水工隧洞衬砌混凝土裂缝的防治及处理

刘旸

摘 要：对于水工地下隧洞衬砌施工过程中，裂缝是极为普遍的问题，会导致整体构造不一致，影响原有的强度，大大减少了混凝土抵抗渗透的作用，使隧洞发挥不出原有的效果。所以要研究怎样才能起到预防和管理方法，从而达到隧洞设计理念的全面发展。文章重点讲述水工隧洞衬砌混凝土出现缝隙的原由，提出裂缝产生原因以及出现缝隙的补救办法。

关键词：水工；隧洞；混凝土；裂缝

1 概述

1.1 水工隧洞衬砌混凝土裂缝分类

水工隧洞衬砌混凝土裂缝主要分为：细小的表层裂缝和贯穿性的有危害裂缝。

1.1.1 细微的表面裂缝

布满在混凝土表层、裂缝的缝隙不大常常属于表面细小的裂缝，这种裂缝大体看是没有什么规律性可言的，出现时也不是仅出现一条；裂缝的缝隙间距非常小，只有1毫米或者不足1毫米；开裂的长度很小，大都体现出闭合、轻微张开。实际上，出现这样的裂缝时不用担心渗漏问题，它对混凝土的整体结构的稳定性并不会影响，它只能影响结构的持久性，如果钢筋被锈迹腐蚀，那么混凝土的抗冻性能会迅速降低，其结果是结构被破坏掉。

1.1.2 贯穿性有害裂缝

贯穿性的裂缝会贯穿整体构造，体现在隧洞衬砌混凝土上时大多都是裂缝的条数单一，长度较广，可贯穿整个结构断面，且形态是张开的，裂缝的间距一般是1至5毫米，更为严重的是有时可以达到20毫米。裂缝的出现会蔓延整个通道，隧洞就会发生渗漏，如果不抓紧解决这个问题，那么会导致局部土体隆起，颗粒群同时移动流失和围岩淘刷的现象。这种裂缝能造成结构软弱，影响其稳定性和持久性。

1.2 水工隧洞衬砌混凝土裂缝产生的原因

1.2.1 温度降低形成的收缩裂缝

绝大多数水工隧洞施工时是在较深的地层，水泥水化后使里面的温度逐步且明显的提高，就算是在冬天施工，隧洞里的温度也不低，水分的蒸发使气体和液体遇冷凝结，而施工人员在工作时，只是单对混凝土表面维护，没有对混凝土内在散热和施工场地差异所出现的温度收缩裂缝进行处理。伸缩裂缝的出现率很高，它会影响整个工程的性能。

1.2.2 外部应力效应形成的裂缝

水工隧洞、引水洞、导流洞的施工时间都比较紧迫，而且绝大多数要挖成洞的要求都很高，想让衬砌混凝土达标很难；再加上施工作业的环境限定，混凝土浇筑和保养时也不到位，酿成了混凝土达不到预期的使用年限。开挖支护作业通常是距离较短来回实行的，要是围岩种类分辨不清，又选择了不对的钢筋支护，这样会造成围岩承受力差，出现多次重分布和毛洞变形，并且由于外部力量而使混凝土出现裂缝，这样的裂缝特别显眼，它的破坏力也非常严重。

1.2.3 结构裂缝

水工隧洞的地质、水文、地质情况决定了它的多变性，想要彻底的搞懂有很大的难度，在施工之前，没有对地质、地形、水的变化运动做好充分的了解时，设计人员只能根据有限的资料来完成设计，根本不清楚工地土地本身性质变换，从而使设计和施工现场的情况不符。这样本就不相符的构造出现裂痕，不过裂痕机理较为理想，所以可控性很高，容易改变。

2 水工隧洞衬砌混凝土裂缝的预防

水工隧洞衬砌混凝土对于裂缝的补救工艺和堵漏措施很繁琐，而且费用很大，还会使混凝土的表面质量变差，所以，一定要在施工时加以防范。

2.1 优化混凝土配合比

为了使干燥和温度所产生的裂缝降低，选料时应注意购买质量好的混凝土，并且要进行多次配比，最终决定出最适合的方案。并且，选择上等粉煤灰和复合型效用高的减水剂，水泥使用量越少越好，改变混凝土的和易性，降低混凝土水化热和干缩。

2.2 加强围岩变形监测

要对围岩变形进行仔细控制，来防止混凝土因为围岩所承受的附加力产生裂痕，计算解析相关内容，就能够推断出围岩能否顺利完成收敛变形，按要求准确衬砌时间，如此可以减少在围岩收缩变形时进行混凝土衬砌，大大防治了裂痕的发生。

2.3 确保仓面无渗水干扰

为了不让地下水流入混凝土浇筑仓面，隧洞衬砌混凝土实施起来通常是根据以疏排渗透地下水的办法进行主要的防御措施。根据各种状况的不同，来选择解决办法，比如说成股渗出的地下水，使用排水管排出隧洞的方法，就能够解决渗水留仓的危险。

2.4 合理确定施工工艺

判断出合理的施工工艺，从混凝土浇筑的搅拌、搬运、入仓、振捣达到全过程、全方位的监督检验，预防混凝土拌合物搅拌时间不足、不均匀、振捣不密实等问题，保证混凝土的本质。

3 水工隧洞衬砌混凝土裂缝处理

水工隧洞衬砌混凝土会出现开裂的情况，能够使结构的硬度和整体度不够完美，也能使抵抗渗水的作用变差，发生混泥土中的钢筋生锈，混凝土碳化，从而使隧洞不能发挥正常效用。所以我们要根据情况而定，对出现的裂缝进行解决，来达到工程要求。

3.1 裂缝处理的方法

针对混凝土那些有危害的裂缝，用前面所说的高渗透改性环氧浆材应用时，它的范围较小，如今国家的发展与时俱进，科技成果突飞猛进，对于当下隧洞衬砌混凝土裂缝的处理提出了一些观点，需使用的环氧浆材要具有环保、延缓老化、适宜温度裂缝重复张合的弹性改性的效果。想要把裂缝粘合起来的要点是开槽埋管法、打斜孔埋管法和无损贴嘴法，其利与弊如表1所示。

3.2 选择处理浆材

在购买灌浆材料时，应当注意材料的可灌性和长久性。隧洞衬砌混凝土出现的裂缝一般缝隙不大，但对外部水的张合力很大，浆液不容易装进去，所以想要让浆材填补性大，又要防止渗透，就要使用那种渗透力强弹性改性的环氧浆材，常见的有lpl、cw和eaa等高渗透改性环氧浆材。

3.3 无损贴嘴法处理渗水裂缝

3.3.1 关键技术

无损贴嘴法处理渗水裂缝施工一般要经过注浆嘴加工、打磨、冲洗、裂缝描述、贴嘴、封缝、压风检查、灌浆、注浆嘴清除以及质量安全检查等过程。在外径为6mm、长度大于6cm的铜管一端焊上边长为3～4cm、厚度为1.5mm左右的方形铁片，铁片中间开直径等于铜管外径的进浆孔，铁片四周钻排列整齐的小孔；采用砂轮机沿裂缝的两边各打磨20cm的宽度，除去混凝土上面的杂质，来预防注浆嘴的粘贴及封缝效果；用高压冲毛机沿裂缝开口向两边冲洗；用刻度放大镜测量裂缝宽度，并进行详细描述；依据裂缝描述进行注浆嘴的布置；贴嘴3h后用堵漏灵胶泥将渗水缝口封堵住；封缝完成并养护2h后即可进行压风检查各孔的贯通情况；采用多点同步灌注方式推进；灌浆结束48h后铲除注浆嘴；灌浆结束7d后进行灌后质量检查。

3.3.2 局部渗水处理

通过复灌后还是出现渗水的部位要用嵌缝措施——开50毫米×50毫米的卡槽，然后使水管在卡槽内牵引出来，将水排放出去，对卡槽表面处理干净。嵌缝后再在表面粘贴宽150mm玻璃丝布防渗，必要时延伸1.0m左右，待丙乳砂浆封闭7d后再封闭引水管孔。

4 结束语

尽管隧道衬砌混凝土的开裂问题解决起来有些繁琐，但是，我们如果按照现实需要来进行选择，出现缝隙的情况就会有所改变，从而预防裂缝出现。