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摘要：分析了混凝土衬砌裂缝的产生原因，详细地介绍了机械化连续施工混凝土衬砌裂缝控制技术，以完善混凝土衬砌施工工艺，解决混凝土衬砌的裂缝问题，从而提高混凝土衬砌的质量。
关键词：混凝土衬砌裂缝控制技术
裂缝是从事混凝土工程的技术人员无法回避的问题之一，特别是对混凝土裂缝的性质及出现的原因进行分析论证时，往往因各工程实际情况千差万别，影响裂缝出现的因素和原因太多、太复杂而无法判断。引起混凝土衬砌出现裂缝的因素很多，有温度应力引起的裂缝，地基不均匀沉降引起的裂缝，外界荷载引起的裂缝及混凝土本身的干缩引起的裂缝及多种因素综合引起的裂缝等。本文力从混凝土衬砌出现裂缝的机理上总结了预防裂缝产生的措施，具有一定的工程参考意义。
（2) 日气温变化将导致衬砌混凝土的应力每天剧烈变化。而衬砌混凝土在浇筑早期，抗拉强度很低，所以，较大的日气温变化很有可能导致混凝土的早期裂缝。
（3) 混凝土表面气温的骤降，将导致衬砌混凝土温度的骤降，从而使得混凝土的拉应力急剧增加。
（1）混凝土在恒温绝热条件下，由于混凝土材料的水化作用引起的体积变形称为自生体积变形。由于水泥水化作用，使形成的水泥骨架不断密实，造成体积减小。混凝土收缩值一般为（0.2～0.4)%。，收缩的发生规律是早期快，后期慢。
（2）由于基础土体软硬不均，或局部存在松软土，未经夯实和必要的加固处理，即使在相同的外荷载作用下，也会产生不同的沉降量，从而引起混凝土开裂。
（3）渠道如果发生渗漏，带走土体颗粒，使基础产生渗漏变形，也会使结构产生不均匀沉降。
（2)骨料的选取：粗骨料占混凝土组成比例为89％以上，因此，混凝土的热学与力学性能在很大程度上取决于粗骨料的矿物性质，优先选用热学与力学性能好的骨料是混凝土温度控制的治本措施之一。直径大的粗骨料可以有效地限制裂缝的发展，因此尽可能选用粒径较大，颗粒形状好且级配良好的粗级料，避免用砂量过多，以减少水泥用量和用水量。
（3)掺用混合材料：掺用混凝土和材料的目的在于降低混凝土的绝热温升、提高混凝土抗裂能力。掺用混合材料，同时可改善混凝土的和易性，增加混凝土的粘性，减少离析和泌水，且混凝土易于振捣密实。
（4）外加剂的选取：外加剂有减水剂、引气剂、缓凝剂、早强剂等多种。减水剂是最常用、最重要的外加剂，它具有减水和增塑作用，在保持混凝土坍落度及强度不变的条件下，可减少用水量，节约水泥、降低绝热温升。
（5)掺膨胀剂：目前应用最普遍的膨胀剂是氧化镁。膨胀主要发生在混凝土的温降收缩阶段，提高了混凝土自生的抗裂能力。
（2)混凝土的表面保温。选用保温材料时，不仅应选择导热系数小，而且还应选择不易吸水的。
一、采用表面流水养护可使混凝土早期最高温度降低
2.4基础处理
（1)清基。基础表面由于暴露在外界环境中，因此表层多覆盖由枯枝落叶、淤泥等形成的软土层，厚度一般为几十厘米，是必须清理掉的。因为这层软土的承载力极低，而且若含有尚未完全腐烂的枯枝落叶，在工程完工后，枯枝落叶的继续腐烂将导致其体积变小和承载力降低，从而使基础产生不均匀沉降，造成混凝土开裂。
（2)开挖回填。对于基础软土层很厚的情况，需要将软土挖掉一部分，然后回填强度较高的土体、石渣或砾石，以增加基础的强度。开挖填筑完成后，应立即对其进行碾压振捣，以改善基础及填筑层的空隙结构。
（3)铺设垫层。垫层是基础和衬砌混凝土之间的过渡层。铺设垫层可以弥补基础强度的不足，使基础和衬砌混凝土之间的传力均匀，改善两者的受力情况，同时还可减小衬砌混凝土施工时对基础的扰动。
（4）排水。当地下水位较高或雨天积水严重时，由于衬砌的不透水性，斜坡段将大量积水，导致衬砌混凝土承受很大的渗透压力，威胁衬砌的安全，因此一般都要设置岸坡排水。干渠衬砌工程一般都存在线路较长，施工沿线地质复杂的问题，因此不同地段可能要采用不同的排水方法，这些方法一般有：垄沟排水法、大口径井点法以及真空井点法。
（2)填缝材料。伸缩缝切割完毕后要将其封填。填缝时一定要注意生态环保的要求，避免造成输送水流的污染，确保输水可靠性和水质安全性。
（3)伸缩缝施工要求。分缝宽度要尽量均匀，伸缩缝切缝要顺直，缝宽度和深度均应满足设计要求。分缝时间理论上越早越好，但是由于割缝要在混凝土终凝后操作，因此，分缝时间适宜在浇筑后第二天和第三天。填缝前要对伸缩缝进行清理，以保证填充质量。
关键词：混凝土衬砌裂缝控制技术
裂缝是从事混凝土工程的技术人员无法回避的问题之一，特别是对混凝土裂缝的性质及出现的原因进行分析论证时，往往因各工程实际情况千差万别，影响裂缝出现的因素和原因太多、太复杂而无法判断。引起混凝土衬砌出现裂缝的因素很多，有温度应力引起的裂缝，地基不均匀沉降引起的裂缝，外界荷载引起的裂缝及混凝土本身的干缩引起的裂缝及多种因素综合引起的裂缝等。本文力从混凝土衬砌出现裂缝的机理上总结了预防裂缝产生的措施，具有一定的工程参考意义。
1、混凝土衬砌裂缝成因
由于衬砌结构很薄，受外界气温变化的影响很大，故产生的温度荷载也较大。温度应力和干缩应力是混凝土衬砌产生裂缝的一个非常重要的原因之一。1.1温差
（1）混凝土浇筑后，随着热量逐渐向外部介质散发，混凝土温度将由一个最高温度下降至一个稳定温度或准稳定温度场，这就产生了一个温差。如果混凝土的浇筑温度大于稳定温度或准稳定温度场，这个温差就会更大。（2) 日气温变化将导致衬砌混凝土的应力每天剧烈变化。而衬砌混凝土在浇筑早期，抗拉强度很低，所以，较大的日气温变化很有可能导致混凝土的早期裂缝。
（3) 混凝土表面气温的骤降，将导致衬砌混凝土温度的骤降，从而使得混凝土的拉应力急剧增加。
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1.2 干缩裂缝。
干缩是混凝土材料的一个重要特性，对混凝土结构的长期性能有着十分重要的影响。处于养护阶段的混凝土是接近水分饱和的，其相对湿度约为100%。养护结束后，混凝土中的水分便向周围较干燥的空气中扩散，衬砌混凝土因湿度变化将发生体积干缩，受到基础约束后产生干缩拉应力。（1）混凝土在恒温绝热条件下，由于混凝土材料的水化作用引起的体积变形称为自生体积变形。由于水泥水化作用，使形成的水泥骨架不断密实，造成体积减小。混凝土收缩值一般为（0.2～0.4)%。，收缩的发生规律是早期快，后期慢。
（2）由于基础土体软硬不均，或局部存在松软土，未经夯实和必要的加固处理，即使在相同的外荷载作用下，也会产生不同的沉降量，从而引起混凝土开裂。
（3）渠道如果发生渗漏，带走土体颗粒，使基础产生渗漏变形，也会使结构产生不均匀沉降。
2、机械化连续施工混凝土衬砌裂缝控制技术
2.1混凝土材料的选取
（1)水泥的选取：主要考虑抗裂性能好、兼顾低热和高强两方面的要求，同时还要求抗冻融性、耐磨性、抗蚀性、强度较高及干缩较小，因此一般采用较高标号的中热硅酸盐水泥。水泥熟料决定着水泥的性能，因此应适当提高水泥中C2S和AF的含量，并限制C3A和C3S的含量。当环境水具有硫酸盐侵蚀性时，应采用抗硫酸盐水泥。（2)骨料的选取：粗骨料占混凝土组成比例为89％以上，因此，混凝土的热学与力学性能在很大程度上取决于粗骨料的矿物性质，优先选用热学与力学性能好的骨料是混凝土温度控制的治本措施之一。直径大的粗骨料可以有效地限制裂缝的发展，因此尽可能选用粒径较大，颗粒形状好且级配良好的粗级料，避免用砂量过多，以减少水泥用量和用水量。
（3)掺用混合材料：掺用混凝土和材料的目的在于降低混凝土的绝热温升、提高混凝土抗裂能力。掺用混合材料，同时可改善混凝土的和易性，增加混凝土的粘性，减少离析和泌水，且混凝土易于振捣密实。
（4）外加剂的选取：外加剂有减水剂、引气剂、缓凝剂、早强剂等多种。减水剂是最常用、最重要的外加剂，它具有减水和增塑作用，在保持混凝土坍落度及强度不变的条件下，可减少用水量，节约水泥、降低绝热温升。
（5)掺膨胀剂：目前应用最普遍的膨胀剂是氧化镁。膨胀主要发生在混凝土的温降收缩阶段，提高了混凝土自生的抗裂能力。
2.2混凝土温度控制
（1)降低混凝土的浇筑温度。要降低浇筑温度，就要降低混凝土的出机口温度和运输途中的热吸收。预冷骨料的方法有三种：水冷法、风冷法和真空气化法。另外，外界环境温度是影响混凝土出机口温度的重要因素，因此，应尽量在低温季节或环境气温较低的晚上、早晨浇筑混凝土，夏季应尽量避开高温时段施工。（2)混凝土的表面保温。选用保温材料时，不仅应选择导热系数小，而且还应选择不易吸水的。
2.3混凝土的养护
充分养护是保证混凝土强度等性能正常发展和防止干缩裂缝的重要措施。养护方式主要有蓄水养护、覆盖洒水养护和使用养护剂。1d内宜采用喷雾养护，1d后洒水养护或用保水材料覆盖养护，养护时间一般不少于14d。夏季浇筑混凝土可用仓面喷雾的方法降低仓面环境温度。通过弧形喷雾器、直管式喷雾器等设备在混凝土浇筑后，将低温水雾化喷洒在仓面，可形成一个小的被低温水雾笼罩的小环境，使仓面混凝土在浇筑过程中减少阳光直射强度，降低仓面环境温度，对减少混凝土在浇筑振捣过程中温度回升有较好效果。表面流水养护也是降低混凝土最高温度的有效措施之一、采用表面流水养护可使混凝土早期最高温度降低1.5℃左右。
2.4基础处理
（1)清基。基础表面由于暴露在外界环境中，因此表层多覆盖由枯枝落叶、淤泥等形成的软土层，厚度一般为几十厘米，是必须清理掉的。因为这层软土的承载力极低，而且若含有尚未完全腐烂的枯枝落叶，在工程完工后，枯枝落叶的继续腐烂将导致其体积变小和承载力降低，从而使基础产生不均匀沉降，造成混凝土开裂。（2)开挖回填。对于基础软土层很厚的情况，需要将软土挖掉一部分，然后回填强度较高的土体、石渣或砾石，以增加基础的强度。开挖填筑完成后，应立即对其进行碾压振捣，以改善基础及填筑层的空隙结构。
（3)铺设垫层。垫层是基础和衬砌混凝土之间的过渡层。铺设垫层可以弥补基础强度的不足，使基础和衬砌混凝土之间的传力均匀，改善两者的受力情况，同时还可减小衬砌混凝土施工时对基础的扰动。
（4）排水。当地下水位较高或雨天积水严重时，由于衬砌的不透水性，斜坡段将大量积水，导致衬砌混凝土承受很大的渗透压力，威胁衬砌的安全，因此一般都要设置岸坡排水。干渠衬砌工程一般都存在线路较长，施工沿线地质复杂的问题，因此不同地段可能要采用不同的排水方法，这些方法一般有：垄沟排水法、大口径井点法以及真空井点法。
2.5合理的进行割缝
（1)伸缩缝布置及形式。伸缩缝分纵向伸缩缝和横向伸缩缝。有些工程可能在衬砌混凝土下铺设土工膜以加强防渗，切割通缝往往会割破用来防渗的土工膜，因此一般采取切割“非通缝”的“开裂诱导缝”。为确保从诱导缝处开裂，割缝深度和缝宽比一般不得小于40。（2)填缝材料。伸缩缝切割完毕后要将其封填。填缝时一定要注意生态环保的要求，避免造成输送水流的污染，确保输水可靠性和水质安全性。
（3)伸缩缝施工要求。分缝宽度要尽量均匀，伸缩缝切缝要顺直，缝宽度和深度均应满足设计要求。分缝时间理论上越早越好，但是由于割缝要在混凝土终凝后操作，因此，分缝时间适宜在浇筑后第二天和第三天。填缝前要对伸缩缝进行清理，以保证填充质量。