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摘要：南水北调是优化水资源配置、促进区域协调发展的基础性国家重点工程，渠道护坡是南水北调工程的主要建设内容，混凝土护坡机械化衬砌在南水北调中得到了广泛推广和应用。混凝土裂缝是南水北调工程中常见的质量缺陷，对工程质量存在隐患，工程人员应以预防混凝土开裂为护坡控制重点。本文以南水北调中线一期方城八标渠道混凝土衬砌施工为例，阐述衬砌混凝土裂缝预防措施。
关键词：南水北调；渠道护坡；混凝土；裂缝；预防措施
一、前言
南水北调渠道混凝土护坡属于薄壁无筋结构，混凝土裂缝影响工程外观质量和使用功能。表层裂缝、深层裂缝及贯穿裂缝在南水北调工程护坡中普遍存在，裂缝产生的原因主要为塑性裂缝、干缩裂缝、温度裂缝、沉降裂缝以及化学反应裂缝等。预防混凝土开裂是渠道护坡质量控制的关键。
二、工程概况
南水北调中线一期方城八标位于方城县独树镇境内，起讫桩号173+532～179+532，渠道为梯形断面，渠底宽为14.5m～21.0m，边坡为1：2.0～1：3.25，坡长20.73ｍ～31.56m。渠底厚度8cm，渠坡10cm，设计等级C20W6F150，方量约4.5万方，衬砌施工期2013年3月15日至2013年12月8日。
三、衬砌混凝土裂缝预防措施
渠道混凝土衬砌施工受各种因素影响，易出现裂缝，裂缝产生的主要原因为拌和物质量差、混凝土干缩、振捣不密实、养护不到位、切缝不及时等。混凝土裂缝预防需从原材料、配合比、生产质量、施工工艺、养护等多方面采取预防措施，减少裂缝的产生。
1、主要原材料选用
为减小原材料对干缩裂缝的影响，结合混凝土设计等级及渠道护坡结构，主要原材料选用如下：
1.1水泥
为控制混凝土单位用水量，水泥应优选标准稠度用水量较小、比表面积相对较小的水泥。本工程选用中联水泥生产的P.O42.5低碱水泥，标准稠度用水量检测范围值为25.1%～26.2%，比表面积检测范围值为325m2/kg～346m2/kg。
1.2粉煤灰
粉煤灰应优选需水量比较小的粉煤灰，本工程选用姚孟电厂生产的F类Ⅰ级粉煤灰，需水量比检测范围值为88%～92%。
1.3骨料
为增加水泥与粗骨料粘接力，除符合行业标准外，优选含泥量较小、石粉含量较少的石子。本工程选用最佳容重、体积稳定的二级配。
细骨料选用含泥量较小、无泥块、有机物含量小的天然河砂。本工程选用的中砂细度模数检测范围值为2.5～2.9，含泥量检测范围值为1.1%～1.7%，均无泥块，有机物含量均浅于标准色。
1.４减水剂
为预防混凝土收缩开裂，应控制泌水引起的沉降导致混凝土产生塑性裂纹。本工程选用收缩率比较小、泌水率小、减水率在25%以上的一等品聚羧酸高性能减水剂。
2、混凝土配合比设计
为预防混凝土干缩、化学反应产生的裂缝，混凝土配合比在满足强度、耐久性、和易性、总碱含量的情况下，应以体积稳定性好、收缩性小、密实度大为参数对配合比优化，以降低砂率、降低水胶比、降低水泥用量等指标进行调整。本工程衬砌混凝土经室内及生产性试验确定配合比参数如下：
2.1坍落度、含气量设计值
坍落度设计值应满足搅拌车接料、卸料及衬砌机施工要求，本工程坍落度设计值为50mm～70mm，含气量设计在4%～6%。
2.2水胶比
用水量过大造成混凝土密实度较小，硬化后的混凝土收缩率较大，易产生裂缝。经试验确定水胶比为0.48，用水量为134kg，胶凝材料为279kg，粉煤灰掺量为25%。
2.3砂率
为降低混凝土收缩且满足衬砌施工提浆要求，经室内外试验确定砂率为37%。
3、混凝土生产质量控制
混凝土生产水平决定了混凝土质量的匀质性及稳定性，降低混凝土不均匀收缩产生裂缝的诱因。
3.1开仓前，试验员须检测骨料含水率、粗骨料超逊径含量、细骨料细度模数，并根据试验结果调整用水量及实际骨料用量，开具生产配料单并经监理工程师签认。
3.2搅拌站正式生产前，操作员与试验员须对搅拌站计量系统进行校定，再进行验证性生产，拌合物和易性、含气量符合性能要求后方可正式生产。
3.3生产过程中搅拌站及浇筑现场须各设一名试验员对拌合物及原材料进行检测、监控及调整。严禁使用不合格的拌合物，生产及使用过程中严禁向搅拌车中拌合物加水。
3.4因气候变化、骨料含水变化，拌合物性能不能满足施工要求时，须查明原因，调整混凝土坍落度时应调整减水剂用量，不得改变混凝土水胶比。
4、施工工艺
4.1施工准备
4.1.1水泥改性土压实度须满足要求。渠床凹凸不平、渠坡削坡后超挖大于20mm、平整度不符合要求处、局部松散清除处、局部超挖形成的小坑等区域，采用M5砂浆修补，以防沉陷裂缝诱因。
4.1.2复合土工膜铺设需整洁平顺，避免褶皱。
4.1.3浇筑前收集天气信息，应避开炎热高温、大风时段浇筑。
4.2混凝土浇筑
提高混凝土的密实度能够增强混凝土体积稳定性，有利增强早期抗拉强度，较好抵抗混凝土硬化过程及硬化后的收缩应力。
4.2.1混凝土到达现场后及时检测坍落度，布料机入口处最佳为5cm～6cm，能保证混凝土稳定在坡面上，不出现滑涌、下坠现象，以防下滑导致面板产生沉降裂缝。
4.2.2衬砌机的虚铺厚度、行走速度、留振时间、布料速度等应严格按照试验参数进行，做到铺料连续，混凝土不漏振、过振或欠振，达到深层振捣，保证坡面混凝土均匀、密实，降低混凝土裂缝形成的诱因。
4.2.3在衬砌机铺料后，为防止靠模板面混凝土振捣不密实，须用插入式振捣器对模板周边混凝土进行二次振捣。
4.2.4因故障停机维修后，对初凝前的混凝土进行补振，初凝后的混凝土清除后填补混凝土，重新振捣。
4.2.5机械抹面次数控制在2遍以内，避免表面扰动次数过多破坏混凝土粘接力而降低表面抗拉强度。铺料后抹一次，当混凝土开始初凝时，再用圆盘面连续抹面一次。
4.2.6浇筑施工后，混凝土仍处于塑性状态下，由于混凝土表面的水分蒸发较快，易导致塑性裂缝产生，机械和人工收面时遭遇温度较高或大风时，用喷雾器连续对作业面喷雾改善施工环境湿度，防止面板表层失水过快而导致塑性裂缝。
4.3切缝
4.3.1混凝土抗压强度1～5MPa时适宜切缝，为保证坡面不出现裂缝，切缝时机宜早、宜快、不宜迟，以切割过程中混凝土不出现缺棱掉角即应进行切割。
4.3.2先切割横向通缝，然后再切割纵向通缝。浇筑仓面大于设计贯穿性通缝间距时，先切出贯穿性通缝。
4.3.3气温较高季节，混凝土强度增长较快，切缝进度难以满足，容易出现裂缝及断板现象，每仓宽度应控制在48m以内。
5、养护
衬砌混凝土属于薄壁结构，为防止衬砌初期裂缝的产生，必须加强养护措施。
5.1混凝土硬化过程中需要充足养护水进行水化，以增强早期强度抵抗水化收缩应力，避免应力裂缝产生。抹面完成后及时采取喷洒养护剂或保湿覆盖养护方式，渠底可采用保湿膜、土工毡、草袋、草帘等覆盖物洒水湿养护方式。
5.2低温季节施工时，为预防混凝土内外温差及冻胀产生裂缝，应采取保温防冻养护措施，当日平均气温低于5℃时，不得洒水。
5.3保证护坡混凝土湿润养护不少于28天，养护设专人负责，并作好养护记录。
四、结束语
引起衬砌混凝土开裂的因素很多，要事先预防、科学预防，加强质量管理，才能避免或减少机械化衬砌混凝土裂缝，提高渠道护坡质量，保证渠道通水运行安全。
参考文献
[1]南水北调中线干线工程建设管理局.南水北调中线干线工程混凝土结构质量缺陷及裂缝处理技术规定（试行）。北京：南水北调中线干线工程建设管理局，2007.
[2]南水北调中线干线工程建设管理局.南水北调中线干线工程渠道混凝土衬砌施工操作指南（试行）。北京：南水北调中线干线工程建设管理局，2010.
[3]NSBD5-2006，渠道混凝土衬砌机械化施工技术规程〔S〕.