現(xiàn)澆砼U型渠道破損裂縫產(chǎn)生的原因及防治

現(xiàn)澆砼U型渠道由于具有構(gòu)造簡單科學(xué)、施工規(guī)范方便、糙率低小、行水通暢、水量損耗降低、渠堤穩(wěn)固易成、節(jié)省土地、管理維護量小等多個優(yōu)點，現(xiàn)在在小型渠道襯砌中被廣泛應(yīng)用。

但是，U 型砼襯砌渠道如果施工不規(guī)范，襯砌厚度不均勻，工程質(zhì)量不高，加之冬季凍脹和夏秋浸水，很容易使渠道產(chǎn)生裂縫。渠道裂縫的產(chǎn)生，不但直接影響渠道的正常使用，降低防滲效果，減少正常使用，而且增加了工程費用，因此，如何防止U型砼渠道裂縫，是一個十分常見而具體的工程技術(shù)問題。砼U型襯砌渠道裂縫問題涉及因素很多，主要包括渠道土體特征，地下水位高低，土壤水分大小，砌體材料性能和結(jié)構(gòu)強度、幾何尺寸、止水排水措施以及當?shù)囟練鉁夭詈蜏夭钭兓?，渠道冬季使用情況和日常管理水平等，需要綜合研究和防治。

1、現(xiàn)澆U型砼渠道破損裂縫的特點

根據(jù)灌區(qū)現(xiàn)有砼U型渠道統(tǒng)計，現(xiàn)澆U型砼襯砌渠道由于裂縫問題而破壞的長度占渠道總長度的10%左右。其主要原因有以下幾個特點：

（1）渠道水平裂縫；

（2）渠道縱向裂縫；

（3）渠道整體上抬斷裂、渠口收縮變形；

（4）渠道砼沙礫狀破碎；

（5）渠道土方?jīng)_蝕、滑塌造成破損裂縫。

2、現(xiàn)澆U型砼襯砌渠道破損裂縫產(chǎn)生的原因

經(jīng)過較長時間實地觀察和分析研究，總結(jié)現(xiàn)澆U型砼襯砌渠道產(chǎn)生破損裂縫的主要原因有以下幾個方面：

（1）U型砼襯砌渠道裂縫主要是由襯砌體下土體受水后的凍脹引起的。一般情況下，土是多孔、多相的松散介質(zhì)，其組成物如礦物顆粒，有機質(zhì)、孔隙水和氣在空間上的排列與組合一般是無序的，即具有隨意性。凍結(jié)作用對土體施加外力使土體凍脹，原因是水的密度為1t/m3，冰的密度為0.9t/m3，當土體中所含的水一旦凍成冰，體積要膨脹9%，從而產(chǎn)生凍脹力撐開土顆粒。土體凍結(jié)過程中，孔隙中自由水凍結(jié)后把土體中的大顆粒抬起；隨后小孔隙中水的凍結(jié)將大顆粒持續(xù)向上抬升，形成凍結(jié)過程中土顆垂直位移的現(xiàn)象。寶雞峽灌溉渠道冬季一般有1～2次灌溉輸水過程，停水時土體處于高含水狀態(tài)，且往往是在最冷季節(jié)，這時渠道輸水使大量水分滲入土體，進而使砌體下土體水分增大。長期的低溫使土體表層與深層冷暖面溫差越來越大，冰體使土體體積增大后受到襯砌體的約束而產(chǎn)生膨脹力，當襯砌體厚度薄、強度小、整體性差時，難以抵抗過大的凍脹力，便產(chǎn)生剝蝕掉片和破裂現(xiàn)象。

（2）渠道襯砌體下土基質(zhì)量差。

①施工時墊土含水率高，容易產(chǎn)生“疲軟土”和裂痕，留下隱患。

②墊土含水率低，難以夯實，易于沉陷，土基與砼體分離，留下一定空隙。

③墊土土質(zhì)差，粘結(jié)性不好或雜物太多，基礎(chǔ)不實在，容易變形。

（3）渠道襯砌的砼振搗不實，留下“麻面”和“蜂窩”，表面粗糙，極易噙水。同時，砼質(zhì)量達不到要求也是渠道破裂的根源。

（4）渠道襯砌體伸縮縫預(yù)留不合理。伸縮縫設(shè)置間距過長，防治措施不到位，在熱脹冷縮作用下容易產(chǎn)生擠壓和破裂。

（5）渠道運行維護措施跟不上，不按設(shè)計標準放水，隨意加大流量，不及時清除渠道內(nèi)淤積物，特別是冬季雜物阻塞渠道，致使渠道內(nèi)積水滲入土內(nèi)，為砼襯砌體凍脹破壞積攢了條件。

3、現(xiàn)澆U型砼襯砌渠道破損裂縫的防治

根據(jù)大量施工、管理和觀測的情況，提高施工質(zhì)量和加強管理維護，是預(yù)防整治砼U型襯砌渠道破損裂縫的根本措施。

（1）嚴格施工程序，切實提高施工質(zhì)量。

①切實夯實土基，保證渠道穩(wěn)固。一要對U型砼襯砌渠道的定線基礎(chǔ)進行徹底的清理，直至恢復(fù)原狀土；二要認真進行大斷面的分層回填碾壓，可采用碾壓機進行，分層容重要在1.6t/m3以上；三要在碾壓到設(shè)計高程時即可放線，掛線開挖，逐段用土模校核標準，誤差控制在0.1cm以內(nèi)。

②熟悉U型襯砌機的構(gòu)造、性能和工作原理，熟練掌握其技術(shù)操作要領(lǐng)，確保襯砌振搗密實，表面光滑。U型襯砌機是薄殼反拱結(jié)構(gòu)，背面以土基為模，要一次振搗拉光成型，按施工要求平穩(wěn)作業(yè)，達到兩側(cè)不掛土，底部不擁土，振搗密實，厚度均勻，表面光滑的施工效果。

③嚴格按照要求選配材料，合理調(diào)整配合比，最大限度地減少砼體內(nèi)存水空間。U型襯砌機對砼的要求是水灰比小，和易性好，有較適宜的沙率。由于襯砌厚度一般為5~8cm，故配合比要求選用早強水泥，骨料選用0.5~2cm碎石，中沙采用單級配，砼水灰比應(yīng)控制在0.55左右，砼坍落度控制在2~4cm。

④認真進行砼澆筑，確保襯砌質(zhì)量。砼振搗采用攪拌機進行，每次不得少于3分鐘。襯砌后由拌灰工用水模拉平用鋼模壓光，以減少水的滲透。

⑤合理設(shè)置襯砌體伸縮縫，有效控制產(chǎn)生破壞性裂縫。在襯砌機施工過后，應(yīng)由專職技術(shù)人員用切縫模具每10cm進行切縫，切縫深度須大于襯砌厚度的2/3以上。

（2）大力推廣采用板模復(fù)合預(yù)制安砌結(jié)構(gòu)。

①大大提高渠道的防滲效果，減少土基含水率，增強渠道的抗凍能力，減輕凍脹破壞，控制裂縫的產(chǎn)生。

②采用工廠化生產(chǎn)的U型或1/2U型襯砌設(shè)備，砼質(zhì)量高，表面光滑，施工工藝先進，工期短，進度快。

（3）加強渠道日常運行管理和經(jīng)常性維護保養(yǎng)，確保渠道安全運行。

①嚴格按照渠道設(shè)計標準放水，嚴禁超載帶病運行。U型砼襯砌渠道設(shè)計標準是根據(jù)渠道所在地理位置、灌溉面積等因素在勘測設(shè)計時確定的，行水應(yīng)設(shè)計標準極限，以免給工程留下后患。

②建立經(jīng)常性的渠道檢查維護保養(yǎng)機制，確保渠道保持安全狀態(tài)。在灌溉結(jié)束后，特別是冬季前和冬灌后，要對渠道進行一次全面檢查，徹底清理淤積、整修渠堤，確保渠底無雜物、無積水。一旦發(fā)現(xiàn)破損裂縫、沙礫狀破碎現(xiàn)象，要及時維修，防止破壞擴大，切實保證渠道安全。