浅议混凝土防渗渠道施工技术

陈剑刚（昌吉州水利管理总站（州500管理局）　新疆　昌吉　831100）

浅议混凝土防渗渠道施工技术

陈剑刚
（昌吉州水利管理总站（州500管理局）新疆昌吉831100）

本文分析了渠道混凝土发生渗漏产生的原因，为渠道水工混凝土的维护和修补管理技术提供了一定的依据，文章结合混凝土防渗渠道的实际建设工况，总结出混凝土防渗渠道的设计施工与运行管理经验，可为进一步加强混凝土防渗渠道施工管理工作提供了借鉴。

渠道；渗漏；剥蚀；施工技术

1　渠道混凝土裂缝渗漏概述

渗漏是水工混凝土建筑物最为普遍的病害之一，20世纪80年代全国水土混凝土耐久性及病害调查表明，水工混凝土常常受到水流冲刷，有害物质的侵蚀、冻融循环、地基基础及相关结构的沉降与变形、变动的水动力、地震等各种外部和内在的作用，因此很容易产生裂缝并发生渗漏。

渠道混凝土衬砌在受自身收缩作用和温度、地下水等荷载作用，衬砌裂缝很难避免。尤其在地下水丰富的工程区，渠道衬砌外水压力对衬砌应力本身状态影响更大，外水荷载导致、促成无压渠道衬砌开裂渗漏的例子可见于文献，有些渠道的混凝土衬砌结构也多次采取加固措施，但因温度变形及内水压力作用，导致衬砌结构裂缝又重新张开，给混凝土渠道整体稳定带来不利影响［1，2］。

2　渠道混凝土开裂渗漏的原因分析

渠道混凝土在使用过程中，造成混凝土开裂的因素主要有：温度应力、地基基础及相关结构的沉降与变形、超载、干缩变形、结构老化等各种外部的和内在的作用。

2.1温度应力的作用

渠道混凝土多为大体积混凝土，在施工过程中，由于水化热等因素存在，很容易产生温度应力，容易导致结构开裂。渠道由于边坡约束作用，限制了结构因温度变化而产生的变形，由此产生的拉应力如果超过了混凝土的抗拉强度，混凝土就会开裂，渠道就会发生渗漏。

2.2地基基础及相关结构的沉降与变形的影响

由于地基基础及相关结构的沉降与变形，会使渠道混凝土结构受到剪切或者弯曲，最终导致渠道结构开裂或破坏。例如，渠道基础的严重不均匀沉降会导致渠道发生断裂；渠道边坡衬砌的沉降与变形达到一定程度时，会导致渠道面板开裂、渗漏。

2.3超载的影响

当混凝土结构的实际荷载超出设计荷载时，就会导致渠道结构开裂或者破坏。当然还存在另一种情况的超载，即：结构的实际荷载并没有超出设计荷载，但因渠道年久失修，老化严重（比如钢筋锈蚀、混凝土剥落等），结构的承载力已达不到原设计的要求，从而导致了在正常使用荷载情况下的结构开裂，甚至破坏，这种超载具有隐蔽性，尤其要引起重视。

2.4干缩变形

当渠道混凝土在空气中硬化时，混凝土中的水分会逐渐蒸发，会使水泥石中的凝胶体逐渐干燥而发生收缩，这种变形可使混凝土表面产生拉应力，导致混凝土表面开裂，从而降低了混凝土抗冻、抗渗、抗碳化、抗侵蚀等性能。

2.5混凝土老化产生的裂缝

混凝土老化主要包括：碳化腐蚀、冻融破坏、碱骨料反应、钢筋锈蚀等，这些因素都会导致渠道混凝土产生裂缝

3　渠道混凝土裂缝检测

渠道混凝土裂缝划分见表1。

表1　　混凝土裂缝类型划分表

3.1检测项目及内容

渠道混凝土裂缝检测主要包括：裂缝出现的工程部位、数量、产状、形状、缝面状态、缝隙状态、渗水状态等。

对于影响渠道结构整体安全性、强度及防渗性能的裂缝，应查明裂缝与时间、温度、湿度、受载时间的变化关系［3］。

3.2检测方法及要求

混凝土裂缝检测采用人工外观检测并结合适宜仪器进行，通常有超声波回弹检测法，CT层析成像技术、钻孔取芯等技术。

3.2.1裂缝外观检查

对渠道表面裂缝缝宽、条数等几何参数，以人工目测和现场普查测量为主。对于裂缝的位置、走向、形状、缝长等方面进行检查。

3.2.2裂缝缝深检测

裂缝深度通常采用无损检测和钻孔检测。

4　渠道混凝土裂缝防渗修补技术

对于渠道混凝土裂缝，应首先分析其产生的原因，明确裂缝可能产生的后果，如果可能存在安全隐患，则应首先采取应急措施确保渠道安全，然后再对裂缝产生的原因制定修补方案。

渠道裂缝防渗修补通常分为柔性修补和刚性修补两种。柔性修补可适应裂缝的开合变化，适用于温度缝等活缝的防渗修复；刚性修补可补强结构，适于超载裂缝等稳定裂缝的修复。这两种方式一般用于缝宽0.2mm以上的裂缝修补；对于缝宽不大于0.2mm的细微裂缝，可采用涂膜封闭法修补，即在清理后的混凝土表面涂刷2遍～3遍环氧浆液等材料，将裂缝封闭。

渠道面板裂缝防渗加固修补主要的施工工艺步骤如下：

施工步骤为：钻止裂孔→面板清理和凿毛→初步止漏→钻孔值筋→焊接钢筋网→架立模板→浇筑混凝土→拆除模板

4.1钻止裂孔

为防止裂缝向两端继续扩展，首先应在每条裂缝两端钻止裂孔，孔径50mm，孔深超过面板厚度。

4.2渠道面板清理与凿毛

用高压水将裂缝表面及周边混凝土清洗干净，对于比较光滑的面板，要用液压镐凿毛，增加浇筑面的糙度和新老混凝土的结合强度。

4.3裂缝初步止漏

为保证浇筑的混凝土面板不受渗漏水的影响，在修补前应对裂缝填塞止水条进行初步堵漏止水。

4.4钻孔植筋

用水下液压钻，垂直于面板进行水下钻孔，按50cm梅花形布孔，同时保证在裂缝两侧可以分别布置两排锚筋。

4.5焊接钢筋网

待锚固剂硬化后，将在岸上制作好的钢筋网整体吊放下水就位，钢筋布置在分布筋和受力筋的交叉点。

4.6架立模板

根据混凝土的浇筑压力制作钢模板，模板的上下两端与面板形成45°夹角。

4.7浇筑混凝土

将已配置好的水下混凝土吊放于水下修补位置。浇筑时可将混凝土送到浇筑仓内，新老混凝土粘结良好。

4.8拆除模板

在浇筑的混凝土凝固后拆模，拆模后对混凝土进行检查。

5　渠道混凝土裂缝防渗修补材料

通常裂缝修补材料的性能指标要求不得低于母体混凝土的设计指标，过流表面不低于表面抗冲磨混凝土原设计指标。对于有外观要求的混凝土修补，应使修补后混凝土颜色与周围混凝土相协调。施工过程中不得使用对原母体混凝土与钢筋有腐蚀和危害性的修补材料。

5.1表面嵌填堵漏材料

表面嵌填堵漏材料主要包括聚合物水泥砂浆、环氧砂浆、GB嵌缝材料等。

5.2表面修补、表面防渗材料

表面修补、表面防渗材料主要包括环氧砂浆、界面处理剂、防护涂层材料、聚合物水泥砂浆等。

5.3裂缝灌浆材料

灌浆材料分水泥灌浆材料和化学灌浆材料两大类，化学灌浆材料主要包括水玻璃类、环氧树脂类、丙凝等。

6　渠道防渗施工质量检查

6.1化学灌浆效果检查

化学灌浆效果采用压水试验法与钻孔取芯法两种方法进行检查。

6.1.1压水试验法

当浆材固化强度达到设计要求后钻检查孔进行压水试验，在需要检查的裂缝上布设检查孔，用电锤造斜孔与缝面相交，孔距缝约10cm左右。用水将孔内粉尘冲洗干净，然后在孔口埋设阻塞器，安装压水设备进行压水。孔口压力为0.2Mpa～0.4Mpa，检查孔单孔吸水量应小于0.01L/min或裂缝不漏水为合格。

6.1.2钻孔取芯法

选取渠道面板部分重要裂缝用直径为2cm的工程钻骑缝钻取一个鉴定孔获得岩芯，观察浆液结石在缝面的充盈情况。通常岩芯内浆应饱满才能说明灌浆效果良好。

6.2裂缝表面封闭涂层粘结强度与厚度检查

（1）涂层粘结强度检查。

①在附件同等环境条件下选取1.0m2左右的混凝土面进行刮涂，15d后强度达到要求最终强度的70%以上后可进行粘结轻度检测；

②在1.0m2的检测区内，选取3个位置进行粘结强度检测，没出用专用刀切涂透层至混凝土面，切缝形状为直径50mm圆形：

③将标准钢块（直径50mm）用专用胶粘贴在测试位置，24h后采用粘结强度测试仪进行检测。在施工区域内选取9块试验块进行涂层拉拔强度检测。

（2）涂层厚度检查。

①用专用刀切透涂层至混凝土面，面积为1cm2左右；

②专用工具将涂层与混凝土基面进行剥离；

③游标卡尺测出涂层厚度。在施工区域内选取10处左右进行涂层厚度检测。

7　结语

渠道裂缝渗漏产生原因很复杂，目前，国内外裂缝处理修补技术也是多种多样，对于修补材料的选择应结合工程本身的实际特点，从管理技术、施工质量、经济等多方面进行综合考虑，通常分为下列两种工况：

（1）对于渠道衬砌面板周边缝在内的各种伸缩缝，宜采用柔性防渗修补技术。

（2）如因渠道面板强度不足造成的渗漏裂缝，就会影响渠道本身的安全与稳定性，对于这种裂缝，宜采用刚性防渗加固修补。

综上所述，混凝土防渗渠道施工质量的提高是保证渠道输水能力和农业节水的有效途径。研究、改善混凝土渠道防渗衬砌的设计和施工工艺是一项重要的工作，在今后的工作中，我们将密切关注先进的渠道防渗设计和成功的施工经验，仍需对渠道整体安全稳定和防渗进行相关深入研究，进一步控制渠道施工成本和提高防渗效果。陕西水利

［1］韩瑜，马长富，乌武贤.洛辉渠隧洞衬砌裂缝原因分析 ［J］.西安理工大学学报，1998，（3）320-323

［2］阚兴起，张应杰，武超.引滦隧洞存在的病害及治理方案［J］.海河水利2009（2）44-45

［3］杨军.官地水电站大坝混凝土裂缝检测及处理技术［J］.四川建筑2013（4）

（责任编辑：唐红云）

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