李海東，保守林，倪 明

(中國水利水電第十工程局有限公司二分局，四川都江堰 611830)

1 工程概述

南水北調(diào)中線干線鎮(zhèn)平三標工程輸水渠道設(shè)計樁號76+100～87+925，全長11．825km。渠道76+100～85+750段(共9．65km)邊坡坡比為1∶2，成型后渠道底寬22m，邊坡坡長20．64～22．6m;渠道 85+800 ～87+925 段(共 2．125 km)邊坡坡比為1∶3，成型后渠道底寬17m，邊坡坡長29．25m;渠道85+750～85+800段﹙共50 m﹚為斷面漸變段;渠道邊坡襯砌厚度為10cm，底板襯砌厚度為8cm。渠道橫向16m設(shè)一道通縫，橫縱4m設(shè)一道半縫，通縫深度為襯砌板厚的90%，半縫深度為襯砌板厚的75%，縫寬均為1 cm，縫內(nèi)填1cm厚閉孔泡沫板，迎水面采用2cm深聚硫密封膠嵌縫。襯砌混凝土標號等級為C20W6F150。渠道結(jié)構(gòu)橫斷面見圖1。

圖1 渠道結(jié)構(gòu)橫斷面圖

2 混凝土裂縫的種類及其產(chǎn)生原因

2．1裂縫的種類

(1)溫度裂縫。溫度裂縫多發(fā)生在混凝土表面。混凝土澆筑后，在其凝固過程中，水泥產(chǎn)生水化熱，使混凝土內(nèi)部溫度升高，而混凝土表面因晝夜溫差較大，散熱較快，形成了內(nèi)外較大溫差，造成混凝土內(nèi)部與外部熱脹冷縮的程度不同，使混凝土表面產(chǎn)生了一定的拉應(yīng)力，當拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度極限時，表面收縮的混凝土受內(nèi)部混凝土的約束就會產(chǎn)生裂縫。這種裂縫的走向通常無一定規(guī)律，混凝土襯砌面板上的溫度裂縫通?？v橫交錯，裂縫寬度大小不一。

(2)塑性收縮裂縫。收縮裂縫多在新澆筑混凝土表面出現(xiàn)，形狀很不規(guī)則，多呈中間寬，長短不一，互不連貫，較短的裂縫一般長30～50cm，較長的裂縫可達2～3m，縫寬2mm左右。大多數(shù)裂縫在混凝土初凝后，當外界氣溫高、風(fēng)速大、氣候干燥的情況下出現(xiàn)?；炷了苄允湛s情況主要受水灰比、混凝土凝結(jié)時間、環(huán)境溫度、風(fēng)速、相對濕度等因素的影響?；炷脸跄叭蕴幱谒苄誀顟B(tài)發(fā)生的收縮，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，當蒸發(fā)速率大于泌水速率時就會發(fā)生局部的塑性收縮裂縫。

(3)干縮裂縫。干縮裂縫多發(fā)生在混凝土澆筑后一周左右，主要是由毛細孔隙壓力造成。毛細孔隙在干燥過程中逐步失水，產(chǎn)生很大的毛細孔隙張力，混凝土體積產(chǎn)生收縮。由于混凝土周圍存在約束，內(nèi)部又有拉應(yīng)力，當拉應(yīng)力超過混凝土材料抗拉強度時，便會出現(xiàn)干縮裂縫。干縮裂縫多為表面線狀淺細裂縫，寬度多為0．2mm左右。干縮裂縫的產(chǎn)生主要與混凝土的水灰比、水泥成分、材料性質(zhì)、外加劑等用量有關(guān)。

(4)沉降裂縫。沉降裂縫多為貫穿性裂縫，其走向與沉降情況有關(guān)，一般與地面垂直或呈30°～45°角方向發(fā)展。沉降裂縫多是由于基礎(chǔ)面處理不當造成的，若基礎(chǔ)面雨淋溝或超挖部位回填土不密實，壓實度達不到設(shè)計要求的指標，則襯砌面板可能產(chǎn)生過大的沉降或局部的不均勻沉降，從而產(chǎn)生沉降裂縫。裂縫寬度受溫度的影響較小，與沉降量的大小成正比，當?shù)鼗冃畏€(wěn)定之后，沉降裂縫亦基本趨于穩(wěn)定。

2．2 裂縫產(chǎn)生的主要原因

(1)施工方法不規(guī)范。主要包括:①澆筑混凝土振搗時，漏振或過振;②澆筑混凝土?xí)r，風(fēng)速過大、烈日暴曬，沒有采取相應(yīng)的防范措施;③現(xiàn)場養(yǎng)護措施不到位，混凝土早期脫水;④切縫不及時;⑤墊層壓實不均勻。

(2)高填方渠段土方回填完成后，沉降時間不夠。

(3)施工環(huán)境。施工溫度超過30℃，低于5℃和久晴、多風(fēng)、日曬的天氣施工時，混凝土由于內(nèi)外溫差超過20℃或表面失水過快而不同程度地形成表面裂縫。

3 混凝土裂縫的主要控制措施

3．1 渠坡削坡控制

削坡機在精削前，挖掘機先進行粗削坡。渠道填筑成型后，測放出坡腳線和坡肩線，每隔10 m用尼龍繩作為基準，施工人員指揮挖掘機粗削。粗削后的坡面應(yīng)預(yù)留8～10cm采用削坡機精削，為保證削出的坡面平整，將挖掘機的斗齒改造成平板狀?；A(chǔ)面準備完成后，當下道工序不能及時跟進施工時，采用塑料布對新削坡面進行覆蓋，以達到坡面不開裂、不變形、不出現(xiàn)雨淋溝的目的?；A(chǔ)面平整度誤差不大于2cm/2m。

3．2 渠底粗砂墊層鋪設(shè)控制

渠底粗砂墊層厚10cm，采用裝載機進行粗砂的攤鋪，人工配合平地機進行粗砂的整平，采用16t平板振動碾碾壓。兩側(cè)坡腳和渠底中齒槽內(nèi)粗砂回填均采用人工蛙式打夯機壓實。墊層料鋪設(shè)后，壓實過程中應(yīng)適當灑水濕潤，但要防止灑水過量造成施工作業(yè)面積水，合格的墊層相對密度不小于0．7。墊層表面輪廓尺寸應(yīng)滿足設(shè)計文件要求，表面平整度誤差不大于1cm/2m。

3．3 混凝土施工控制

3．3．1 混凝土澆筑

(1)布料及攤鋪。混凝土運至施工現(xiàn)場后，由專人指揮布料。坡面上的鋪料從下向上連續(xù)進行，襯砌速度控制在10m/h以內(nèi)，渠坡襯砌機行走時，振動設(shè)施及時打開，確?；炷敛贿^振或漏振并達到表面出漿，不出現(xiàn)露石、蜂窩、麻面等;襯砌機行走過程中，當出現(xiàn)局部欠料或露石現(xiàn)象時，人工及時補料;出現(xiàn)明顯隆起時，人工及時平整。

(2)邊角處的人工填補及振搗。渠坡襯砌機襯砌渠坡的頂部及底部時易出現(xiàn)缺料現(xiàn)象。對于襯砌機布料到不了的地方，人工及時補料，并采用插入式振搗器輔助振搗。襯砌機開出倉面時，采用插入式振搗器自下而上沿端頭模板邊界振搗一遍，確保端頭處混凝土的密實性。

(3)機械抹面。機械抹面由下而上進行，抹光機每次移動距離為2/3抹盤直徑，對于坡頂及坡底抹面機不能到達的位置，全部由人工進行抹面和收光，做到不漏抹、表面平整、均勻一致。

(4)人工收光?；炷脸跄坝檬州p壓，混凝土表面發(fā)硬但稍有痕印時，便可及時進行壓光處理，消除混凝土表面氣泡、浮漿、麻面、坑凹之處，使混凝土表面平整、光滑無抹痕。

3．3．2 混凝土養(yǎng)護

(1)春夏秋三季:混凝土終凝前，先噴灑養(yǎng)護劑，然后采用一布一膜進行遮蓋養(yǎng)護(布在下，膜在上)，而后每天灑水5～6次，以布濕透為宜，避免坡腳部位被水浸泡。

(2)低溫季節(jié):混凝土養(yǎng)護的主要任務(wù)是保溫防凍?；炷两K凝前，先噴灑養(yǎng)護劑，然后采用一布一膜進行遮蓋養(yǎng)護(膜在下，布在上)，上面覆蓋1～2層草簾或保溫被，遮蓋要嚴實，必要時搭設(shè)暖棚養(yǎng)護。

(3)渠道襯砌混凝土宜分時段采取不同的養(yǎng)護措施。①收面完成后、混凝土終凝前應(yīng)采用噴霧養(yǎng)護并及時噴涂養(yǎng)護液。②混凝土終凝后、切縫前宜采用一布一膜灑水養(yǎng)護。③切縫期間，應(yīng)對混凝土進行灑水養(yǎng)護，做好切縫與養(yǎng)護的協(xié)調(diào)工作。④切縫完成后立即進行一布一膜灑水養(yǎng)護。⑤每個襯砌作業(yè)面必須安排專人負責(zé)灑水養(yǎng)護工作。⑥混凝土養(yǎng)護的遮蓋材料務(wù)必壓實，避免被風(fēng)吹開。

3．3．3 混凝土切縫

混凝土面板切縫時機是切縫施工的重中之重。切縫過早，縫壁兩側(cè)容易破損，對后期清縫造成嚴重影響;切縫過晚，切縫的效率降低且混凝土面板容易出現(xiàn)裂縫。切縫施工宜在混凝土抗壓強度為1～5MPa時進行，在施工中可以預(yù)留同條件養(yǎng)護試件用于確定不同邊界條件下的襯砌面板切縫時間。

為防止混凝土面板在切縫期間產(chǎn)生裂縫，切縫宜先切割通縫和渠底齒槽與邊坡結(jié)合部的引導(dǎo)縫，后切割半縫。切縫時，每條縫必須切到頭，否則容易出現(xiàn)裂縫。切縫時，混凝土正處于養(yǎng)護的關(guān)鍵階段，應(yīng)在切縫的同時保證混凝土養(yǎng)護到位。遮蓋養(yǎng)護時，切縫不宜大面積的掀開，應(yīng)隨切隨掀。切縫完成后，應(yīng)盡快進行遮蓋養(yǎng)護。

3．4 高、低溫季節(jié)的施工控制

3．4．1 高溫季節(jié)施工

日最高氣溫超過30℃時，應(yīng)采取相應(yīng)措施保證入倉混凝土溫度不超過28℃。加強混凝土出機口和入倉混凝土的溫度檢測頻率，并應(yīng)有專門記錄。

高溫季節(jié)施工，應(yīng)做好以下工作:

(1)增加骨料堆高、骨料場搭設(shè)防曬遮陽棚、骨料表面灑水降溫等措施降低原材料的溫度。骨料表面灑水降溫宜采用深井水(約16℃)，并在混凝土澆筑前2h實施。對于砂子一般不宜進行灑水降溫，可在澆筑前將表層部分清除?；炷翝仓埃瑒?wù)必檢測砂石骨料的含水率并調(diào)整配合比;

(2)采用加冰或者冰水、冷卻水拌和;加冰時，拌和時間應(yīng)延長15～20s，宜采用冰水或深井水;

(3)澆筑時間一般安排在下午5點以后至次日10點之間。在此時間段內(nèi)，應(yīng)完成收面工作并及時遮蓋養(yǎng)護;

(4)對混凝土運輸罐車、水泥粉煤灰存儲罐采取防曬措施，一般采用穿“棉襖”的方式、混凝土輸送帶搭建防曬棚等措施降低入倉溫度;

(5)澆筑過程中，可采用噴霧的方式降低局部環(huán)境溫度，混凝土收面完成后，及時對混凝土進行遮蓋養(yǎng)護，防止水分散失過快;

(6)安排專人負責(zé)灑水養(yǎng)護工作并做好養(yǎng)護記錄，混凝土的遮蓋保溫養(yǎng)護材料必須壓實，避免被風(fēng)吹開。

3．4．2 低溫季節(jié)施工

日最低溫度低于0℃時，施工中應(yīng)避開每天氣溫低于0℃的時間段，并在混凝土澆筑完成后及時遮蓋保溫保護，保證混凝土表面溫度不低于5℃。

低溫季節(jié)施工，應(yīng)做好以下工作:

(1)砂石骨料盡量堆高并保溫。最低氣溫低于0℃時，集料斗的粗砂在每天澆筑完成后，宜清空;

(2)在混凝土拌和前，用熱水沖洗攪拌筒，并將積水或冰水排除，使攪拌筒處于正溫狀態(tài)?；炷涟韬蜁r間比常溫季節(jié)適當延長20%～25%;

(3)對混凝土運輸車、水泥粉煤灰儲存罐采取保溫措施，一般采用穿“棉襖”的方式;

(4)采用熱水拌和，拌和水溫不超過60℃;

(5)機械襯砌施工時，不宜開大倉并安排在每天氣溫相對較高的時段實施，同時收面時間應(yīng)避開氣溫低于0℃的時段;

(6)施工中應(yīng)加大混凝土拌和物的溫度測量工作。

4 結(jié)語

渠道襯砌混凝土裂縫產(chǎn)生的原因很多，且裂縫也是渠道大面積薄壁混凝土澆筑施工中普遍存在的一種現(xiàn)象。在施工中，應(yīng)對不同原因產(chǎn)生的混凝土裂縫進行認真研究、區(qū)別對待，采取各種有效的預(yù)防控制措施，預(yù)防裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展，保證渠道襯砌混凝土的施工質(zhì)量。南水北調(diào)中線干線鎮(zhèn)平三標工程在渠道混凝土襯砌施工過程中，通過采取上述混凝土裂縫控制措施，使混凝土裂縫現(xiàn)象得到了較好的控制，渠道襯砌取得了較好的成果。