输水明渠衬砌板病害成因分析及治理措施研究.docxVIP

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输水明渠衬砌板病害成因分析及治理措施研究

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【摘要】南水北调中线工程自2014年12月12日正式通水以来，工程已运行了将近5年的时间，部分混凝土衬砌板出现了不同程度的病害。本文结合南水北调工程西黑山管理处所辖工程运行情况，对运行中发现的衬砌板病害成因进行了分析，并针对各类病害，提出了适用于现场实际操作的修复措施，通过探讨衬砌板病害的成因及治理措施，以期对同类工程起到一定的借鉴作用。

【关键词】南水北调中线；运行；衬砌板；病害；治理

1工程概况

西黑山管理处所辖工程位于河北省保定市徐水区、满城区境内，其中总干渠长14.15km（桩号1113+777～1127+928），辖区内高填方渠道2段，长度3.3km，最大填高17m；全挖方渠道2段，长度3km，最大挖深43米；总干渠沿线布设28座建筑物。西黑山管理处所辖总干渠工程开工日期为:2006年8月1日，完工日期为:2010年5月26日，主要以输水明渠为主，渠道主要采用梯形断面，全断面进行混凝土衬砌，综合糙率n为1.50×10-2，设计水深8.00～3.80m，渠道底宽29.00～17.00m，渠道边坡系数2.00～3.50。西黑山管理处作为南水北调中线工程咽喉要塞，江水在此分为两路，一路继续北上，直奔首都；一路向东，途径雄安、终达天津，战略位置重要性凸显。

2衬砌板病害及成因分析

明渠工程运行多年后，南水北调中线西黑山管理处通过工程巡查和水下机器人检查发现，辖区内衬砌板主要出现了以下几种常见病害：衬砌板裂缝、接缝处聚硫密封胶脱落、冻损破坏、局部沉陷等。

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衬砌板裂缝

西黑山管理处辖区内衬砌板出现的裂缝有两类，一类为裂缝宽＜0.2mm，缝深较浅，为龟裂或细微不规则状；第二类为裂缝宽＞0.2mm，缝长＞200cm，缝深基本穿透结构厚度。由于第二类裂缝贯穿衬砌板混凝土，显著降低了混凝土的抗渗性能，并对混凝土的抗冻耐久性产生不利影响，需要采取措施对裂缝进行处理。

衬砌板裂缝的产生主要是由于受原材料、施工方法、环境条件等多种不利因素综合影响，如混凝土原材料、混凝土配合比设计、混凝土拌合运输、混凝土浇筑、养护条件等方面存在缺陷，从而在工程投产后产生裂缝。

（2）衬砌板接缝处聚硫密封胶脱落

南水北调中线明渠过水断面衬砌板（垂直于水流方向）每隔4m设一道半缝，每隔12m设一道通缝，渠坡纵缝全部为半缝，渠底两坡脚纵缝为通缝，渠底中间一道纵缝为通缝，渠底其余纵缝为半缝；半缝宽1cm，通缝宽2cm，填缝材料上为2cm聚硫密封胶，下为聚乙烯闭孔泡沫板。

近年部分聚硫密封胶发生脱落现象，一方面是由于施工质量原因，混凝土分缝处密封不严，密封胶与伸缩缝粘结不牢固，雨水渗入后造成密封胶脱落；另一方面是由于气候原因，冬季温度较低，伸缩缝收缩形变较大，密封胶老化后与混凝土表面脱离后产生缝隙，雨水渗入后造成密封胶脱落。

（3）衬砌板冻损破坏

西黑山管理处位于河北省保定市徐水区境内，冬季气温最低达十几摄氏度，每年的12月初～次年2月初，与水面交接处的衬砌板上形成5cm～20cm宽的岸冰。在工程巡查中发现，部分与水面交接部位衬砌板发生冻损现象，面板表面剥蚀脱落，剥落深度0.50～2cm。冻损的衬砌板短期不会对渠道运行造成大的影响，但长久下去，与水面交接部位衬砌板表面冻损部位反复遭受冻融作用，随着冻融次数的增加，冻损部位混凝土会逐层剥落，衬砌板混凝土厚度逐步降低，会直接影响工程的结构安全，从而影响输水运行安全。

（4）衬砌板局部沉陷

西黑山管理处辖区有3.1km长的全挖方渠段，该渠段两岸地下水位高于渠道内水位，形成水位差，对衬砌板产生扬压力，扬压力在垂直坡面的分力使衬砌板脱离衬砌板坡面，沿坡面向下的分力使衬砌板下滑，二者作用的结果，造成衬砌板沉陷破坏，经测量，衬砌板沉陷最大处高差达7cm。[1]

3处理措施研究

针对各类原因造成的衬砌板病害，西黑山管理处在日常维护中总结了行之有效的治理措施。

（1）裂缝修补

裂缝表面处理：钢丝刷扫除松散层、灰尘等，用角磨机轻轻打磨缝口，用压缩空气机把粉尘吹扫干净，最后用丙酮清洗待封缝。

埋设注胶嘴：裂缝贯穿处、交错处、宽处等部位必须设置注胶嘴，设置间距根据裂缝大小、走向和结构形式为100～300mm，将注浆嘴的进浆孔骑缝粘贴在预定的位置上。

封缝：细小裂缝用快干环氧胶泥，较宽裂缝用环氧树脂胶和水泥砂浆配合封缝。

密封检查：沿缝涂一层皂液，通入压缩空气，若无冒泡现象标识封缝效果好。

配制灌注胶：将甲乙组份胶水按照甲组份︰乙组分=3︰1的比例称量好后倒入容器，搅拌至色泽均匀。一次配制的结构胶数量视结构胶的凝固时间及灌注速度而定。

注胶：灌浆压力为0.2～0.4MPa，压力逐渐升高，不可突然加压，达到