南水北调安阳九标薄壁混凝土裂缝控制技术

□陈俊立 □史清福（河南水利建筑工程有限公司）

□许方方（南阳白河橡胶坝管理局）

1 工程概况

安阳九标渠道衬砌全长4395.2m，渠道断面为梯形，渠坡坡比为1：2，采用标号为C20（W6F150）混凝土。渠坡混凝土面板厚为10cm，渠底混凝土面板厚8cm，渠道薄壁混凝土结构下部构成依次是粗砂垫层、聚苯乙烯保温板、复合土工膜，在实际施工中渠道薄壁混凝土由于自身自重、水化热、外界环境、地质条件等易产生裂缝。裂缝主要表现为干缩裂缝、塑性收缩裂缝、温度裂缝以及沉陷裂缝。

2 裂缝形成的原因及防范措施

2.1 干缩裂缝形成的原因

干缩裂缝是混凝土蒸发失水而产生干缩变形，混凝土成型后养护不当环境温度过高，水分散失，体积收缩，内部产生拉应力超过混凝土抗拉强度时便引起混凝土开裂。要防范干缩裂缝的发生应做到：选用收缩量较小的水泥，在不影响质量的情况下尽可能降低水泥用量。控制好水灰比，掺加合适的减水剂，水灰比越大，干缩越大，加强混凝土的早期养护。

2.2 塑性收缩裂缝形成的原因

混凝土浇筑后未能及时覆盖保温、养护，表面水分蒸发过快致使早期混凝土强度不能抵抗收缩应力而形成收缩裂缝。防范塑性收缩裂缝的形成措施：选用干塑值较小早期强度高的水泥，严格控制水灰比，适量掺加高效减水剂来增加混凝土和易性和坍落度。养护应及时，保证混凝土在终凝前表面的湿润。

2.3 温度裂缝形成的原因

混凝土浇筑完成后表面与内部形成很大的温差或振动不密实而形成的裂缝。降低温度裂缝措施主要有：改善颗粒级配，选用水化热低的水泥，掺加高效减水剂，减少水泥用量，降低水化热，降低水灰比，降低混凝土浇筑的入仓温度。选用合理的施工时间和工艺，及时养护，设置合理收缩缝。

2.4 沉陷裂缝形成的原因

渠道混凝土下部的地基，垫层压实不均匀，地基夯实加固处理不合格而致使不均匀沉降形成的裂缝。解决形成沉陷裂缝的方法：压实基层，垫层。土工膜、保温板铺设牢固且土工膜不得出现褶皱，应自然松弛，混凝土振捣要密实。

3 薄壁混凝土在施工中应注意的问题

3.1 施工工序影响裂缝形成

3.1.1 基面处理

本标段边坡预留厚度为30cm，基面处理时采用机械粗削人工精削的办法。先采用挖掘机粗削预留厚度10~15cm改为人工精削，人工精削时应拉网格线，从上而下削坡，并用2m靠尺检查削坡平整度（基面平整度误差≤±20~2mm）。坡面出现虚土要进行夯实修整。

往往削坡后由于风吹日晒坡面会出现干裂现象，为了防止基面暴晒水分散失而干裂，在削坡过程中尽量避免超挖、坍坡。若有应及时补坡分层夯实，补坡厚度应高于设计坡面，然后人工小心削平。

3.1.2 砂垫层铺设

粗砂垫层铺设由铺砂机摊铺，无铺砂机利用人工摊铺。摊铺过程中利用水准仪测量控制摊铺厚度，一般控制在0～±20mm范围内，采用平板振动器振动碾压，同时保证砂垫层平整，使砂垫层表面平整度达到±10~2mm。现场用灌砂或灌水法检查砂垫层的压实度，相对密度控制≥0.70，若出现砂垫层相对密度不够要重新湿水振动碾压，直到符合规范要求为止。

3.1.3 保温板铺设

铺设保温板时应采用错缝梅花型铺设，铺设整密，两板连接处高差≤2mm，同时用带箭头的竹签固定，竹签一律要低于保温面，防止过高顶破土工膜。保温板铺设后应保持板面完整，洁净与基面紧贴无悬空现象，不得在铺好的保温板上践踏或放置重物，铺设时应从下部齿槽部位向上铺设，保证板间接触紧密。

3.1.4 土工膜铺设

铺设土工膜时应自然松弛，贴实支持面，不得出现褶皱悬空，铺设后上端用桩固定。土工膜与土工膜之间采用焊接机焊接，焊接温度与当天气温有关，一般控制在240～270℃之间不等，焊机速度一般控制在2～2.50m/min，焊接时搭接宽度≥10cm（误差在0～±20mm范围内）。焊接完成后冷却到常温后进行冲气试验，焊缝间压力稳定在0.15～0.20MPa范围内1-5min无明显变化则为合格。用缝布机缝好土工膜后宽胶带粘平，若有漏气部位用Ks热熔胶粘补或用焊机焊牢。

3.2 响裂缝形成

3.2.1 水泥

本标段采用鹤壁同力牌普通硅酸盐水泥（P.O42.50）。该水泥属于低热水泥，收缩性小。水泥进场前必须具有产地合格证和出厂检验报告，否则不得入场，条件具备进场同时标段自身取样送到有相关资质的试验检测部门试验，不合格不得使用。

3.2.2 骨料

标段石料采用盘石头花尖脑石料场石料，该石料材质坚硬，石粉含量少，清洁不含风化颗粒。进场前具有产地合格证和出厂检验报告,否则不许进场，进场后标段自身取样送到具有相关质资的试验检测部门,检测合格方可使用。标段砂料采用盘石头花尖脑石料场人工砂，该砂料含泥量低，干燥无风化，颗粒级配优良,检测和抽检合格后方可使用。

3.2.3 外加剂

为了改善混凝土和易性，用水量和初凝时间标段选用高效减水剂和引气剂两种外加剂。外加剂进场前每批应具有出厂检验报告和出厂合格证，进场取样后按品种批数分别储存在指定位置。样品经相关检测部门检验合格后方可使用。

3.3 施工现场环境影响着裂缝的形成

气候影响：高温、低温和大风环境都对混凝土有重要影响。高温天气，渠道薄壁混凝土施工温度不宜高于28℃。当白天气温超过30℃时应调整浇筑时间，并且对骨料进行降温处理，确保混凝土出机口温度控制在20℃以内,入仓温度不高于28℃，若不能确保入仓温度应立即停止施工。

低温天气，当连续5d日平均气温稳定在5℃以下或现场最低气温在0℃以下时，不宜施工。如需施工必须调节拌和水温度增加骨料搅拌时间，确保混凝土入仓温度不低于5℃，并采用保温措施保证渠道薄壁混凝土面板内外温差≤20℃，起到防裂要求。当连续几天气温低于5℃应立即停止施工。

在大风天气浇筑混凝土时，适当调整混凝土外加剂掺量、用水量和出机口的坍落度。正在衬砌的作业面及时收面并用塑料布覆盖养护，防止水分蒸发过快产生塑性收缩裂缝。

4 现场浇筑对裂缝形成影响及防范措施

现场浇筑分为布料、摊铺、振捣、抹面、养护等几个关键步骤。

布料机在布料时应从下向上连续进行，这样能够减少混凝土骨料分离、粗骨料集中现象的发生。布料机开启前应及时打开布料机振动设备使混凝土表面平整，对混凝土表面起到微震效果，尽可能不出现蜂窝麻面现象，若有及时填补平。

布料机离开布料面后立即开启振动小车使震动及时均匀，达到表面出浆，对表面出现蜂窝麻面部分增加振动遍数。振动小车振不到的位置,例如坡顶部、坡底部和模板边界处利用插入式振捣器振捣，边界处自下而上沿模板振捣，振捣后，现场施工员用手触混凝土确定抹面时间，进行抹面收平，进一步提浆。

第一次抹面混凝土表面较软，采用从下而上的抹面方式抹面，每次错压面为圆盘的1/3直径。混凝土表面平整、不出现漏抹现象，坡顶、平台和坡底部平台采用人工抹面。边界模板处人工及时修补抹面，确保混凝土初凝前人工收面3遍。

收光时不宜过早，过早易划痕混凝土表面且不易压光，过迟不仅不能压光反而会被破坏留下斑纹。现场施工员应在初凝前用手轻压，若稍有痕印便可进行压光处理，使混凝土表面平整光滑，若有不光滑，不得撒水、不得再次布浆。等到混凝土成型后再作处理。

抹面收光完成后因时喷撒养护剂，采取保温塑料布覆盖。当水分因天气原因而蒸发较快时应当采取补水或保温养护，养护目的是促进混凝土强度尽早出现，防止开裂。

养护期内应及时切缝，切缝一般在混凝土强度达到1～5MPa时切缝，切缝前先用墨线弹出分缝位置，采用切割机切缝，切缝时不得出现混凝土崩裂和漏切错位现象。根据气温高低确定切缝的最佳时间，当温度在15～20℃时28h切缝为宜，当温度高于20℃时，20-25h（含）切缝为宜。

5 结语

弄清南水北调中线工程安阳段薄壁混凝土衬砌裂缝形成原因及明确防范裂缝形成的措施，能有效提高薄壁混凝土衬砌的施工质量和施工进度。