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(中國(guó)水利水電第十工程局有限公司二分局，四川 都江堰，611830)

1　工程概況

南水北調(diào)中線干線鎮(zhèn)平三標(biāo)渠道襯砌設(shè)計(jì)樁號(hào)為K76+100～K87+925，全長(zhǎng)11.825km，渠道采用梯形斷面，混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)為C20W6F150，設(shè)計(jì)襯砌邊坡坡比為1∶2～1∶3，邊坡坡長(zhǎng)20.64m～29.25m，成型后渠底寬度為17m～22m，渠坡混凝土板厚10cm，渠底混凝土板厚8cm，混凝土板縱橫向以4m設(shè)一道分縫，渠道薄壁混凝土施工面積約78.55萬m2。渠道襯砌薄壁混凝土結(jié)構(gòu)能有效地防止?jié)B漏，降低渠道糙率，若裂縫較多會(huì)影響混凝土的質(zhì)量和使用壽命，甚至遭到破壞達(dá)不到防滲效果。渠道襯砌結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1　渠道襯砌結(jié)構(gòu)斷面

2　渠道薄壁混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

渠道薄壁混凝土容易產(chǎn)生裂縫的原因主要有材料性質(zhì)和配合比、施工環(huán)境和工藝、地基變形、荷載等因素。

(1)與材料性質(zhì)和配合比有關(guān)的因素：混凝土的水泥用量大、骨料含泥量過大、級(jí)配不良等引起混凝土表面裂縫。

(2)與施工工藝有關(guān)的因素：混凝土下的改性土填筑、排水板和復(fù)合土工膜等工序施工未達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，出現(xiàn)不均勻沉降，薄壁混凝土承受荷載后會(huì)產(chǎn)生變形造成荷載裂縫；混凝土過度振搗、切縫時(shí)間不當(dāng)、養(yǎng)護(hù)不當(dāng)?shù)犬a(chǎn)生裂縫。

(3)與環(huán)境條件有關(guān)的因素：施工溫度超過30℃，低于5℃和干旱、多風(fēng)、日曬的天氣施工時(shí)，薄壁混凝土由于內(nèi)外溫差超過20℃和表面失水過快均會(huì)不同程度地形成表面裂縫。

3　渠道薄壁混凝土裂縫的控制

3.1　襯砌前工序質(zhì)量的控制

3.1.1改性土填筑質(zhì)量控制

本標(biāo)段渠道改性土換填厚度為1m，改性土設(shè)計(jì)填筑壓實(shí)度不小于0.98，換填施工時(shí)改性土的含水率應(yīng)控制在最優(yōu)含水率附近，其上、下限偏離最優(yōu)含水率不超過-2%～+3%。作業(yè)面應(yīng)分層統(tǒng)一鋪土、碾壓，采用平土機(jī)具進(jìn)行整平作業(yè)，嚴(yán)禁出現(xiàn)界溝。碾壓過程中若發(fā)現(xiàn)局部“彈簧土”、松土層或剪切破壞等質(zhì)量問題時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理。

渠道改性土填筑與剛性建筑物相接時(shí)，填筑前應(yīng)清除建筑物表面的乳皮、粉塵及油污等。填筑時(shí)，必須先將建筑物表面濕潤(rùn)，邊涂泥漿、邊鋪土、邊夯實(shí)，涂漿高度應(yīng)略高于鋪土厚度，涂層厚宜為3mm～5mm，并應(yīng)與下部涂層銜接。

渠堤嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求填筑碾壓，填筑完成后的沉降量才會(huì)比較小，堤身也能在較短時(shí)間沉降到穩(wěn)定狀態(tài)，在渠道混凝土襯砌時(shí)因渠堤土方沉降而產(chǎn)生的裂縫也能降到最低。

3.1.2襯砌基面處理

(1)壓實(shí)后的改性土渠坡宜采用削坡機(jī)削坡整平，條件不具備時(shí)可采用反鏟粗削并預(yù)留一定厚度保護(hù)層，采用人工精削至設(shè)計(jì)層面；

(2)排水板鋪設(shè)前應(yīng)按設(shè)計(jì)要求對(duì)材料進(jìn)行檢查，不得使用尺寸不夠、局部凹陷的排水板。排水板槽采用人工切槽、開挖和安裝，安裝過程中要避免出現(xiàn)架空現(xiàn)象；

(3)復(fù)合土工膜鋪設(shè)應(yīng)自然松弛，與基面貼實(shí)，不應(yīng)出現(xiàn)褶皺現(xiàn)象。

混凝土襯砌面板下基礎(chǔ)平整密實(shí)，混凝土在澆筑過程中則不會(huì)產(chǎn)生混凝土振搗不密實(shí)或局部凹陷，保證了襯砌混凝土的質(zhì)量，降低襯砌混凝土自身沉降產(chǎn)生裂縫的可能性。

3.2　原材料的控制

3.2.1水泥

水泥采用河南市天泰水泥有限公司生產(chǎn)的P.O42.5普通硅酸鹽水泥，該水泥供應(yīng)商提供的普通硅酸鹽水泥符合《通用硅酸鹽水泥》(GB175-2007)中P.O42.5普通硅酸鹽水泥的相關(guān)要求。

3.2.2集料

粗集料采用南陽牡丹垛石料場(chǎng)生產(chǎn)的5mm～20mm、20mm～40mm碎石，經(jīng)檢測(cè)該粗集料含泥量、泥塊含量、吸水率、堅(jiān)固性、有機(jī)質(zhì)含量、表觀密度、硫化物及硫酸鹽含量指標(biāo)符合《水工混凝土施工規(guī)范》(SDJ207-82)對(duì)粗集料的品質(zhì)要求。

細(xì)集料采用竹園寺砂場(chǎng)生產(chǎn)的天然中砂，經(jīng)對(duì)細(xì)集料進(jìn)行顆粒級(jí)配、含泥量、泥塊含量、堅(jiān)固性、表觀密度、飽和面干表觀密度、吸水率、硫酸鹽及硫化物含量、有機(jī)質(zhì)含量、云母含量檢驗(yàn)，滿足《水工混凝土施工規(guī)范》(SDJ207-82)對(duì)細(xì)集料的品質(zhì)要求。

3.2.3粉煤灰

粉煤灰采用南陽鴨河口發(fā)電有限公司生產(chǎn)的I級(jí)F類粉煤灰，根據(jù)《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T1596-2005)對(duì)I級(jí)F類粉煤灰的技術(shù)要求，對(duì)粉煤灰的細(xì)度、需水量、燒失量、SO3含量和含水量、密度進(jìn)行檢驗(yàn)，滿足要求。

3.2.4外加劑

根據(jù)《混凝土外加劑》(GB8076-2008)的要求，對(duì)山西凱迪建材有限公司生產(chǎn)的KDSP-1聚羧酸高性能減水劑(液體)、KDSF引氣劑(膏狀)進(jìn)行減水率、泌水率比、含氣量、凝結(jié)時(shí)間差、抗壓強(qiáng)度比等項(xiàng)目檢測(cè)，滿足規(guī)范要求。

3.3　配合比設(shè)計(jì)

3.3.1配合比設(shè)計(jì)基本要求

(1)襯砌混凝土配合比應(yīng)滿足耐久性、強(qiáng)度和經(jīng)濟(jì)性等基本要求，并適應(yīng)機(jī)械化施工的工作性要求；

(2)混凝土宜摻用外加劑和摻合料，以降低水膠比減少用水量，防止混凝土施工過程中水分蒸發(fā)產(chǎn)生收縮裂縫；

(3)混凝土拌和物的坍落度宜為7cm～9cm，便于襯砌機(jī)布料作業(yè)。

3.3.2配合比調(diào)整試驗(yàn)

依據(jù)JGJ55-2000《普通混凝土設(shè)計(jì)規(guī)程》，本次襯砌混凝土配合比設(shè)計(jì)中，選擇0.45、0.50、0.55三個(gè)水灰比進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1渠道襯砌混凝土配合比調(diào)整成果匯總

3.3.3施工配合比

根據(jù)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綜合分析，建議施工用混凝土配合比見表2。

3.4　混凝土澆筑過程中的控制

3.4.1布料及攤鋪

為減少混凝土發(fā)生骨料分離，坡面上布料應(yīng)從下向上連續(xù)進(jìn)行，及時(shí)清除混凝土中過度集中的粗骨料。

襯砌機(jī)行走時(shí)應(yīng)及時(shí)將振動(dòng)打開，振動(dòng)碾壓過程中，使混凝土不過振、漏振或欠振，達(dá)到表面出漿。

3.4.2邊角處的人工填補(bǔ)及振搗

渠坡襯砌的頂部、底部及模板周邊易出現(xiàn)缺料、振動(dòng)碾壓機(jī)振搗不到位的地方，應(yīng)人工及時(shí)補(bǔ)料，并用插入式振搗器進(jìn)行輔助振搗，充分保證邊角處不出現(xiàn)蜂窩、麻面，保證混凝土的密實(shí)性。

3.4.3機(jī)械抹面

混凝土攤鋪機(jī)后面的攤鋪寬度約有4m以上時(shí)，便可用抹光機(jī)進(jìn)行抹面、收平、進(jìn)一步提漿，首次抹面時(shí)，混凝土表面還比較稀軟，盡量從下而上進(jìn)行，抹光機(jī)每次移動(dòng)間距為2/3圓盤直徑，在連續(xù)作業(yè)時(shí)能保證不發(fā)生漏抹、表面大面平整均勻一致。

坡頂及坡底抹光機(jī)不能到的位置全部由人工進(jìn)行抹面和收光，兩側(cè)有邊模的位置機(jī)械抹面后，因有邊模及施工分縫板的影響，為保證其抹面效果，應(yīng)用人工及時(shí)進(jìn)行修理。當(dāng)混凝土開始初凝時(shí)，由人工連續(xù)抹面壓光3遍，以表面平整、提出的漿面均勻?yàn)橐恕?/p>

3.4.4人工收光

用抹面磨盤對(duì)混凝土表面進(jìn)行磨平后，過早不易壓光，會(huì)有劃痕，過遲會(huì)因局部的不平，出現(xiàn)有抹不到的地方，并且表面發(fā)白，整體顯示為花斑面。當(dāng)表面有些硬化，初凝前用手輕壓，表面發(fā)硬、但稍有痕印時(shí)，便可及時(shí)進(jìn)行壓光處理，消除表面氣泡，使混凝土表面平整、光滑無抺痕。

3.4.5混凝土伸縮縫施工

在混凝土襯砌施工過程中，當(dāng)一次性襯砌面積過大或襯砌時(shí)氣溫較高時(shí)應(yīng)預(yù)留襯砌縫，每32m預(yù)留一道橫縫，防止混凝土面板過大而產(chǎn)生溫度裂縫。襯砌完成后應(yīng)及時(shí)切割伸縮縫，切割伸縮縫應(yīng)在襯砌混凝土抗壓強(qiáng)度為1MPa～5MPa時(shí)進(jìn)行，不同氣溫條件下最佳切縫時(shí)間可參考表3。

3.5　施工環(huán)境的控制

3.5.1高溫施工

薄壁混凝土施工溫度不宜大于28℃，日最高氣溫超過30℃時(shí)，宜選擇在早晨、傍晚或夜間施工，并采取骨料降溫、加深井水降溫等措施控制混凝土入倉(cāng)溫度≤28℃；當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)氣溫超過35℃時(shí)，停止施工。

骨料的溫度控制主要通過搭蓋涼棚和灑水降溫來進(jìn)行。搭蓋涼棚可避免太陽光直射，減少骨料吸熱，澆筑前2h～3h再用灑水車運(yùn)深井水(約16℃左右)對(duì)粗、細(xì)骨料進(jìn)行充分的灑水降溫。采取以上方法降溫后，澆筑前粗骨料內(nèi)部溫度約為24℃，細(xì)骨料內(nèi)部溫度約為26℃，降溫效果相對(duì)較明顯。

白天氣溫較高，即使采用多種降溫措施也很難保證混凝土的入倉(cāng)溫度，而夜間澆筑，特別是后半夜?jié)仓瑲鉁叵鄬?duì)較低，采取溫控措施后，比較容易控制混凝土的入倉(cāng)溫度。因此，工作中多把其他工序的施工安排在白天進(jìn)行，而把混凝土澆筑安排在夜間進(jìn)行。

通過溫控措施，使夏季混凝土出機(jī)口溫度控制在18℃以內(nèi)，入倉(cāng)溫度控制在28℃以下，能有效地控制溫度裂縫的產(chǎn)生。

3.5.2風(fēng)天施工

根據(jù)天氣情況，適當(dāng)調(diào)整混凝土外加劑的摻量和用水量，確保混凝土入倉(cāng)時(shí)塌落度滿足施工要求。當(dāng)風(fēng)速小于4級(jí)時(shí)，邊襯砌邊覆蓋土工布進(jìn)行施工，同時(shí)初凝前混凝土表面用灑水車噴頭進(jìn)行噴霧養(yǎng)護(hù)，當(dāng)風(fēng)速超過4級(jí)時(shí)停止施工。

3.5.3低溫施工

當(dāng)日平均氣溫連續(xù)5d穩(wěn)定在5℃以下或現(xiàn)場(chǎng)最低氣溫在0℃以下時(shí)，本工程采取調(diào)節(jié)拌和水溫度、增加骨料攪拌時(shí)間的措施，以保證拌和物的入倉(cāng)溫度不低于5℃，當(dāng)日平均氣溫低于0℃時(shí)停止施工。

3.6　混凝土養(yǎng)護(hù)

3.6.1養(yǎng)護(hù)方式

本工程由于采用普通硅酸鹽水泥，混凝土早期水化熱較大，主要采取薄膜或土工膜進(jìn)行覆蓋，能有效地保濕，氣溫較高時(shí)，水分蒸發(fā)比較快，需經(jīng)常揭開查看，必要時(shí)局部有必要進(jìn)行補(bǔ)水。

3.6.2保溫養(yǎng)護(hù)

冬季施工溫度低于0℃，對(duì)剛完成抹面收光的混凝土采取土工膜進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)，使內(nèi)外溫差不大于20℃，達(dá)到防裂要求。

4　結(jié)語

混凝土產(chǎn)生裂縫會(huì)影響整個(gè)襯砌混凝土的外觀質(zhì)量和渠道安全，而處理裂縫需要大量人力物力，造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，在渠道混凝土襯砌施工過程中，對(duì)原材料、施工工序嚴(yán)格控制，將這些因素導(dǎo)致襯砌混凝土產(chǎn)生裂縫的可能性降到最低，只有這樣，才能減少襯砌混凝土產(chǎn)生裂縫，從而取得好的施工質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。