黑河输水渠道混凝土裂缝成因分析及处理方法

陈国昕　候宏超　勾建朋

(西安水务(集团)黑河输水渠道管理有限公司，陕西西安　710061)



黑河输水渠道混凝土裂缝成因分析及处理方法

陈国昕候宏超勾建朋

(西安水务(集团)黑河输水渠道管理有限公司，陕西西安710061)

摘要:针对西安市黑河输水渠道部分位置存在裂缝的现象，对该渠道侧壁、底板等部位出现的混凝土裂缝进行了检测，分析了混凝土渠道产生裂缝的原因，并提出了具体的处理措施，从而保证黑河渠输水渠道的安全运行。

关键词:输水渠道，裂缝，混凝土，灌浆法

1　工程概况

西安市黑河引水工程是以西安市城市供水为主兼有农业灌溉、发电、防洪等综合效益的大(二)型水利工程。该工程包括黑河金盆水利枢纽工程、输水渠道工程、净水厂工程、城市配水管网工程和农业灌溉工程五大部分。输水渠道工程全长约125 km，起点位于黑峪口蔺家湾汇流池，终点位于西安市雁塔区的曲江净水厂和南郊净水厂。其中输水渠道工程在蔺家湾汇流池到见子河分流池为单线渠道，长70．0 km，设计流量14 m3/s，校核流量15 m3/s;见子河分流池至甫店汇流池段长1．8 km，设计流量10．3 m3/s;甫店汇流池到曲江水厂设计为双线渠道，长度为14．3 km，设计流量为2×5．15 m3/s，校核流量为2×5．8 m3/s;见子河分流池至曲江配水池输水渠线全长15．67 km，设计输水流量3．7 m3/s，加大流量5．2 m3/s;曲江配水池至南郊净水厂输水渠线全长6 km，设计输水流量6．3 m3/s，加大流量6．7 m3/s。输水渠道工程沿线主要建筑物67座，其中渡槽20座，均为1995年以前建成并投入运行，因常年遭受气候变化、风蚀、冻融、碳化等原因，加之渠道输水运行已20多年，渠道部分位置已存在不同程度的裂缝、错位和变形等现象，为此，应进行实地勘查和分析研究，找到裂缝的成因和防治方法。

2　裂缝深度检测及成因分析［1］

2．1部分渠道裂缝深度检测

根据GB/T 50344—2004建筑结构检测技术标准、CECS 21∶2000超声法检测混凝土缺陷技术规程，采用ZBL-U510非金属超声波检测仪(仪器编号:U11402020)，对侧壁、底板等部位出现的混凝土裂缝进行超声波检测，并对裂缝的影响作出评定。裂缝均发生于底板及侧壁靠底部位置(见图1，图2)。现场对相应明显、存在液体渗析的裂缝进行了标记，裂缝表面宽度约为0．2 mm，最宽为0．3 mm。根据测量数据和现场分析，G10～G11板底的两条裂缝(编号3，4)，G11～G12板底的四条裂缝(编号9，10，12，13)深度接近250 mm的底板厚度，且宽度在0．2 mm～0．3 mm之间(秋冬季节测量宽度)，裂缝表面有渗析结晶体，凿除结晶物有水渗出，故可判定为贯通裂缝;其余测试的七条较短裂缝，裂缝深度为100 mm～150 mm之间，宽度在0．2 mm以下(秋冬季节测量宽度)，为非贯通裂缝，但处于裂缝扩展期(见表1)。

2．2成因分析

1)沉陷裂缝。混凝土渠道发生沉陷，产生裂缝的原因一般有两种:a．由于基础土质不均，如渠道回填不密实或置换层砂砾石夯填不合格，承受荷载后产生不均匀沉降，导致混凝土渠道产生沉陷裂缝;b．春季施工中，存在冻土情况下就进行混凝土浇筑，化冻后体积变小，产生沉降，致使混凝土渠道产生裂缝［2］。2)干缩裂缝。多出现在混凝土渠道浇筑完毕后的7 d左右或渠道养护结束后的一段时间。渠道内外水分蒸发程度不同而导致混凝土渠道变形，内外变形程度不同，产生较大拉应力而产生裂缝，相对湿度越低，水泥浆体干缩越大，干缩裂缝越易产生［3］。3)温度裂缝。温度裂缝多发生在大面积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中，渠道供水运行时内外壁温度差较大，经现场实测，7月中旬午间渠道表面温度达到50℃～60℃，而水温低于10℃，较大的温差造成混凝土内外热胀冷缩的程度不同，使混凝土表面产生一定的拉应力，当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时，表面收缩的混凝土受内部混凝土的约束，就会产生裂缝。在水位变幅区这种裂缝通常只会在混凝土表面较浅的范围内产生。混凝土面板上温度裂缝纵横交错，宽度大小不一，受温度变化较为明显，冬季较宽，夏季较窄。4)塑性收缩裂缝。塑性收缩是指混凝土在凝结之前，表面因失水较快而产生的收缩，当外界温度高，风速大，气候干燥时易出现。其产生的主要原因是:混凝土浇筑后未能及时覆盖保湿，混凝土在终凝前几乎没有强度，受高温或较大风力的影响，表面失水过快，造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩，此时混凝土的强度又无法抵抗其本身的收缩，因此产生龟裂。

图1　G10～G11底板裂缝示意图

图2　G11～G12底板裂缝示意图

表1　渠道底板混凝土裂缝深度检测结果　mm

3　混凝土渠道裂缝处理

裂缝处理的目的是为了恢复建筑物原来的形状和外观质量，保持整体性，保证耐久性，由于黑河渠道持续性供水的特殊性，对渠道进行裂缝处理时只能采用不停水作业，对于贯穿裂缝和深度大于50 mm的裂缝，采用钻孔灌浆法，结合暗渠混凝土的厚度，采用沿缝两侧50 mm左右垂直向裂缝倾斜打φ14 mm孔，孔深100 mm左右，裂缝左右孔呈梅花形布置，对裂缝双面进行灌浆处理。裂缝深度小于50 mm的将裂缝凿成10 mm深“V”形槽，然后用高压水冲洗干净填充环氧砂浆，最后用丙乳砂浆收面，喷水雾贴塑料薄膜养护。墙体表面微小浅表裂缝采用水泥基渗透结晶型防水浆料进行封闭处理［4，5］。

结合箱涵混凝土的特点，采用缝两侧安装注浆嘴灌浆法，孔深度100 mm左右，注浆嘴间距为250 mm～400 mm。注浆嘴安装和封缝前先将缝口两侧各100 mm混凝土基面打磨平整并清理缝口，涂刷树脂水泥贴80 mm宽聚布封缝(配比:树脂∶水泥∶水=1∶1．5∶0．2)。

1)封缝。封缝前为使老混凝土表面充分被树脂水泥浆液所湿润，保持良好的粘结力，在涂刷树脂水泥前，先在混凝土基面打磨清理，然后把配制好的树脂水泥浆均匀的涂布于处理过的混凝土基础面上，最后沿缝贴一道80 mm宽聚酯布。2)清孔。灌浆前采用洁净压缩空气由上至下对注浆孔逐一吹扫，同时对混凝土表面也进行吹扫。3)灌浆机具及材料准备。灌浆前先检查灌浆设备是否运行良好，机具、材料是否准备齐备、充足，人员到位分工明确，具备灌浆条件后方可开始灌浆。4)灌浆。混凝土竖向裂缝(包括斜缝)灌浆从最底部一个灌浆嘴开始，自下而上，逐嘴上移注浆。随着灌浆过程的进展，浆液在缝面内逐步上升，当最上部一个灌浆嘴出浆时，表明缝已灌满，关闭灌浆嘴阀门，达到结束标准时结束灌浆。贯穿缝墙两侧对称均衡进行灌浆。灌浆时待下一个浆嘴出浆饱满，有原浆溢出时才能关闭进浆阀，可以结束灌浆。结束后对贴嘴及封缝材料进行拆除清理并把表面打平磨光。

4　结语

黑河输水渠道作为西安市供水生命线，随着运行年限的增加，对其保护就显得尤为重要，渠道裂缝问题将会成为渠道维护的重点，混凝土裂缝的出现会降低渠道的抗渗能力，更严重的会直接导致渠道渗漏水现象，影响渠道的使用年限。因此，应加强对黑河输水混凝土裂缝的处理的研究，采用合理的方法进行处理，从而保证黑河输水渠道的安全运行，确保西安供水畅通。

参考文献:

［1］胡智农，韦华．单国良，等．大型渠道混凝土裂缝成因分析及预防措施［J］．南水北调与水利科技，2013，6(11):29-30．

［2］张国斌．现浇混凝土衬砌渠道裂缝成因分析及预防［J］．甘肃农业，2005(2):11．

［3］张明帅．渠道混凝土裂缝预防及处理［J］．水利工程，2009 (3):22．

［4］周维博，李立新，何武权，等．我国渠道防渗技术研究与进展［J］．水利水电科技进展，2004，24(5):13-15．

［5］马斌，姜仁责，王春燕．南水北调中线渠道混凝土裂缝成因分析及处理［J］．水利水电技术，2009(3):71-72．

·建设经济·

Concrete cracking causes analysis and processing methods of Heihe water transport channel

Chen GuoxinHou HongchaoGou Jianpeng
(Xi’an Water Group，Heihe River Channel Management Co．，Ltd，Xi’an 710061，China)

Abstract:In light of local Heihe water transport channel cracking phenomenon in Xi’an city，the paper detects the water transport channel lateral side and bottom plate concrete cracks，analyzes concrete channel cracking causes，and puts forward specific processing measures，so as to guarantee safe operation of Heihe water transport channel．

Key words:water transport channel，cracks，concrete，grouting method

作者简介:陈国昕(1987-)，男，助理工程师;候宏超(1978-)，男，工程师;勾建朋(1978-)，男，助理工程师

收稿日期:2015-10-28

文章编号:1009-6825(2016)01-0234-02

中图分类号:TV331

文献标识码:A