现浇砼U型渠道破损裂缝产生的原因及防治

但是，U 型砼衬砌渠道如果施工不规范，衬砌厚度不均匀，工程质量不高，加之冬季冻胀和夏秋浸水，很容易使渠道产生裂缝。渠道裂缝的产生，不但直接影响渠道的正常使用，降低防渗效果，减少正常使用，而且增加了工程费用，因此，如何防止U型砼渠道裂缝，是一个十分常见而具体的工程技术问题。砼U型衬砌渠道裂缝问题涉及因素很多，主要包括渠道土体特征，地下水位高低，土壤水分大小，砌体材料性能和结构强度、几何尺寸、止水排水措施以及当地冬季气温差和温差变化幅度，渠道冬季使用情况和日常管理水平等，需要综合研究和防治。

1、现浇U型砼渠道破损裂缝的特点

根据灌区现有砼U型渠道统计，现浇U型砼衬砌渠道由于裂缝问题而破坏的长度占渠道总长度的10%左右。其主要原因有以下几个特点：

（1）渠道水平裂缝；

（2）渠道纵向裂缝；

（3）渠道整体上抬断裂、渠口收缩变形；

（4）渠道砼沙砾状破碎；

（5）渠道土方冲蚀、滑塌造成破损裂缝。

2、现浇U型砼衬砌渠道破损裂缝产生的原因

经过较长时间实地观察和分析研究，总结现浇U型砼衬砌渠道产生破损裂缝的主要原因有以下几个方面：

（1）U型砼衬砌渠道裂缝主要是由衬砌体下土体受水后的冻胀引起的。一般情况下，土是多孔、多相的松散介质，其组成物如矿物颗粒，有机质、孔隙水和气在空间上的排列与组合一般是无序的，即具有随意性。冻结作用对土体施加外力使土体冻胀，原因是水的密度为1t/m3，冰的密度为0.9t/m3，当土体中所含的水一旦冻成冰，体积要膨胀9%，从而产生冻胀力撑开土颗粒。土体冻结过程中，孔隙中自由水冻结后把土体中的大颗粒抬起；随后小孔隙中水的冻结将大颗粒持续向上抬升，形成冻结过程中土颗垂直位移的现象。宝鸡峡灌溉渠道冬季一般有1～2次灌溉输水过程，停水时土体处于高含水状态，且往往是在最冷季节，这时渠道输水使大量水分渗入土体，进而使砌体下土体水分增大。长期的低温使土体表层与深层冷暖面温差越来越大，冰体使土体体积增大后受到衬砌体的约束而产生膨胀力，当衬砌体厚度薄、强度小、整体性差时，难以抵抗过大的冻胀力，便产生剥蚀掉片和破裂现象。

（2）渠道衬砌体下土基质量差。

①施工时垫土含水率高，容易产生“疲软土”和裂痕，留下隐患。

②垫土含水率低，难以夯实，易于沉陷，土基与砼体分离，留下一定空隙。

③垫土土质差，粘结性不好或杂物太多，基础不实在，容易变形。

（3）渠道衬砌的砼振捣不实，留下“麻面”和“蜂窝”，表面粗糙，极易噙水。同时，砼质量达不到要求也是渠道破裂的根源。

（4）渠道衬砌体伸缩缝预留不合理。伸缩缝设置间距过长，防治措施不到位，在热胀冷缩作用下容易产生挤压和破裂。

（5）渠道运行维护措施跟不上，不按设计标准放水，随意加大流量，不及时清除渠道内淤积物，特别是冬季杂物阻塞渠道，致使渠道内积水渗入土内，为砼衬砌体冻胀破坏积攒了条件。

3、现浇U型砼衬砌渠道破损裂缝的防治

根据大量施工、管理和观测的情况，提高施工质量和加强管理维护，是预防整治砼U型衬砌渠道破损裂缝的根本措施。

（1）严格施工程序，切实提高施工质量。

①切实夯实土基，保证渠道稳固。一要对U型砼衬砌渠道的定线基础进行彻底的清理，直至恢复原状土；二要认真进行大断面的分层回填碾压，可采用碾压机进行，分层容重要在1.6t/m3以上；三要在碾压到设计高程时即可放线，挂线开挖，逐段用土模校核标准，误差控制在0.1cm以内。

②熟悉U型衬砌机的构造、性能和工作原理，熟练掌握其技术操作要领，确保衬砌振捣密实，表面光滑。U型衬砌机是薄壳反拱结构，背面以土基为模，要一次振捣拉光成型，按施工要求平稳作业，达到两侧不挂土，底部不拥土，振捣密实，厚度均匀，表面光滑的施工效果。

③严格按照要求选配材料，合理调整配合比，最大限度地减少砼体内存水空间。U型衬砌机对砼的要求是水灰比小，和易性好，有较适宜的沙率。由于衬砌厚度一般为5~8cm，故配合比要求选用早强水泥，骨料选用0.5~2cm碎石，中沙采用单级配，砼水灰比应控制在0.55左右，砼坍落度控制在2~4cm。

④认真进行砼浇筑，确保衬砌质量。砼振捣采用搅拌机进行，每次不得少于3分钟。衬砌后由拌灰工用水模拉平用钢模压光，以减少水的渗透。

⑤合理设置衬砌体伸缩缝，有效控制产生破坏性裂缝。在衬砌机施工过后，应由专职技术人员用切缝模具每10cm进行切缝，切缝深度须大于衬砌厚度的2/3以上。

（2）大力推广采用板模复合预制安砌结构。

①大大提高渠道的防渗效果，减少土基含水率，增强渠道的抗冻能力，减轻冻胀破坏，控制裂缝的产生。

②采用工厂化生产的U型或1/2U型衬砌设备，砼质量高，表面光滑，施工工艺先进，工期短，进度快。

（3）加强渠道日常运行管理和经常性维护保养，确保渠道安全运行。

①严格按照渠道设计标准放水，严禁超载带病运行。U型砼衬砌渠道设计标准是根据渠道所在地理位置、灌溉面积等因素在勘测设计时确定的，行水应设计标准极限，以免给工程留下后患。

②建立经常性的渠道检查维护保养机制，确保渠道保持安全状态。在灌溉结束后，特别是冬季前和冬灌后，要对渠道进行一次全面检查，彻底清理淤积、整修渠堤，确保渠底无杂物、无积水。一旦发现破损裂缝、沙砾状破碎现象，要及时维修，防止破坏扩大，切实保证渠道安全。