探讨东支干渠水利渠道机械衬砌混凝土裂缝

2016-03-14墨娜

工程技术研究 2016年10期

关键词：干渠水化渠道

墨娜

（新疆北方建设集团有限公司，新疆奎屯 833200）

探讨东支干渠水利渠道机械衬砌混凝土裂缝

墨娜

（新疆北方建设集团有限公司，新疆奎屯 833200）

水利设施是农作物丰产的重要保障之一，我国十分重视对水利设施的建设，经调查，全国每年由渠道渗漏损失的灌溉水约1772亿方，占总渗漏量的40%～60%。据国内外实测表明，利用衬砌技术能够节约75%的渠道渗漏损失。渠道衬砌是常用的简单有效的渠道防渗措施。然而，混凝土工程施工时，经常发生一些混凝土裂缝，有变形引起的裂缝：如温度变化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝；有外载作用引起的裂缝；有养护环境不当和化学作用引起的裂缝等等。

渠道；机械衬砌；混凝土；裂缝；预防；处理

1 水利渠道简介

东支干渠位于新疆生产建设兵团第七师123团，地处兵团第七师奎屯灌区东支干渠内，防渗改建工程全长18.88KM，此工程由新疆北方建设集团有限公司承担完成建设，也是初次使用机械衬砌施工，四台一套的渠道混凝土衬砌设备施工较好的节省劳力，缩短工期，降低施工成本，但需要注意的是，在施工的过程中，由于运行管理失当和施工问题，在渠道衬砌出现了裂缝现象，导致输水渗漏，为了实现节水，保证工程质量，需要对渠道裂缝原因进行分析，对症下药，制定合理的预防措施。本文结合东支干渠防渗渠改建工程对渠道机械化衬砌过程中裂缝产生的原因作了简单的分析，并针对性的提出了预防裂缝的具体措施，旨在保证工程质量。

2 机械衬砌混凝土裂缝的危害

对于机械衬砌混凝土的表层裂缝来说，其基本不会对混凝土强度和工程施工产生影响，塑性裂缝在初期对工程运用影响较小，但如果不及时处理而任由塑性裂缝发展，则很可能引发贯穿裂缝的出现，对工程的危害十分重大。在渠道输水的过程中，水会顺着裂缝渗入到混凝土板之下，下部土壤的基础含水量上升，甚至达到饱和状态，在混凝土板的覆盖之下，这些水分难以蒸发，滞留在土壤中，冬季时节，含水土壤受冻，在热胀冷缩作用下土壤会发生膨胀变形，危害工程。具体来说主要有三种形式：①增大破坏范围：土壤膨胀变形之后会对混凝土板产生作用，导致其裂缝延长或加宽，待到来年灌溉的时候，水分侵入范围扩大，冬季时节土壤进一步膨胀，导致混凝土板进一步扩大，形成恶性循环，危害范围不断扩大；②家中破坏程度：土壤基础变形之后，会导致混凝土板出现错茬现象，进行灌溉的过程中，在用以范围内进入的水量更多，加剧了冬季时节土壤基础的冻胀破坏程度，混凝土板受到土壤基础膨胀的影响更大，导致沿着裂缝出现错位、鼓起甚至是翘起的危害；③溃堤：灌溉的时候，水会沿着混凝土板裂缝渗入，产生渗流，冲刷土壤基础，土壤基础被冲刷掏空，或沿着蚁穴等兽洞流出到堤坝之外，很容易造成溃堤问题的发生。

3 东支干渠裂缝成因及预防措施

东支干渠于8月进行渠道混凝土浇筑施工，采用机械衬砌商品混凝土施工，东支干渠渠道在收光后发现产生裂缝。为了积极预防裂缝，保证东支干渠施工质量，确保日后工程建筑质量，需要对水利渠道裂缝种类进行掌握和了解，具体来说包括以下几种：

3.1 温度裂缝

一般来说，在大体积混凝土表面或温差变化大的混凝土结构中，容易产生温度裂缝，温度裂缝大多没有一定的走向规律，纵横交错，宽窄不一，且受温度的影响较大，冬季时节，温度较低，则裂缝较大较宽，夏季时节，温度较高，则裂缝较小较窄。温度裂缝会降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等，如不及时防治，危害较大。

（1）影响因素和防治措施混凝土内部的温度与混凝土厚度及水泥品种，用量有关，混凝土越厚，水泥用量越大，水化热越高的水泥，其内部温度越高，形成温度应力越大，产生裂缝可能性越大，因此最基本的措施及时控制混凝土内部和表面的温度差，（2）混凝土原材料及配合比的选用最好选用低热或中热水泥，减少水泥用量，减少水化热。（3）掺加掺合料降低混凝土中水泥水化热，改善混凝土拌合物的流动性、保水性、降低水化热。

3.2 渠道的塑性收缩裂缝

混凝土浇筑完成4-5个小时之间，其会产生激烈的水化反应，水化热巨大，水分流失量大，无水分补充则会导致混凝土的收缩现象，从而在渠道表面出现大量长短不一、中间宽两端细的塑性收缩裂缝。这种裂缝受到天气环境影响较大，大风天、温度高或气候干燥会加速水分流失，易产生塑性收缩裂缝。

防治措施：①合理选择水泥：尽可能选择干缩值小、强度高的硅酸盐水泥；②水灰比的控制：适当掺入减水剂，提升混凝土的和易性与坍落度，适当减少水剂水泥的用量，降低水化热作用；③浇筑前的处理：在混凝土浇筑之前需要对基层与模板进行加湿；④混凝土板的养护：例如覆盖塑料薄膜、麻片，喷水养护，喷洒养护剂，高温遮阳，大风天气遮挡等等。

3.3 渠道的干缩裂缝

一般来说，混凝土浇筑完成并养护一段时间之后，水泥浆中的水分会有着一定程度蒸发，产生不可逆的干缩现象，渠道固化的过程中，混凝土内外水分蒸发程度和速度的不一致导致混凝土产生一定的应力，从而形成渠道干缩裂缝。

影响因素：①混凝土压面施工不合理会导致渠道干缩裂缝的产生，例如压面不及时、压面次数未达到要求等；②抹面过程中加水或洒干水泥也可能引起干缩裂缝的出现；③施工人员技术水平不足，为了方便抹面和搅拌加水较多，增加了水灰比，导致干缩裂缝的产生；④养护不当导致干缩裂缝产生。

干缩裂缝预防措施主要从以下几个方面着手：

（1）应当尽可能选用干缩小的水泥品种；（2）应当对混凝土配合比进行合理调整，降低水泥和水量的使用，以此来降低水灰比和水化热，此外应尽可能采用粗砂，降低砂率，预防干缩裂缝产生；（3）应当适当提升混凝土的抗拉强度，如果水泥用量一定，水灰比的减小可以增加混凝土抗拉强度，高于干缩应力增加值，以此来减少裂缝；（4）应当合理把握正确的振捣方法，保证混凝土的密实度，注意避免振捣过度，同时应当注重混凝土养护；第五，从设计方面来看，应当设置伸缩缝、增加不紧密度，这对于减少干缩裂缝也有着重要的作用。

3.4 施工冷缝

渠道施工过程中，天气变化、机械故障等都会导致施工冷缝的出现，一般位于新旧混凝土结合面上。具体来说，突发事件的出现导致混凝土浇筑施工不连续，浇筑过程中间隔时间较长，已浇筑的混凝土甚至出现初凝，尤其对于薄层面板结构来说，接缝处的处理难度较大，难以符合要求，混凝土有着自主收缩的特性，凝固过程中，接缝处抗拉应力最弱，很容易裂开形成施工冷缝。

3.5 贯穿裂缝产生的原因

相对而言，贯穿裂缝产生的原因比较复杂，具体来说包括以下几个方面：

（1）是单块混凝土板设计长度较大，一些混凝土板设计长度达到了6m，中间很容易产生形状规则的垂直贯穿裂缝；

（2）是基础原因，其也是导致贯穿裂缝出现的最主要原因，产生的贯穿裂缝长度短则数米，长则数十米，且伴有表面错茬现象发生。基础原因又可以分为五种情况：①地质勘查不彻底、不细致，一些渠堤段以前是洞穴和坑塘，虽然进行回填，但回填基础较弱，从而导致贯穿裂缝出现；②是施工单位出于成本的考虑在基础开挖的过程中没有预留保护层，出现超挖问题；③回填质量没有得到保证，回填土密实程度达不到要求；④在降雨之后，施工单位为了保证施工进度，在基础没有晾干的情况下就进行底板浇筑。

（3）是外来降水的原因，如果自然降水侵入到混凝土板下，即使基础处理得当，施工质量良好，也可能导致贯穿裂缝的产生。

（4）是没有处理外来水源，例如天然泉眼、污水排放等，这些水源通过渠道四季穿流，冬季冻胀，导致贯穿裂缝的出现。

3.6 化学反应引起的裂缝及预防

混凝土搅拌过程中，产生的碱性离子会与以下活性骨料发生化学反应，反应过程中吸水，导致混凝土体积增大而膨胀开裂，导致裂缝出现。这种裂缝一般在使用混凝土的时候出现，补救难度较大，因此以预防为主：一是选用碱活性小的砂石骨料。二是选用低碱水泥和低碱或无碱的外加剂。三是选用合适的掺和料抑制碱骨料反应。