混凝土衬砌引水渠裂缝除险加固

混凝土衬砌引水渠裂缝除险加固

徐铭

中国葛洲坝集团第二工程有限公司  四川成都  610000

摘要：我国在经济和社会高速发展时期，主要水利和水电项目建设取得了长足的进步，极大地推动了水资源的高效利用。引水渠在大型水电厂的建设中起着举足轻重的作用，在不均匀沉降过程中，常伴有沟道内坡面的衬砌开裂。裂缝的出现对引水渠的使用安全构成了很大的威胁，如何对其进行有效的治理是一个技术难题。基于以上研究，从工程投资、施工工期、施工强度、效果及可靠性等多个角度，提出一套科学、高效的排水管道除裂加固方案，为引水渠及电站的安全运营和最大限度发挥其效益提供有力的技术保证。

关键词：混凝土衬砌；引水渠；裂缝加固

引言

引水渠是大型水力发电站工程中不可缺少的组成部分。在引水渠运行时，由于非对称布置，往往会引起渠道坡体的开裂。裂缝的出现对渠道的使用安全构成了很大的威胁，如何对其进行有效的治理是一个很大的技术难题。

1、工程概况

某引水渠道全长6.211 km，纵坡 I/5000，渠深5.63 m，设计水深4.37 m，设计引水流量100㎡/s，为梯形断面，底宽4.0 m，内边坡1:2，采用“现浇混凝土+复合土工膜”结构进行防渗，现浇混凝土板厚100 mm，强度等级C20F300W6。在沟槽内填土部分，均为砂砾材料。

2、以往存在的问题及处理

2.1裂缝分类

第一，干缩裂缝。混凝土干缩裂缝多在浇筑后一周内产生，其原因是由于毛细孔压的影响。随着水分的不断流失，毛细孔隙会产生较大的张拉力，引起混凝土的体积收缩。因其周边受约束，其内部会产生拉应力。当拉应力大于其极限时，将产生干收缩裂缝。

第二，塑性收缩裂缝。在新浇筑的混凝土中，往往会产生大量的收缩裂纹，裂纹的形状非常不规则，且在中部的宽度不一致。短小的裂痕一般有30至50cm长，而长的则有2-3m宽。

第三，沉陷裂缝。沉陷裂缝一般为渗透性裂隙，对影响程度视沉陷程度而定。一般与地面成直角，或与地面成30-45度角。结果表明，在不同的温度条件下，裂隙的宽度与沉陷程度呈线性关系，而不会发生位移。导致此现象的主要因素有：水泥基底或垫层压实不均匀，局部软弱地基，压实度未达到施工要求，渠道回填预量不够等。

2.2裂缝产生主要原因

第一，施工环境。当施工温度高于300 C，低于50 C，并且在久晴、多风、日晒的天气进行施工的时候，因为内外温差超过200 C，以及表面失水过快，混凝土就会在不同程度上产生表面裂缝[1]。

第二，有些渠底挖掘后，或在堤坝挖空后，未及时回填下沉。

第三，没有按照规定的方式进行建造。具体表现为：在现场浇筑混凝土时，由于振动或下料不到位，漏振或过振，或振捣棒抽出过多；在施工过程中，在风向和阳光强烈照射下，没有采取适当的预防措施；施工现场没有采取适当的养护措施，造成混凝土过早失水。

2.3裂缝处理

第一，表面涂抹处理。当裂缝宽度小于0.2 mm时，可采用水泥浆液、环氧胶浆及水泥基透水晶体防水材料等多种方法对裂缝进行修补。施工方法和要求：防水基层的前处理：除去表面的灰尘，泥浆，灰尘等，然后用水冲净；在表面打磨光滑后，将防水基层用水浸透。浆液的配制：将水泥基渗晶防水材料与水=5:2进行混合，并在25min之内将其用完，在使用时，不需要再添加第二次水，每平方米大约1kg的干粉。将其涂布于带裂纹的混凝土上，其宽度小于0.2mm，其两侧各涂10cm，其厚度大约为1mm。喷淋的作用主要是使涂料保持水分。

第二，对接头及封口的处理。当裂纹宽度大于或等于0.4mm时，因裂纹比较宽，应采用接头及封堵措施。胶粘剂有胶粘剂、胶粘剂、胶粘剂等。设计与要求：在裂缝方向上开一条“U”型沟槽。清理结合部的灰尘及杂物，用高压水洗净，使其保持干燥及湿润，以保证施工面的洁净及湿润。粉状和液态物质以大约5:1的比率混合，把拌好的防水灰浆填入沟槽，压实。为了保证面层的平直，在初步调节完成后，必须马上进行找平。

3、除险加固措施及方案比选

第一，将防渗铁心拆下，重新进行改造。拆除桩号上渠道段的防渗芯（衬板和土工膜），对渠道坝的边坡进行修复，用砂龙骨填充压实到设计断面，铺30 mm厚M10砂浆，将土工膜防渗芯放回上部，重复100 mm的浇筑强度和200 cm×200 cmC20混凝土板和端头的平面尺寸。可按要求进行人力，设备，材料等资源的投入。作业面大，作业速率一致，可控制作业时间。施工过程复杂，施工强度高，需要大量的人力、物力，给现场的组织和协调带来了很大的难度[2]。

第二，在原渠道段内的隔板上，加设一层“全切网隔板+100毫米现浇混凝土隔板”作为隔板隔板，形成隔板隔水隔板，即隔板隔水层。作业面大，作业速率一致，可控制作业时间。施工工艺简单、操作简单，能实现分步均匀施工，具有较高的安全率，并能有效地解决下泄河道局部上堤的问题。

第三，若渠段衬砌混凝土面层接头裂缝宽度大于5mm，应先将设计水头之下的原有面层接头拆掉，再用双组分多硫磺密封胶对接头进行复位。若覆盖混凝土面板接头无裂纹或裂纹宽度小于5mm，则应在面板接头处涂以以上所述的厚、宽的聚脲类（渗透性涂层）。通过对该工程施工中出现的渗水裂纹进行治理，并取得了较好的运行效果。

4、混凝土裂缝的主要控制措施

4.1原材料控制

原料必须是由指定厂家供应的。所用的水泥应选用三峡或华新牌的 PO42.5，按不同种类、不同品质分开存放，尽量减少存放时间。在门城郊采石场中发现了大量的碎石，其含量控制范围小于5%，而颗粒度控制范围小于10%。沙粒主要来自洞庭湖及长江，沙粒的粒度系数控制在2.4-2.8范围内，以保证其与设计相符。

4.2基础控制

第一，控制坡度。采用挖土机预先开挖，预留10-15厘米左右的保护土层，并用切坡机将土体切到适当位置。第二，采用挖土机铲平渠道底面，人工移除上部，并进行部分挖土。第三，底部区域的平坦性缺陷不能超过2cm/2m。第四、为避免吊顶后地基表面产生干裂，应及时铺上彩色条布或铺上沙垫层。

4.3砂石料垫层铺设的控制

砂石垫层的铺面方式为：用摊沙机或手工摊铺，用水平仪测厚0-20毫米；斜坡用平板振动器进行振动，将斜坡用平板振动器进行致密处理，将平板振动器置于铺沙机的车架上，并用手持微震压路机进行压实处理。手工摊铺时，要用平地压实。

4.4施工环境的控制

第一，在温度较高的情况下施工。由于渠底混凝土层比较薄，所以在进行衬砌时，温度不宜高于28℃。在白天温度达到30摄氏度的情况下，可选择早、晚或晚三个时间段进行施工。当气温达到35摄氏度时，必须停止施工[3]。

第二，骨料降温。目前对集料温的控制方法主要有使用遮阳伞、洒水降温等。使用遮阳伞能够防止太阳直接照射，降低团聚体的热量吸收。在混凝土浇筑之前的2至3个小时，用浇注车上的深井水（温度在16摄氏度左右）将其喷洒到粗、细粒料上以降低其温度。经以上措施降温后，粗骨料内的温度在24℃左右，细骨料内的温度在26℃左右。它的降温作用是非常显著的。

第三，加冰或深水井降温。其主要做法是将冰磨成3 cm左右的颗粒，然后掺入水泥原料中。或在搅拌罐里加冰，使水的温度下降；也可直接掺入符合要求的井水中。用该方法可使混合水降温3-7℃左右。

第四，夜间浇筑。日间气温较高，虽有多种降温方法，但仍难以保证混凝土贮存温度。在夜间气温比较低的情况下，采用控温方法，有利于混凝土贮存温度的控制。所以，在工程实践中，其它工序一般都是白天进行，而混凝土浇筑一般都是在夜间进行。

4.5混凝土养护控制

引水渠的混凝土应在最少28天内进行湿润养护。养护的方法主要有：浇注养护顶棚，粘贴养护薄膜，喷涂养护药剂等。在冬天，如果建筑物的气温在0℃以下，新刷过的水泥就会用一层经过修补的顶棚来保温，室内和室外的温差不会超过20℃，以免造成裂缝。

结语

从工程投资、施工工期、施工强度、治理效果及可靠程度等多个角度出发，对输水渠道的安全使用、电站的经济效益及输水管道的安全使用系数进行了全面对比。同时，也在积极探索新的管道渗漏问题，以便今后进行技术维修。在此基础上，提出了合理、有效的泄洪道段泄洪道消险加固方案，为今后工程建设提供了参考。

参考文献：

[1] 李晨. 混凝土衬砌引水渠裂缝除险加固[J]. 东北水利水电,2017,35(4):35-36.

[2] 郝邺,杨梓,王俊鹏,等. 京密引水渠前柳林泄洪闸混凝土结构安全检测及评价[J]. 水利水电快报,2021,42(6):66-70.

[3] 赵建旻. 水工混凝土构件裂缝检测方法及应用[J]. 魅力中国,2021(9):459.