渠道混凝土襯砌產(chǎn)生裂縫的原因及質(zhì)量控制

渠道混凝土襯砌產(chǎn)生裂縫的原因及質(zhì)量控制摘要：文章結(jié)合南水北調(diào)中京石段應(yīng)急供水工程渠道項(xiàng)目施工S7標(biāo)段的實(shí)際情況，對(duì)機(jī)械化混凝土施工過(guò)程中裂縫產(chǎn)生的原因作了簡(jiǎn)單的分析，并提出了如何預(yù)防裂縫的幾個(gè)具體措施。關(guān)鍵詞：襯砌裂縫；混凝土襯砌；質(zhì)量控制；渠道襯砌中圖分類(lèi)號(hào)：TV554文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2009）09-0148-02南水北調(diào)中線京石段應(yīng)急供水工程渠道項(xiàng)目施工S7標(biāo)段，該施工標(biāo)段樁號(hào)范圍為255+200?261+800,渠道長(zhǎng)度6600m，位于河北省正定縣境內(nèi)的許固村和吳興村附近，工程區(qū)為華北沖積平原，地形總體平坦，地面高程66.0m?79.0m，本標(biāo)段渠道為土渠段，全段設(shè)計(jì)縱坡1/25000，過(guò)水?dāng)嗝娌捎锰菪螖嗝?，斷面分為挖方及半挖半填兩種型式。渠道的設(shè)計(jì)流量為165m3/s，加大流量為190m3/s，過(guò)水?dāng)嗝孢吰孪禂?shù)為2.0?3.0，渠內(nèi)設(shè)計(jì)水深5.0m，渠道過(guò)水?dāng)嗝娌捎矛F(xiàn)澆混凝土襯砌，襯砌高度至一級(jí)馬道，土渠襯砌厚度邊坡10cm，底板8cm，襯砌板下鋪復(fù)合土工膜加強(qiáng)防滲，防滲層下面鋪設(shè)保溫板防凍，渠道襯砌混凝土3.9147萬(wàn)立方米，占了該工程混凝土總工程量的66.88%。渠道混凝土襯砌在農(nóng)田灌溉節(jié)水中發(fā)揮了很大的作用，其是進(jìn)行防滲節(jié)水、提高輸水流速、提高渠水利用率、增加耐久性的有效方法之一。干渠明渠采用混凝土襯砌機(jī)械化施工，其重點(diǎn)是要保證渠道混凝土襯砌工程的質(zhì)量，但由于施工原因和運(yùn)行管理不當(dāng)，渠道襯砌將產(chǎn)生裂縫、錯(cuò)臺(tái)、滑坡現(xiàn)象，其成為了輸水滲漏最大的原因，因此只有分析出渠道裂縫產(chǎn)生的原因，提出解決的辦法，才能達(dá)到節(jié)水的目的，發(fā)揮出其最大的作用。本文結(jié)合南水北調(diào)中京石段應(yīng)急供水工程渠道項(xiàng)目施工S7標(biāo)段的實(shí)際情況，對(duì)機(jī)械化混凝土施工過(guò)程中裂縫產(chǎn)生的原因作了簡(jiǎn)單的分析，并提出了如何預(yù)防裂縫的幾個(gè)具體措施。一、混凝土襯砌板裂縫產(chǎn)生的主要原因及類(lèi)型裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)物中普遍存在的問(wèn)題，混凝土裂縫產(chǎn)生的原因很多，也較復(fù)雜，往往是多種不利因素綜合作用的結(jié)果，有施工不規(guī)范造成的，也有設(shè)計(jì)不當(dāng)造成的，但施工不規(guī)范為主要因素。渠道襯砌工藝如圖1所示，干渠明渠采用混凝土襯砌機(jī)械化施工，渠道混凝土襯砌的重點(diǎn)是要保證渠道混凝土襯砌工程的質(zhì)量，因此控制裂縫的出現(xiàn)顯得更為重要，裂縫的預(yù)防和控制是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題。產(chǎn)生混凝土裂縫的原因有三方面：一是混凝土的組成成分和原材料的檢測(cè)、試驗(yàn)；二是選用襯砌形式，合理地分縫分塊，避免襯砌面基礎(chǔ)過(guò)大；三是施工的季節(jié)、氣候及所處地理位置的土質(zhì)狀況，因此在施工過(guò)程中要特別從原材料、混凝土配合比、施工工藝、建基面處理及混凝土養(yǎng)護(hù)等方面加強(qiáng)控制，盡量減少裂縫的出現(xiàn)，以確保工程的應(yīng)用效果和耐久性。其根據(jù)不同的成因可以分為以下幾種類(lèi)型：溫度裂縫。其是由于混凝土結(jié)構(gòu)在硬化期間表面和內(nèi)部溫差較大，此時(shí)其表面將受到很大的拉應(yīng)力而出現(xiàn)裂縫，表現(xiàn)為：走向無(wú)一定規(guī)律，一般薄板類(lèi)和長(zhǎng)度較大的構(gòu)件，進(jìn)深和貫穿的溫度裂縫與短邊平行或接近平行，沿長(zhǎng)度方向分段出現(xiàn)，寬度不一，一般出現(xiàn)在施工期間，但進(jìn)深裂縫或貫穿裂縫一般出現(xiàn)在澆筑后2?3個(gè)月，溫度影響系數(shù)受多種因素影響，其中溫度、濕度、散熱界面、初凝時(shí)間、風(fēng)速、溫差等影響較大，特別是風(fēng)速和溫差較大時(shí)，溫度影響系數(shù)較大。干縮裂縫。其多出現(xiàn)在混凝土終凝后的養(yǎng)護(hù)階段，主要是由于混凝土內(nèi)外水分蒸發(fā)程度不同而造成的，較大的表面干縮變形受到混凝土內(nèi)部的約束，產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力而導(dǎo)致裂縫，干縮裂縫通常會(huì)影響混凝土的抗?jié)B性、耐久性，引起鋼筋的銹蝕，在水壓力作用下會(huì)產(chǎn)生水力劈裂影響混凝土的承載力等等，混凝土干縮主要和水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性質(zhì)和用量、外加劑的用量及現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)等有關(guān)。外力荷載作用產(chǎn)生的裂縫。常見(jiàn)的是局部位置堆放材料超過(guò)承重能力，造成受力結(jié)構(gòu)進(jìn)深、貫穿裂縫，還有就是在混凝土強(qiáng)度未達(dá)到規(guī)范要求的情況下，就拆除支撐和模板，致使混凝土結(jié)構(gòu)遭到破壞，導(dǎo)致裂縫?；瘜W(xué)反應(yīng)引起的裂縫?；炷涟韬秃蠊橇?、水泥的堿活性反應(yīng)使其體積增大，造成結(jié)構(gòu)酥松、膨脹開(kāi)裂，此裂縫一旦出現(xiàn)就很難補(bǔ)救。另外由于澆筑、振搗不良或者是鋼筋保護(hù)層較薄，致使鋼筋產(chǎn)生銹蝕，體積膨脹，也會(huì)導(dǎo)致混凝土脹裂，此種裂縫多為縱向沿鋼筋的位置出現(xiàn)。伸縮縫質(zhì)量不好引發(fā)裂縫。渠道伸縮縫填料嵌填粗糙，造成渠道滲漏量大，降低了土基強(qiáng)度而誘發(fā)裂縫。主要原因?yàn)椋簩?duì)縫內(nèi)的雜質(zhì)、污染物等清理不徹底；填料嵌填因縫小而有一定難度，造成填料不能與襯砌面很好地結(jié)合；填充飽滿度不夠?；嫫秸纫l(fā)裂縫。渠道基面的表面平整度將影響混凝土的約束力，過(guò)大的凹凸會(huì)造成局部應(yīng)力集中，產(chǎn)生裂縫，基層厚度不一致，過(guò)薄處或厚薄交界處將成為薄弱斷面，在混凝土收縮時(shí)將難以承受拉應(yīng)力而開(kāi)裂。沉陷裂縫。由于地基土質(zhì)不均、回填不實(shí)或浸水造成的不均勻沉降所致，此類(lèi)裂縫多為進(jìn)深或貫穿性裂縫，其走向與沉陷情況有關(guān)，一般沿與地面垂直或呈30?45度角方向發(fā)展，較大的沉陷裂縫，往往有一定的錯(cuò)位；挖渠時(shí)對(duì)坡基原狀土的擾動(dòng)致使坡基土密實(shí)度達(dá)不到要求，且回填難度大，均勻性差，難以承受混凝土的壓力，造成混凝土板沉陷扭曲、移位甚至坍塌。塑性收縮裂縫。其是混凝土在凝結(jié)之前，表面因失水較快而產(chǎn)生的收縮，一般在于熱或大風(fēng)天氣出現(xiàn)，裂縫多呈中間寬、兩端細(xì)、長(zhǎng)短不一且互不連貫狀態(tài)，其產(chǎn)生的原因主要為：混凝土在終凝前幾乎沒(méi)有強(qiáng)度或強(qiáng)度很小，表面失水過(guò)快，造成毛細(xì)管中產(chǎn)生較大的負(fù)壓而使體積急劇收縮，而此時(shí)混凝土本身的強(qiáng)度又無(wú)法抵抗這種收縮，因此產(chǎn)生龜裂。主要影響因素有水灰比、凝結(jié)時(shí)間、環(huán)境溫度、風(fēng)速和相對(duì)濕度等。沉縮裂縫。其是混凝土硬化前沒(méi)有沉實(shí)、沉實(shí)不足或不勻而產(chǎn)生的，此時(shí)混凝土尚處于塑性階段，產(chǎn)生的主要原因?yàn)椋汗橇霞?jí)配不好，用水量大等；振搗不密實(shí)、骨料下沉過(guò)多或表層浮漿過(guò)多；沒(méi)有及時(shí)抹壓，且表面覆蓋不及時(shí)，水份散失快，產(chǎn)生干縮。二、渠道襯砌混凝土質(zhì)量控制為防止上述裂縫的出現(xiàn)，因此必須控制渠道襯砌混凝土質(zhì)量，具體步驟如下：渠道坡面為1：2?1：2.5,混凝土襯砌采用襯砌機(jī)械施工，由皮帶輸送，根據(jù)試驗(yàn)段得出的結(jié)論，混凝土坍落度控制在6cm左右最好，過(guò)小不易提漿，過(guò)大在渠坡上難以成型。渠道機(jī)械化襯砌混凝土施工應(yīng)先進(jìn)行一段試驗(yàn)段施工，試驗(yàn)段長(zhǎng)度不小于100m。通過(guò)試驗(yàn)段的施工，可以了解襯砌機(jī)械化施工系統(tǒng)的機(jī)械性能和生產(chǎn)能力，確定襯砌機(jī)的適宜工作參數(shù)，如襯砌機(jī)工作速度為6m/h?8m/h為宜，同時(shí)確定了施工生產(chǎn)組織形式和人員編制，制定切實(shí)可行的施工組織方案和施工工藝流程。渠道坡面基礎(chǔ)驗(yàn)收后，及時(shí)鋪設(shè)聚苯乙烯泡沫板，基面不平整的地方用細(xì)砂填平，使泡沫板緊貼基礎(chǔ)面，無(wú)架空等現(xiàn)象，在襯砌混凝土振搗時(shí)，泡沫板不會(huì)有回彈，保證了混凝土振搗的密實(shí)性。在聚苯乙烯泡沫保溫板上鋪設(shè)復(fù)合土工膜加強(qiáng)防滲，關(guān)鍵在于膜與膜之間的焊接，要控制好焊接速度和溫度，焊接完成后要進(jìn)行充氣加壓檢測(cè)，如有漏氣現(xiàn)象，則必須用手槍焊補(bǔ)焊，鋪設(shè)好的土工膜應(yīng)當(dāng)平整，無(wú)皺褶。安排專(zhuān)人負(fù)責(zé)指揮布料，布料前試驗(yàn)員對(duì)混凝土進(jìn)行坍落度檢測(cè)，由襯砌機(jī)械的皮帶輸送機(jī)布料，布料合理，混凝土卸料入倉(cāng)的下落高度不超過(guò)1.5m，同時(shí)控制布料厚度，根據(jù)生產(chǎn)性試驗(yàn)確定，當(dāng)混凝土的坍落度在6cm時(shí)，松鋪系數(shù)宜在1.1?1.5之間。布料與振動(dòng)碾壓速度相適應(yīng)，布料后及時(shí)振搗。襯砌機(jī)工作時(shí)宜勻速連續(xù)，控制好振動(dòng)碾壓時(shí)間，使混凝土不過(guò)振、漏振或欠振，達(dá)到表面泛漿，振動(dòng)碾壓的小車(chē)上下行走速度為2m/min?4m/min。襯砌后的板面上如果出現(xiàn)漏石、蜂窩等現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)人工補(bǔ)原漿混凝土，并重新振動(dòng)碾壓。當(dāng)襯砌機(jī)行走移動(dòng)時(shí)，混凝土表面出現(xiàn)隆起或凹面時(shí)，說(shuō)明振動(dòng)碾壓小車(chē)高度設(shè)置有誤，應(yīng)及時(shí)調(diào)整，并重新碾壓振搗。渠道工程對(duì)混凝土襯砌表面的平整度要求非常高；當(dāng)渠道混凝土襯砌成型后，應(yīng)用專(zhuān)門(mén)的工作臺(tái)車(chē)進(jìn)行抹面，在混凝土初凝前及時(shí)壓光處理，消除表面氣泡，混凝土表面平整、光滑、無(wú)抹痕，加強(qiáng)抹面的質(zhì)量控制，使混凝土表面平整度嚴(yán)格地控制在5mm/2m以內(nèi)。將水源接入施工場(chǎng)地，采用草簾或土工布覆蓋，灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于28d，避免產(chǎn)生溫度裂縫。大風(fēng)時(shí)，可在草簾上再覆蓋一層塑料布，減少水分揮發(fā)。低溫時(shí)，可在塑料布上再覆蓋棉氈等保溫材料。襯砌混凝土伸縮縫的施工，渠道襯砌混凝土分別采取通縫和半縫來(lái)滿足溫脹和沉降的要求，采用切割機(jī)切縫施工，在襯砌混凝土抗壓強(qiáng)度為1MPa?5MPa時(shí)切縫最好，可根據(jù)天氣變化情況適當(dāng)調(diào)整。通縫寬2cm，深10cm；半縫寬1cm，深7cm。及時(shí)按要求切縫，可有效阻止渠道襯砌混凝土板產(chǎn)生裂縫的可能。切縫結(jié)束后應(yīng)立即清除縫內(nèi)浮漿、碎渣，清洗干凈后及時(shí)按規(guī)范用明渠專(zhuān)用聚硫密封膠進(jìn)行填充。三、結(jié)語(yǔ)要使渠道襯砌長(zhǎng)期發(fā)揮效益和減少灌區(qū)水資源浪費(fèi)現(xiàn)