渠道砼板沉降缝处治方案分析及施工探讨

桂长兴

（中智建设集团有限公司，江西 鹰潭 335000）

砼板是输水工程渠道中的基础所在。依据既往经验，输水工程渠道砼板容易受相关因素影响，而出现沉降缝问题。这类问题的形成，不仅会破坏砼板完整性，还容易干扰输水工程的正常运行。因此，探讨渠道砼板沉降缝的处理方法具有一定必要性。

1 工程概况

江西省某输水工程属于小型引水渠道工程，其用途以周围农田、草场灌溉用水为主。该工程设计最大引水流量为1.50 m3/s～3.0 m3/s，实际最大引水流量参数为2.6 m3/s；设计加大流量参数为0.8 m3/s～2.4 m3/s；实际加大流量参数为1.5 m3/s；设计最大排涝流量为3.5 m3/s，实际最大排涝流量参数为3.8 m3/s。

该小型输水工程渠道全长总计11.5 km，渠道沿线共有22 座渠系建筑物（12 座桥+10 座渠道分水闸）。工程渠道均采用砼板，砼板施工方法为混凝土现浇衬砌法。渠道砼板涉及边坡板、底板两类，二者厚度分别为10 cm、45 cm～55 cm（渠顶部分为45 mm，渠底部分为55 cm）。该输水工程变形缝设置状况：渠道底部、边坡砼板均按照4 cm 间隔，设置伸缩缝。伸缩缝内采用L-1400 型号聚乙烯闭孔板材料进行防渗处理。

该输水工程渠道施工期间，因部分渠段位置调整，造成工程渠线地质、地形改变。在该输水工程试运行期间，发现渠道4 处砼板出现沉降现象，其中，1 处沉降缝位于边坡板，沉降缝宽度为4.2 mm；另外3 处沉降缝位于底板，沉降缝宽度分别为3.8 mm、6.2 mm、11.4 mm。

2 渠道砼板沉降缝处理方案

2.1 沉降部位处理

在输水工程中，不同渠道砼板位置的受力状况、防渗止水要求存在一定差异[2]。因此，在构建工程沉降部位的处理方案时，应注意结合沉降缝的分布位置特征，选定不同措施进行处理，以保障砼板沉降缝问题的处理效果。

对于位于渠道边坡板与底板夹角处的沉降缝，可制定如下处理方案：按照预处理沉降缝（扩大缝隙）后使用修补材料的流程，达成沉降缝修补目的。通常情况下，如夹角处的沉降缝属于大裂缝，则需按照厚度5 cm～8 cm、宽度3 cm～5 cm 的标准（具体参考沉降缝尺寸设置），于原沉降缝处作出一个适宜的修补砼槽；如该位置的沉降缝属于小裂缝，则可按照厚度3 cm、宽度2 cm 的标准，开展局部砼槽设置处理。

对于位于边坡板原有伸缩缝区域的沉降缝，可按照模式设置这类沉降缝的处理方案：先清除伸缩缝内L-1400 型号聚乙烯止水材料，后采用性能良好的弹性环氧止水材料进行补充。根据既往经验，在分布于边坡板伸缩缝区域的沉降缝处理中，不同宽度沉降缝的处理要求见表1。

表1 不同宽度沉降缝的处理要求

2.2 沉降值计算

以该输水工程底板出现的6.2 mm 宽沉降缝为例，按照如下流程计算其沉降值：

按照如下公式，初步确定砼板底应力N：

N=（M+G）/A=（722.5+1.35）/1.35=536.19 kPa

式中：M 指代基础受力参数；G 表示砼板及砼板以上压力参数；A 表示砼板底面积。

随后按照如下参数确定砼板底的均布压力P（均）：

式中：fn指代砼板所处位置地基承载力特征值，取300 kPa；βn则指代砼板中心压力参数。

根据如下方法，确定砼板顶部附加荷载Q（顶）：

式中：Qi表示砼板顶部荷载值；Ni表示砼板底自重应力；Aφ表示砼板截面积参数。

依据上述信息，可将砼板的沉降量参数S 确定为：

式中：Ψ 表示砼板沉降经验系数，为常量，取1.0；Nzi表示水平面范围内，砼板以下第i 层土1/2 处厚度所产生的附加应力之和（方向：竖向）；Nzci表示砼板压力对应力计算点砼板平面以下砼板以下第i 层土层1/2 厚度位置产生的压力参数；Esi表示第i 计算土层的压缩模量参数，为砼板上土自重压力至土自重压力加附加压力作用时产生的压缩模量。

2.3 非沉降部位保护处理

在输水渠道砼板沉降缝问题处理中，非沉降部位的处理方法需结合沉降缝的形成原因制定。如沉降缝问题主要与止水材料性能不佳有关，严格按照更换新止水材料方案，加强对非沉降部位的保护。

1）边坡板与底板纵向伸缩缝处理。针对位于渠道边坡板及底板间的所有伸缩缝，选择性能更佳的防水材料实施纵向伸缩缝保护。如可运用新型弹性环氧材料，替代输水工程渠道纵向伸缩缝中的原有止水材料[3]。该材料的性能见表2。处理方法为：分别于边坡板、底板两方向，按照不低于5 cm 标准，于伸缩缝表面加用一层厚度在1.5 mm～2.0 mm 范围内的弹性环氧防水材料。

2）边坡板间横向伸缩缝处理。根据既往经验，在渠道砼板施工中，相对于纵向伸缩缝而言，横向伸缩缝所在区域出现沉降缝问题的风险更高。基于上述状况，可按照如下模式，加强对横向伸缩缝的保护：清除伸缩缝表面原有防水材料后，彻底清除伸缩缝内残留杂质，随后重复于伸缩缝区域开展2 次新型防水材料回填（刷涂）施工。

表2 新型弹性环氧防水材料的性能

而如沉降缝问题与施工期间出现的异常沉降问题有关，则可结合施工需要，合理确定是否将原有止水材料替换为新止水材料。

3 输水工程渠道砼板沉降缝施工分析

3.1 前期准备

全面收集输水工程渠道砼板沉降缝相关资料，做好前期施工人员、防水材料、修补设备等的准备工作。在施工人员准备方面，应确保开展沉降缝修补施工的施工人员经过专业培训，且培训考核结果合格。基础准备完成后，再次评估所准备用品是否有遗漏。

3.2 基面处理

1）非沉降部位基面。按照沉降缝处理方案中设置的处理方法，针对渠道横向伸缩缝、纵向伸缩缝进行基础基面清理。其中，纵向伸缩缝仅清除表面杂物即可；而在横向伸缩缝基面处理施工中，施工人员需于预先清除伸缩缝内残留原有止水材料基础上，开展杂物清除及检查工作。

2）沉降部位基面。出现沉降缝的基面，根据沉降缝尺寸、位置分布特征，开展施工：位于边坡板、底板间的伸缩缝，以砼槽构造工具，于原沉降缝周围制作适宜尺寸的砼槽（视沉降缝尺寸确立）。砼槽形成后，施工人员需仔细清除槽内残留杂质，以避免影响后续防水施工质量。而对于分布于横向施工缝区域的沉降缝问题，彻底清除位于伸缩缝内的止水材料。伸缩缝上部、下部止水材料的处理范围参照表1 中的要求完成。

3.3 回填防水材料

基面处理完成后，将事先拌制好的新型弹性环氧防水材料回填于渠道砼板表面。根据是否有沉降缝，确定防水材料的使用范围。在实施新型防水材料回填施工时，需在沉降缝表面均匀涂抹一层环氧防水材料。在这一环节中，需结合前期制定的沉降缝处理方案，确定环氧防水材料的厚度及回填范围面积参数。

3.4 施工检查

在渠道砼板伸缩缝、沉降缝表面涂抹一层新型环氧材料后，需检查回填施工状况。重点检查防水材料回填均匀程度、厚度、宽度（面积参数）是否符合处理方案要求等。检查无误后，对于需回填2 层新型环氧防水材料的区域，间隔8h 后（夏季防水层施工间隔标准），再次规范开展回填施工，直至渠道砼板表面形成完整防水层后，停止施工。

3.5 质量检验

在输水工程渠道砼板施工中，沉降缝的形成涉及多种因素。对于已经出现沉降缝问题的砼板进行修补处理后，如修补不当，仍然可能再次形成沉降缝问题。对此，需在沉降缝修补完成后，针对修补施工区域开展质量检验，具体检验方法及标准如下：

1）防水层表面肉眼检验质量标准。对于采用涂抹防水材料形成的防水层，施工完成后，需经检查确认防水层表面有无局部起皮、缝隙、鼓泡等相关质量问题。如经检查确认防水层薄厚均匀，且表面平整度良好，提示防水层施工质量较为可靠。

2）取样检验方法。在防水层厚度质量检验中，可通过随机取样方法，在防水层各区域，利用游标卡尺等相关检测设备开展厚度测定。确认砼板防水层施工合格的标准为：取样区域防水层最薄参数≥预设厚度参数的90%。如未达到上述标准，施工单位需针对渠道砼板各区域进行返工。

3）蓄水检验方法。与其他工程砼板的施工要求不同，输水工程渠道砼板所处的特殊环境决定了其对沉降缝处理的要求更高。为保障沉降缝防水施工质量，可在防水层施工结束（干燥）48 h后，在处理区域开展为期24 h 的蓄水试验。经蓄水试验处理后，如原沉降缝区域无渗漏问题，提示沉降缝修补施工处理效果可靠。

4 结论

综上，加强渠道砼板沉降缝的原因分析及施工处理具有一定现实意义。为了改善沉降缝问题带来的不良影响，可结合砼板局部沉降缝状况，合理设置沉降现象处理方案，并通过对各类修补、处理技术的应用，恢复渠道砼板完整性。此外，在后续输水工程管理中，还应做好砼板沉降缝的预防，以此保障输水工程的正常运用。