1、渠道混凝土衬砌板破裂和塌陷分析与处理摘要：在灌区工程渠道衬砌施工过程中，由于受到设计、施工及环境影响，导致出现混凝土衬砌板破裂和塌陷问题。本文通过工程施工实例，对衬砌板破裂和塌陷的基本情况和成因进行分析，并简要的介绍了预防及处理措施。 关键词：灌区渠道衬砌板破裂和塌陷成因分析及预防措施 处理 中图分类号：TV732.6 文献标识码： A 一、工程概况 高州水库灌区配套节水改造首期项目位于广东省粤西沿海鉴江流域中下游平原，该灌区是广东省三大灌区之一，由良德灌区和石骨灌区两部分组成，为多首制的灌溉、供水工程体系，灌区设计灌溉总面积 118万亩。渠道共 14 条，渠道设计总长度为 153km，本工程
2、等别为等，工程规模为大(2)型。 本工程横断面设计基本维持了现有梯形渠道断面，大部分为梯形断面，内坡为 1:1.5，渠底宽 3m24m，渠深 3.39m12m。渠道过水断面采用现浇混凝土衬砌，边坡坡脚设混凝土齿墙护坡（典型断面如下图） ，其中石骨总干渠和东干渠砼衬砌厚度为 10cm，其余渠道衬砌厚度为 8cm，衬砌砼总方量为 282553m3，混凝土强度等级为 C20。 渠道砼衬砌纵向每 3m 设一道横向伸缩缝，缝塞沥青泡沫板，横向在渠底两侧设两条纵向伸缩缝，挖方渠段两侧砼护坡设 DN50PVC 排水管，纵横间距 1.5m，梅花型布置，管后设土工布反滤包。砼浇筑方式根据施工现场实际情况，分别采
3、取先底后坡和先坡后底的方法。边坡施工按设计分块进行，即按伸缩缝进行分块，采用分块跳仓法施工。底板砼 12m长一块并跳块浇筑，浇筑后 1 天按 3 米长切割横向缝。混凝土浇筑严格按照水工混凝土施工规范要求实施。 二、渠道混凝土衬砌板破裂和塌陷基本情况及特点 本工程于 2011 年 3 月开工，至 2014 年 2 月已完成大部分渠道衬砌施工。在施工前中期对已完成工程的质量检查中发现，部分渠道边坡和底板都出现不同程度的质量缺陷，有出现大小不一的横向或纵向裂缝，有出现衬砌板整体破裂，甚至有少数部位出现衬砌板整体塌陷的情况。经仔细排查，渠道衬砌板存在破裂或塌陷的部位统计如下表： 图一 图二 由图一可以
4、看出衬砌缺陷共计 714 块，其中左边坡 325 块，占总缺陷块数的 45.52，右边坡 317 块，占总缺陷块数的 44.4，渠底 72 块，仅占 10.08。从统计数据分析可以看出：左右边坡破裂和坍塌比底板严重； 由图二可以看出在不同基础形式变化的情况下，基础开挖引起衬砌缺陷占总数的 2.54，而地基基础经回填和换填后，分别占到总数的46和 51.46。从统计数据可以明显看出：回填和换填的部位容易发生缺陷； 渠道混凝土衬砌板破裂和塌陷成因分析 （1）地质条件较差引起的破裂和坍塌。 根据施工现场勘察情况，渠道地质条件较差的情况主要分为以下三类：部分渠段原地层为淤泥、粉质粘土等软弱土层，堤身稳
5、定性差，经停水、放水等外界因素影响，地基出现局部变形蠕动变形；部分山区渠段，两侧山坡高，堤顶没有设置截水沟，或接洪堰位置与实际地形不符，在每年 4 月9 月汛期，经多次暴雨冲刷，局部渠道边坡滑动；部分挖方渠段两侧地下水位高，施工埋设的排水管被流失的泥土淤堵，排水不畅，造成外水压力过大。以上地质条件会致使砼衬砌板破裂，且会出现严重的衬砌板破裂和大面积塌陷的情况。 （2）土方回填施工缺陷引起的破裂和坍塌。 在进行土方回填时，由于渠道施工作业“点多线长” ，地质情况复杂，从而不可避免出现施工现场部分土料压实作业面受限，导致局部干密度达不到要求，压实度低于 92，此外回填土与原状土的连接处受坡面渗水的
6、影响。混凝土下的边坡地基或渠底垫层压实不均匀，局部有松散土基，渠道填方预沉降不够也会引起衬砌基础承载力不够而导致衬砌板破裂和塌陷，此类裂缝通常出现在左右边坡坡脚，占裂缝比例的绝大部分。（3）衬砌混凝土施工缺陷引起的破裂和坍塌。 在衬砌混凝土施工过程中，以下情况也会导致问题的出现：施工过程中原材料的配备不当。混凝土配合比设计不合理会导致衬砌板内外干缩程度不一而导致板面破裂；施工工艺过程中的不合理因素。受环境因素影响，多个混凝土浇筑作业面同时施工的情况下，混凝土运输时间过长、高边坡下料的过程中导致的骨料分离，浇筑过程中振捣不均匀或漏振、过振等，这些都会导致衬砌板强度的改变而出现破裂； （4）其他原
7、因引起的破裂和坍塌。 除了上述原因外，还有诸如混凝土浇筑后硬化过程中温差引起的裂缝，冬季施工过程中土料地基发生冻胀而使衬砌板拉裂引起的裂缝，养护不及时导致的裂缝等。 四、渠道混凝土衬砌板破裂和塌陷的处理 混凝土衬砌板破裂和塌陷的处理应根据衬砌板出现破损的程度、数量和现场实际情况，经设计单位批准，在保证衬砌板整体结构及防水防渗漏的前提下，现场采用以下几种处理方法。 （1）对衬砌板面上的表面裂缝及破裂轻微的情况采用表面修补的方法。处理措施是清除衬砌板裂缝处的杂物用高压水冲洗干净浮层灰尘后，直接在破裂的表面处涂抹水泥浆，待凝结后进行自然养护。 （2）对于中等程度的裂缝可以采用凿槽嵌缝的方法。人工将裂
8、缝凿成深 2cm、宽 10cm 的 U 型槽，清除槽内的杂物，用压力水冲洗干净、湿润后，用丙乳砂浆填平。 （3）对衬砌板破裂严重及坍塌的情况应将破损的单块板拆除，重新浇筑混凝土。在浇筑混凝土的过程中应注意以下几点： 改进排水管埋设工艺，确保排水畅通。在衬砌板砼浇筑完成后，砼初凝前，挖除排水管位置砼，挖除范围为 20cm20cm，将反滤包和排水管一起埋入后，再将排水管周边砼填满，压实。这样，可确保排水管排水通畅。 加强与设计等参建单位沟通，对地质较差的渠道，应及时跟进边坡换填、增设排水管接洪堰排水沟等变更，对设计与实际情况不符的渠段，及时提出建议，在设计作出适当处理后，再进行施工。 加强现场管理
9、，落实质量责任制。施工前，严格进行技术交底和材料进场检验。施工时，严格执行“三检”制度，落实“三检”责任人，对各工序质量监督不到位的技术管理人员追究失职责任。 五、结语 （1）灌区渠道工程中施工环境复杂，影响质量的因素很多，不可避免出现一些施工缺陷，混凝土衬砌板破裂和塌陷不仅影响工程的外观质量，而且会影响到渠道的寿命和功能性要求，应该引起我们高度重视。 （2）根据统计分析，引起渠道衬砌板破裂和塌陷主要原因包括地质条件差、土方回填施工缺陷、混凝土施工缺陷等，只要及时改进设计，加强现场施工管理，衬砌板破裂和塌陷是可以预防的。 （3）针对衬砌板破损的情况提出不同的处理措施，经现场实际施工作业和处理效果可以得知，处理方法是可行的，这对以后类似的裂缝处理极具参考价值，在这样不断完善的施工工艺中，灌区渠道工程会越做越好。 参考文献 1 杨建平 渠道衬砌混凝土裂缝分析与处理；山西水利科技，2009 2 马斌南水北调中线渠道衬砌裂缝的成因分析与处理；水利水电技术，2009 3 胡长明 南水北调渠道衬砌裂缝的成因与处理的探讨；科技传播，2011
