顯、存在液體滲析的裂縫進(jìn)行了標(biāo)記，裂縫表面寬度約為0．2 mm，最寬為0．3 mm。根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)分析，G10～G11板底的兩條裂縫(編號(hào)3，4)，G11～G12板底的四條裂縫(編號(hào)9，10，12，13)深度接近250 mm的底板厚度，且寬度在0．2 mm～0．3 mm之間(秋冬季節(jié)測(cè)量寬度)，裂縫表面有滲析結(jié)晶體，鑿除結(jié)晶物有水滲出，故可判定為貫通裂縫;其余測(cè)試的七條較短裂縫，裂縫深度為100 mm～150 mm之間，寬度在0．2 mm以下(秋冬季節(jié)測(cè)量寬度)，為非貫通裂縫，但處于裂縫擴(kuò)展期(見(jiàn)表1)。

2．2成因分析

1)沉陷裂縫。混凝土渠道發(fā)生沉陷，產(chǎn)生裂縫的原因一般有兩種:a．由于基礎(chǔ)土質(zhì)不均，如渠道回填不密實(shí)或置換層砂礫石夯填不合格，承受荷載后產(chǎn)生不均勻沉降，導(dǎo)致混凝土渠道產(chǎn)生沉陷裂縫;b．春季施工中，存在凍土情況下就進(jìn)行混凝土澆筑，化凍后體積變小，產(chǎn)生沉降，致使混凝土渠道產(chǎn)生裂縫［2］。2)干縮裂縫。多出現(xiàn)在混凝土渠道澆筑完畢后的7 d左右或渠道養(yǎng)護(hù)結(jié)束后的一段時(shí)間。渠道內(nèi)外水分蒸發(fā)程度不同而導(dǎo)致混凝土渠道變形，內(nèi)外變形程度不同，產(chǎn)生較大拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫，相對(duì)濕度越低，水泥漿體干縮越大，干縮裂縫越易產(chǎn)生［3］。3)溫度裂縫。溫度裂縫多發(fā)生在大面積混凝土表面或溫差變化較大地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)中，渠道供水運(yùn)行時(shí)內(nèi)外壁溫度差較大，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，7月中旬午間渠道表面溫度達(dá)到50℃～60℃，而水溫低于10℃，較大的溫差造成混凝土內(nèi)外熱脹冷縮的程度不同，使混凝土表面產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度極限時(shí)，表面收縮的混凝土受內(nèi)部混凝土的約束，就會(huì)產(chǎn)生裂縫。在水位變幅區(qū)這種裂縫通常只會(huì)在混凝土表面較淺的范圍內(nèi)產(chǎn)生?；炷撩姘迳蠝囟攘芽p縱橫交錯(cuò)，寬度大小不一，受溫度變化較為明顯，冬季較寬，夏季較窄。4)塑性收縮裂縫。塑性收縮是指混凝土在凝結(jié)之前，表面因失水較快而產(chǎn)生的收縮，當(dāng)外界溫度高，風(fēng)速大，氣候干燥時(shí)易出現(xiàn)。其產(chǎn)生的主要原因是:混凝土澆筑后未能及時(shí)覆蓋保濕，混凝土在終凝前幾乎沒(méi)有強(qiáng)度，受高溫或較大風(fēng)力的影響，表面失水過(guò)快，造成毛細(xì)管中產(chǎn)生較大的負(fù)壓而使混凝土體積急劇收縮，此時(shí)混凝土的強(qiáng)度又無(wú)法抵抗其本身的收縮，因此產(chǎn)生龜裂。

圖1　G10～G11底板裂縫示意圖

圖2　G11～G12底板裂縫示意圖

表1　渠道底板混凝土裂縫深度檢測(cè)結(jié)果　mm

3　混凝土渠道裂縫處理

裂縫處理的目的是為了恢復(fù)建筑物原來(lái)的形狀和外觀質(zhì)量，保持整體性，保證耐久性，由于黑河渠道持續(xù)性供水的特殊性，對(duì)渠道進(jìn)行裂縫處理時(shí)只能采用不停水作業(yè)，對(duì)于貫穿裂縫和深度大于50 mm的裂縫，采用鉆孔灌漿法，結(jié)合暗渠混凝土的厚度，采用沿縫兩側(cè)50 mm左右垂直向裂縫傾斜打φ14 mm孔，孔深100 mm左右，裂縫左右孔呈梅花形布置，對(duì)裂縫雙面進(jìn)行灌漿處理。裂縫深度小于50 mm的將裂縫鑿成10 mm深“V”形槽，然后用高壓水沖洗干凈填充環(huán)氧砂漿，最后用丙乳砂漿收面，噴水霧貼塑料薄膜養(yǎng)護(hù)。墻體表面微小淺表裂縫采用水泥基滲透結(jié)晶型防水漿料進(jìn)行封閉處理［4，5］。

結(jié)合箱涵混凝土的特點(diǎn)，采用縫兩側(cè)安裝注漿嘴灌漿法，孔深度100 mm左右，注漿嘴間距為250 mm～400 mm。注漿嘴安裝和封縫前先將縫口兩側(cè)各100 mm混凝土基面打磨平整并清理縫口，涂刷樹(shù)脂水泥貼80 mm寬聚布封縫(配比:樹(shù)脂∶水泥∶水=1∶1．5∶0．2)。

1)封縫。封縫前為使老混凝土表面充分被樹(shù)脂水泥漿液所濕潤(rùn)，保持良好的粘結(jié)力，在涂刷樹(shù)脂水泥前，先在混凝土基面打磨清理，然后把配制好的樹(shù)脂水泥漿均勻的涂布于處理過(guò)的混凝土基礎(chǔ)面上，最后沿縫貼一道80 mm寬聚酯布。2)清孔。灌漿前采用潔凈壓縮空氣由上至下對(duì)注漿孔逐一吹掃，同時(shí)對(duì)混凝土表面也進(jìn)行吹掃。3)灌漿機(jī)具及材料準(zhǔn)備。灌漿前先檢查灌漿設(shè)備是否運(yùn)行良好，機(jī)具、材料是否準(zhǔn)備齊備、充足，人員到位分工明確，具備灌漿條件后方可開(kāi)始灌漿。4)灌漿?；炷霖Q向裂縫(包括斜縫)灌漿從最底部一個(gè)灌漿嘴開(kāi)始，自下而上，逐嘴上移注漿。隨著灌漿過(guò)程的進(jìn)展，漿液在縫面內(nèi)逐步上升，當(dāng)最上部一個(gè)灌漿嘴出漿時(shí)，表明縫已灌滿，關(guān)閉灌漿嘴閥門(mén)，達(dá)到結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)時(shí)結(jié)束灌漿。貫穿縫墻兩側(cè)對(duì)稱均衡進(jìn)行灌漿。灌漿時(shí)待下一個(gè)漿嘴出漿飽滿，有原漿溢出時(shí)才能關(guān)閉進(jìn)漿閥，可以結(jié)束灌漿。結(jié)束后對(duì)貼嘴及封縫材料進(jìn)行拆除清理并把表面打平磨光。

4　結(jié)語(yǔ)

黑河輸水渠道作為西安市供水生命線，隨著運(yùn)行年限的增加，對(duì)其保護(hù)就顯得尤為重要，渠道裂縫問(wèn)題將會(huì)成為渠道維護(hù)的重點(diǎn)，混凝土裂縫的出現(xiàn)會(huì)降低渠道的抗?jié)B能力，更嚴(yán)重的會(huì)直接導(dǎo)致渠道滲漏水現(xiàn)象，影響渠道的使用年限。因此，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)黑河輸水混凝土裂縫的處理的研究，采用合理的方法進(jìn)行處理，從而保證黑河輸水渠道的安全運(yùn)行，確保西安供水暢通。

參考文獻(xiàn):

［1］胡智農(nóng)，韋華．單國(guó)良，等．大型渠道混凝土裂縫成因分析及預(yù)防措施［J］．南水北調(diào)與水利科技，2013，6(11):29-30．

［2］張國(guó)斌．現(xiàn)澆混凝土襯砌渠道裂縫成因分析及預(yù)防［J］．甘肅農(nóng)業(yè)，2005(2):11．

［3］張明帥．渠道混凝土裂縫預(yù)防及處理［J］．水利工程，2009 (3):22．

［4］周維博，李立新，何武權(quán)，等．我國(guó)渠道防滲技術(shù)研究與進(jìn)展［J］．水利水電科技進(jìn)展，2004，24(5):13-15．

［5］馬斌，姜仁責(zé)，王春燕．南水北調(diào)中線渠道混凝土裂縫成因分析及處理［J］．水利水電技術(shù)，2009(3):71-72．

·建設(shè)經(jīng)濟(jì)·

Concrete cracking causes analysis and processing methods of Heihe water transport channel

Chen GuoxinHou HongchaoGou Jianpeng
(Xi’an Water Group，Heihe River Channel Management Co．，Ltd，Xi’an 710061，China)

Abstract:In light of local Heihe water transport channel cracking phenomenon in Xi’an city，the paper detects the water transport channel lateral side and bottom plate concrete cracks，analyzes concrete channel cracking causes，and puts forward specific processing measures，so as to guarantee safe operation of Heihe water transport channel．

Key words:water transport channel，cracks，concrete，grouting method

作者簡(jiǎn)介:陳國(guó)昕(1987-)，男，助理工程師;候宏超(1978-)，男，工程師;勾建朋(1978-)，男，助理工程師

收稿日期:2015-10-28

文章編號(hào):1009-6825(2016)01-0234-02

中圖分類號(hào):TV331

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A