摘要：南水北調主干渠渠道為大面積薄板襯砌，且與渠道交叉的建筑物多，在澆筑過程中容易出現(xiàn)裂縫及凍融剝蝕等缺陷。為了防止裂縫及表面剝蝕對后期輸水質量帶來危害，需采取措施加強防控。對于施工過程中出現(xiàn)的混凝土裂縫和表面剝蝕，采用了涂抹和嵌填水泥基柔性防水材料（SK手刮聚脲）、丙乳砂漿施工等處理方法。結果表明，處理后的渠道襯砌面板及建筑物質量滿足結構安全要求。研究成果可為同類型混凝土缺陷處理提供借鑒和參考。

關鍵詞：渠道襯砌; 混凝土裂縫; 表面剝蝕; 缺陷處理; 南水北調工程

中圖法分類號：TV523 文獻標志碼：A DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2022.S1.012

文章編號：1006 - 0081（2022）S1 - 0040 - 03

1 工程概述

南水北調工程邢臺市區(qū)段工程主要包含渠道工程和建筑物工程，渠道全長15.898 km，土渠渠坡襯砌板厚10 cm，渠底襯砌板厚8 cm，為C20W6F150素混凝土，主要包含了逆止閥、反濾料、保溫層、復合土工膜。該段主要采用機械化襯砌，部分區(qū)段人工襯砌。其中，小建筑物包含張東村溝排水渡槽工程和趙古莊溝排水渡槽工程，且與主干渠正交。

2 裂縫產生原因分析

2.1 溫度裂縫

該段溫度裂縫主要發(fā)生在渠道襯砌底部，沿線1 km范圍內普遍存在表面不規(guī)則的裂紋[1]，長度在0.5～3.0 m內，縫寬普遍為0.1 mm。裂縫產生的主要原因是混凝土襯砌板薄，在硬化流程中，混凝土水化形成巨大水化熱，使內部溫度迅速上升。但由于日夜溫差較大引起混凝土內部和外界的熱脹冷縮，使混凝土表面形成了相應拉應力。在達到最高抗拉強度極限時，向表面快速收縮的混凝土受到了內層約束，形成了裂紋[2]。這些裂縫的方向無特定規(guī)則，在襯砌面層上的高溫裂紋綜合交織，裂紋長度大小不等。

2.2 塑性收縮裂縫

該段塑性收縮裂縫主要發(fā)生在趙古莊溝排水渡槽建筑物上，與主干渠正交樁號為112+238，槽身采用預應力混凝土縱梁與現(xiàn)澆鋼筋混凝土矩形槽身疊合結構，下部結構為2個邊墩和2個中墩。缺陷發(fā)生在右邊墩上，共6條裂縫，長度為3.5～7.0 m不等，縫寬為0.16 mm。裂縫產生的主要原因是澆筑時間為夏季高溫時段，風力較大。在高熱或強風等外因影響下，由于混凝土結構表層失水速度過快，混凝土急劇收縮，當水分蒸發(fā)速度超過泌水速度時，就會出現(xiàn)局部的塑性壓縮破裂[3]。

2.3 施工冷縫

該段施工冷縫主要發(fā)生在張東村溝排水渡槽建筑物上。該建筑物與渠道主干渠正交樁號為111+077，槽身采用現(xiàn)澆混凝土多側墻矩形槽結構（3槽1聯(lián)）。裂縫位于右跨槽身，靠近出口一側兩道中梁梁端，位置在兩期混凝土澆筑施工縫處至靠近T梁梁端20 cm，與波紋管大致平行。裂縫長度為1.07 m和1.43 m，縫寬均為0.2 mm。T梁分2次澆筑：① 第一次澆筑槽身至T梁下八字以上約20 cm處;② 第二次澆筑T梁剩余部分。第一次澆筑時間為2010年12月27日，第二次澆筑時間為2011年3月2日。結合裂縫產狀分析可知，裂縫產生的主要原因為接縫面處理不到位，新老混凝土約束造成。

3 凍融剝蝕產生原因分析

該段凍融剝蝕缺陷主要發(fā)生在渠道襯砌底部，集中在渠道樁號109+500附近，面積約100 m²。產生的原因主要為該部位澆筑時間在12月份，在冬季施工條件下，未嚴格做好混凝土的保溫工作，致使混凝土表面經受凍融[4]，產生剝蝕現(xiàn)象。此外，在施工過程中，拌和時間過短或振搗不到位，骨料出現(xiàn)離析或泌水，導致混凝土表面產生麻面剝蝕現(xiàn)象。

4 裂縫處理方法

4.1 溫度裂縫處理方法

4.1.1 底材處理

先在裂縫15 cm范圍內打磨，要求混凝土表面平整、堅固、無孔洞。

4.1.2 界面劑施工

清掃干凈后在15 cm范圍內涂刷BE14專用潮濕面界面劑。界面劑配比按比例配置，一次少量配置，用完后再配置。界面劑涂刷厚度要求薄而均勻，無漏涂現(xiàn)象，保證SK手刮聚脲與混凝土之間的黏結強度大于2.5 MPa。

4.1.3 涂刷SK手刮聚脲

（1） 界面劑表干后（粘手不拉絲），在裂縫兩側12 cm范圍內涂刷厚1 mm的SK手刮聚脲，粘貼10 cm寬胎基布，表干后再涂刷聚脲。裂縫中部聚脲厚度大于2.5 mm，兩側厚度大于2.0 mm[3]。

（2） SK手刮聚脲涂層厚度要均勻，涂刷一次成型，避免來回涂刷出現(xiàn)小包;使SK手刷聚脲各層之間很好地粘接，見圖1。

4.2 塑性收縮裂縫處理方法

4.2.1 施工程序

化學灌漿的施工步驟為：施工準備→切槽封縫→鉆孔→埋設灌漿嘴→灌漿→質量檢測→封孔。

4.2.2 施工準備

化學灌漿采用LW水溶性聚氨酯類灌漿材料。灌漿設備選用單液電動化學灌漿泵，功率為90 W，灌漿壓力為0～2.5 MPa。

4.2.3 切槽封縫

沿裂縫切V型槽，寬4 cm、深3 cm，要求切槽必須跨縫準確，用壓力水將切槽沖洗干凈。切槽經監(jiān)理驗收后，使用M35預縮砂漿封縫，若裂縫處存在滲水，封縫時在滲水點埋設水管引出滲水。

4.2.4 鉆 孔

根據方便漿液滲透的原則，使用手鉆在裂縫單側鉆騎縫灌漿孔。灌漿孔孔徑14 mm;間距20 cm;孔深一般為20 cm，以鉆穿裂縫為宜。鉆孔完成后，使用壓力空氣或壓力水將孔內的浮渣清理干凈。

4.2.5 埋設灌漿嘴

所有灌漿孔均埋入灌漿嘴，灌漿嘴與灌漿孔壁必須連接緊密，防止灌漿時沿灌漿孔漏漿。

灌漿嘴埋設完畢后，使用壓縮空氣檢查裂縫與灌漿嘴之間的暢通性、封縫的密封性以及灌漿嘴的牢固性、可靠性，確保灌漿順利進行。壓縮空氣壓力不得大于0.2 MPa。

4.2.6 灌 漿

灌漿設備采用容量為2 L的電動灌漿泵，單液法灌漿。灌漿順序為豎縫自下而上逐孔灌漿，水平縫（或接近水平縫）由一端向另一端逐孔灌漿。灌漿開始壓力為0.20 MPa，以0.05 MPa的梯度逐級加壓至0.40 MPa。

首先進行第一孔灌漿，灌漿時必須保證足夠的壓力、注漿時間和充分的穩(wěn)壓閉漿時間（裂縫越長，時間越長）。觀察灌漿泵上的注漿量顯示器，根據注漿量逐級調整灌漿壓力至0.4 MPa，當吸漿率小于1 mL/min時，保持壓力持續(xù)20 min，然后進行下一孔灌漿，直到全部灌漿孔完成后停止灌漿。

4.2.7 封 孔

檢驗合格后，拆除灌漿管，使用預縮砂漿封堵灌漿孔。處理結果見圖2。

4.3 施工冷縫處理方法

采用改性環(huán)氧樹脂對裂縫進行灌漿，然后沿裂縫表面30 cm范圍粘貼碳纖維布，使用丙乳砂漿表面防護。

4.3.1 粘貼纖維布

沿裂縫30 cm范圍內用砂布將表面打磨干凈平整，涂刷“愛牢達”粘結劑，然后垂直于裂縫方向粘貼臺灣重億碳纖維布。

4.3.2 丙乳砂漿防護

先用丙乳凈漿打底層，使用凈漿比例為1 kg的丙烯酸脂共聚乳劑再加2 kg水泥混合而成漿液。凈漿涂抹后隨即涂刷攪拌均勻的丙乳砂漿，朝一個方向抹平，不需要二次收光。處理結果見圖3。

5 凍融剝蝕處理方法

5.1 施工方法

根據嚴重程度對水泥表層的剝蝕部位鑿毛，直到露出新鮮完好的水泥表面后，再采取人工涂壓丙乳砂漿解決[4]。

5.2 丙乳砂漿的拌制

（1） 灰砂比為1∶2（重量比），丙烯酸脂和聚乳液摻雜度約為總砂漿用量的23%～27%，在施工前根據現(xiàn)場混凝土質量和砂子數(shù)量及施工條件和易度，通過試拌確定水灰比。

（2） 用丙烯酸脂共聚乳液砂漿攪拌時，首先要把混凝土與砂漿干攪拌均衡，然后加入經試拌確定的水和丙烯酸脂共聚乳液，并完全攪拌均衡。材料必須稱量精確，特別是對水和丙烯酸脂共聚的乳液，在攪拌流程中不可任意增加水灰比，使用人工方法攪拌要求拌制完全均衡。

（3） 通過人工抹壓施工，每次拌和的丙乳砂漿要求在30～45 min內全部用完。

5.3 丙乳砂漿施工

（1） 澆筑之前用鋼絲刷除水泥表層的油污、灰塵和疏松軟弱部分，或對基面人工鑿毛，隨即用清水沖刷一遍，不得有積水。為了提高修復面和老混凝土的粘結能力，在修復區(qū)的外緣挖一條3 cm深齒槽，如遇分縫則在距分縫處10 cm的位置開槽。

（2） 為保證質量，先用丙乳凈漿打底層，凈漿是由1 kg的丙烯酸脂共聚乳劑再加2 kg水泥混合而成漿液，且凈漿時要涂灰一致，并無漏涂現(xiàn)象。凈漿涂抹后隨即攤鋪混合適當?shù)谋樯皾{。當水泥攤鋪完畢后，先使勁擠壓，然后再涂抹至表面，不可來回反復涂抹，也不需二次收光。

（3） 清理總厚度超過1 cm時，要分級抹上丙乳砂漿，下第一層為總平層，最上第一層為罩面層，各層都用木抹子拍實抹平。當上層丙烯酸脂共聚乳液砂漿完全硬化后，再涂刷下一層丙烯酸脂共聚乳液凈漿，然后攤鋪下工作層丙烯酸脂共聚乳液砂漿。罩面處理層則用鐵抹子壓實抹光，將各層攤鋪厚度限制在7 mm以內。

（4） 丙乳砂漿抹壓4 h（表面略干）后，用噴霧器進行噴灑保養(yǎng)或用膜覆蓋保護。讓水泥表面始終保持在潮濕狀態(tài)7 d以上，在太陽直射處或風口部位注意進行科學合理的防曬與保濕養(yǎng)護。

6 結 語

南水北調邢臺市段混凝土施工采取了有效的防控措施，使主渠道和建筑物的工程質量滿足了結構安全和使用功能要求，并對薄板襯砌和建筑物混凝土裂縫和表面剝蝕等常見缺陷采用相應的材料進行了處理，使其滿足使用性的要求，同時美觀、無毒。

參考文獻：

[1] 賈新勝，魏曉燕，劉俊明.南水北調渠道襯砌混凝土裂縫處理及預防[J]. 山東水利，2020（2）：5-6，9.

[2] 張萬新.混凝土渠道施工中常見的質量問題及預控措施[J]. 農業(yè)科技與信息，2016（19）：151，155.

[3] 陳國林.淺析混凝土渠道裂縫的預防與處理[J]. 中國水運（下半月），2008（6）：201-202.

[4] 王永杰，雷金鋒，李文暉，等.SPC聚合物水泥砂漿在南水北調中線干線工程渠道襯砌混凝土凍融剝蝕處理中的應用[C]// 2019學術年會論文集第四分冊，北京：中國水利學會，2019.

（編輯：李 慧）