麻栗坝水库干渠混凝土裂缝预防及处理措施

张若有

（陇川县麻栗坝水库管理局，云南 陇川 678700）

1 概况

麻栗坝水库的位于云南省陇川县的南宛河干流之上，总库容10665 万m3，为大（2）型水库，水库枢纽、灌溉干渠为工程两大部分。水库枢纽工程由拦河坝、溢洪道、西低隧洞、西高涵、坝后电站等主要建筑物组成；灌渠工程则由西高干渠、西低干渠、东干渠组成，总长112.66km，设计灌溉面积22.68 万亩。西高干渠自西高涵取水，沿着南宛河右岸Ⅲ级阶地斜坡地带布置，干渠全长39km，其中：渡槽段长5.395km；其余为明渠段，渠首设计流量3.0m3/s。西低干渠自西低隧洞取水，经坝后电站发电后，尾水经分水闸进入西低干渠，干渠全长35.93km，其中：渡槽16 座总长3.39km；涵洞2 座长0.957km；其余为明渠，渠首设计流量19.3m3/s。东干渠自西低干渠K7+735.23 处取水，经城子渡槽跨过南宛河至东岸，再沿河左岸Ⅱ级阶地布置；干渠全长37.73km，其中：渡槽15 座总长3.748km，涵洞3 座长2.15km，倒虹吸1 座长0.329km，其余为明渠段，渠首设计流量7.0m3/s。

干渠通过的地段地形平缓，地质为含砾砂土、粘土，局部地段为沼泽淤泥等，渠道明渠断面一般均选用梯形断面，根据渠道沿线地质情况，明渠内侧边坡坡比为1:1～1:1.5。渠道外侧平台（渠顶）宽度为1～2m，内侧平台（渠顶）宽度为1m，以便作为施工及渠道维护管理的交通道路。三条干渠通过的地段，地基透水性大，填方段填料大部分利用开挖料也存在一定的透水性，对明渠全断面设置防渗措施，选用C10 素混凝土衬砌防渗，衬砌厚度为10cm。

2 渠道裂缝产生的原因

对于各种类型的混凝土裂缝，根据其产生的主要原因及影响因素，并结合麻栗坝干渠现状主要有以下6 大类[1]。

2.1 塑性裂缝

塑性裂缝通常在干渠混凝土的表面出现，这种裂缝出现后的大致形态不一，长短也不同，并且每一条裂缝之间不互通，通常会在气候恶劣、温差较大的时候发生，又被称为龟裂，这种裂纹一般是在施工初期出现。一般而言，混凝土浇筑之后，需要及时对表面进行覆盖保护，如果不能及时进行覆盖保护，表面的水分流失较快，引起混凝土体积快速发生收缩变化，由于这个时期的混凝土强度较低，无法应对这种体积收缩，从而产生裂纹。

2.2 干缩裂

干缩裂缝一般出现在混凝土表面，裂缝宽度较为细小，其纹路复杂、无规律。出现这种裂缝的主要原因是混凝土浇筑后未及时养护，或养护时间不够，而引起混凝土表面干裂，形成干缩裂缝。

2.3 温度裂缝

温度裂缝的主要因素为温度原因，混凝土成型后在其硬化期间，会散发大量热量，使混凝土内部温度上升，而混凝土表面温度相对较低，造成了混凝土内外温差过大，而出现裂缝。但这种过高的温差只在表层处出现，混凝土内部温差的因素对混凝土成型影响较小，不容易出现温度裂缝，因此，这种裂缝只出现在混凝土的浅表处。温度裂缝出现后，其裂缝纹路无规律性，在大尺寸的结构处这种裂缝较多，裂缝的走向通常与结构尺寸较短的一边呈平行走向。

2.4 不均匀沉陷裂缝

混凝土施工时，一般需要对地基进行处理，确保结构的稳固。若施工不规范，或未完全按设计要求对地基进行加固，将会对混凝土的稳固性造成不利影响。若未对地基加固处理，也未采取其他地基处理方式，地基沉降将会导致混凝土出现不均匀沉陷裂缝，这种裂缝的出现和地基沉降息息相关，其纹路走向和规律都与沉陷相关。

2.5 原材料质量不良引起的裂缝

施工原材料对于混凝土的质量具有重要影响，若施工初期，未能采用质量合格的原材料进行混凝土配合比试验，将可能导致混凝土质量不达标，造成施工后混凝土出现开裂。混凝土通常由水泥、粗细骨料、水、外加剂等组成，若其中一种材料质量不合格，都可能对混凝土的质量造成不良影响，致其出现裂缝[2]。骨料级配不达标会影响混凝土搅拌时水泥拌和水的用量，拌和水用量增加会导致混凝土强度降低；若在使用不符合标准的特细砂，将会使混凝土的收缩加大，增加裂缝出现的风险。此外，若细骨料中的云母含量过高，水泥和骨料的粘合力将会受到影响而降低，从而影响混凝土的强度。

2.6 施工工艺质量引起的裂缝

混凝土拌制、运输、入仓、平仓振捣及抹面过程中，若施工工艺和方法不科学合理，将会对施工质量产生不良影响，导致混凝土出现不同程度和种类的裂缝。这些裂缝在施工中较为常见，现将常见的裂缝出现的位置及其走向、产生原因等进行分析，具体如下。

（1）在混凝土拌制、入仓振捣不规范，使得混凝土内部出现异常变化，出现蜂窝、麻面、空洞、气泡等，这在很大程度上会提升混凝土产生裂缝风险。

（2）施工过程中盲目追求效率，过度重视对施工周期的节省，导致混凝土浇筑过快，流动性降低，同时在混凝土硬化前的搅拌和振捣不足，容易在硬化后出现裂缝。

（3）混凝土搅拌运输的时间也是影响其质量和导致其出现裂缝的重要原因，若混凝土搅拌时间、运输时间过长，容易加速水分流失，进而出现不规则的裂缝。

（4）混凝土初期要对其表面采取保护措施，如果处理不当将可能使得混凝土表面受到天气的影响，在极端天气情况下出现较多裂缝。

（5）混凝土分层和分段不合理，大大增加施工缝裂缝出现风险。

（6）未对地基进行有效加固，导致混凝土受地基沉降而产生裂缝。

（7）施工原材料的选取和质量检测存在漏洞和缺陷，不仅会降低整体施工质量，同时还会导致混凝土强度以及质量等达不到标准[3]。

3 渠道裂缝的预防

通过改善混凝土性能可以减少裂缝的产生，但是当裂缝发生后，要重新恢复混凝土的整体性能却是十分困难的，因此，要在施工过程中采取预防裂缝的措施。

3.1 塑性裂缝预防措施

选择合格的原材料，科学进行配合比试验，保证水泥用量、水灰比，规范拌制混凝土，同时在搅拌振捣的过程中，必须严密振实，抑制混凝土收缩，从而减少裂缝的出现。在混凝土浇筑完成后，及时对混凝土的表面采用潮湿的材料进行覆盖，制定合理的养护方案并严格实施，使其保持湿润，在遭遇极端天气时能够使混凝土表面受到的损伤减小。

3.2 干缩裂缝预防措施

干缩裂缝预防的措施主要从混凝土的强度和配制方面入手，需要严格控制混凝土配合比，控制骨料的含量，并且可在混凝土初凝前对其进行二次抹压，使得混凝土内部结构更加严密紧实，提高强度，减少收缩量，降低裂缝出现的风险。

3.3 温度裂缝预防措施

温度裂缝的预防措施主要控制混凝土温度，首先选择合适的水泥，优先选择低热水泥，在确保混凝土强度的同时降低水灰比、较少水泥用量、适量添加减水剂，高温季节浇筑时可采用遮阳措施控制混凝土温升，降低浇筑混凝土的温度。其次，合理设置混凝土伸缩缝，同时混凝土浇筑后，采取遮阳措施，减少阳光直射，对混凝土面进行喷水冷却，降低混凝土表面温度，减少温差。

3.4 不均匀沉陷裂缝预防措施

渠道相当一部分渠段为回填渠段或半挖半填渠段，对于回填渠段应分层压实，土料含水量应按最优含水量控制，每层铺土厚度30cm。对于松软土、淤泥及其他地质条件较差地基的渠段应先进行基础处理后再进行明渠混凝土衬砌。在修整好的渠道基础面上进行混凝土衬砌前应先在坡面上洒水。

3.5 原材料质量不良引起的裂缝预防措施

确保水泥品质达到行业标准要求，才能为施工质量提供一定保障。水泥进场后应取样检测，严禁使用不合格水泥，贮存期超过3 个月时禁止使用。水泥应规范堆存，注意防雨防潮，并采取排水、通风措施，保证水泥存放处于较为干燥状态。骨料进场后应按规范频次取样检测，确保骨料的各项技术指标的允许变幅的保证率，以便控制混凝土质量。采用机制砂时石粉含量应控制在6%～18%之间，细度模数控制在2.4～2.8 之间。对拌制和养护混凝土的水应进行取样试验，合格后方能使用。

3.6 施工工艺质量引起的裂缝预防措施

混凝土拌和时，应严格按照确定的配合比进行配料，应适时采用台秤现场进行混凝土骨料称量控制；同时应控制混凝土坍落度，若发现与选定的坍落度不符时应查明原因并加以改正；混凝土运送过程应避免漏浆、分离以及泌水等不良情况的发生，并尽可能的缩短混凝土运输时间；混凝土各部位要均匀振捣密实，防止漏振、过振，严禁在仓内加水；混凝土浇筑完成后12～18h 内即开始养护，在干燥气候条件下应提前养护，混凝土养护时间至少为28d[4]。

4 渠道裂缝问题

在处理渠道裂缝问题时，需要综合考虑渠道裂缝具体宽度、实际分布数量、具体性质、具体特性等情况，合理选择处理方式，确保裂缝处理后可以在最大程度上恢复原有性能，包括整体性、防水性、防渗性。对于渠道裂缝的修补，可以综合利用表面涂抹方式、凿槽嵌缝方式、拆除重新浇筑混凝土方式等进行。

4.1 表面涂抹处理

缝宽δ＜0.4mm 的裂缝，可在裂缝表面涂抹水泥基柔性较好的、具有防水性能的材料，避免对原混凝土整体造成破坏，同时还能发挥防水材料作用，降低渗透风险。

水泥基柔性防水材料有着双组分、高聚物改性，与水泥基刚性防水材料相比较，抗拉强度、抗冲击强度等更好；同时，又比普通水泥砂浆的强度更好、韧性更佳、粘结性更强、有着较好的耐酸性，整体抗渗透较好，还可以低温固化。经过水化反应、干燥后，就可转变为具有较好粘结性、柔韧度以及致密性较好的防水涂膜，起到较好的防水效果。其施工方法及要求如下。

（1）在进行水泥基柔性防水材料涂抹时，应确保混凝土强度大于80%设计值。

（2）应保证基层处于平整与清洁状态，较为坚固，若存在油污或者空洞等情况，需采取措施将其清理干净，并进行适当修补。

（3）施工前，应确保基层面处于干燥状态，避免大面积潮湿面出现。

（4）在调制水泥基柔性防水材料时，应按照1:1 的组分质量配比将A 与B 均匀混合、搅拌，应采用砂浆搅拌设备进行搅拌，并进行现场监控，搅拌时间应比普通砂浆搅拌时间长2～3min。

（5）将水泥基柔性防水材料涂刷在裂缝两侧各10cm范围内，涂刷厚度应保持2mm，并对表面作压实与抹平处理。

（6）当水泥基柔性防水材料处于凝结状态后，应控制好养护温度，避免直接浇水或雨水直接冲刷，进行自然养护，养护温度不低于5℃。

4.2 凿槽嵌缝方面

当裂缝宽度δ≥0.4mm 时，就需要采取凿槽嵌缝措施，有效缩小裂缝宽度，保证修补材料的牢固性。嵌缝材料为聚硫密封胶[5]。

双组分聚硫密封胶主要成分为液态聚硫橡胶，该种密封胶可以在常温下，通过自硫化交联形成双组分密封胶，可将混凝土等材料进行有效粘结，同时，该种密封胶在连续伸缩、连续振动、持续温度变化情况等环境中均可维持较好气密性、防水性，有着较好的耐用。其施工方法及要求如下。

（1）应沿裂缝方向凿出“U”型槽沟，宽25mm、深38mm，为嵌缝做好准备。

（2）清除“U”型槽沟与裂缝中的污物、杂质等，并处于干燥状态。

（3）在表面层涂刷提前制备好的双组分底涂液，并进行干燥处理，最后形成膜。

（4）严格按照产品使用标准，规范配合比，两个组分混合搅拌后应处于色泽均匀状态，且无色差，再进行密封填平并压实。

4.3 拆除重新浇筑混凝土

对于混凝土板存在抬动情况、或者产生贯穿性裂缝，需要及时拆除，对基础进行清理，并利用与原基础介质一样的材料进行更换替代，再进行压实操作，保证压实度满足设计要求，在进行浇筑混凝土操作。

5 结语

混凝土经常会受到相关因素影响发生裂缝问题，不仅降低灌溉干渠的抗渗能力，影响渠道的使用功能，同时还会加速混凝土碳化反应，缩短混凝土渠道使用期限，因此，不仅要重视施工过程中裂缝的发生与发展，对不同因素导致的混凝土裂缝进行仔细分析，及时采取对应处理措施，防止渠道衬砌混凝土的裂缝发展，确保渠道的使用功能。