水工隧洞衬砌混凝土裂缝的防治及处理方法

覃忆油

（柳江县水利工程管理站 柳州市柳江县 545100）

水工隧洞衬砌混凝土裂缝的防治及处理方法

覃忆油

（柳江县水利工程管理站 柳州市柳江县 545100）

在水工隧洞衬砌混凝土施工中，由于受到各种因素的影响，裂缝问题较为常见，如果裂缝问题比较严重，则会对水工隧道整体结构造成不良影响，降低混凝土抗渗能力，导致隧洞很难发挥功效。因此，对水工隧洞衬砌混凝土裂缝进行深入研究至关重要。本文探究裂缝问题的产生原因，并提出一系列补救措施，以期提高水工隧道衬砌施工质量。

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

根据调查研究发现，水工隧洞衬砌混凝土裂缝一般可以分为细微的表面裂缝和贯穿性的、危害较大的裂缝这两种形式。

1.1.1 细微的表面裂缝

通常情况下，水工隧洞衬砌混凝土的表面细微裂缝分布在混凝土表层，而且很难找出发生规律，表面细微裂缝一般不会仅仅出现一条；缝隙的宽度较小，一般小于1mm；裂缝长度也比较偏小，为闭合状或者轻微张开状。如果水工隧洞衬砌混凝土表面出现细微的裂缝，不会引起较为严重的渗漏问题，所以其对混凝土结构的整体结构不会造成较大的不良影响。但是，如果细微的表面裂缝较多，则会影响混凝土结构的持久性，如果裂缝中钢筋受到腐蚀，则混凝土的抗冻性和结构稳定性都会受到不良影响。

1.1.2 贯穿性有害裂缝

贯穿性裂缝顾名思义会贯穿整个混凝土结构整体，是一种危害性较高的裂缝形式，一般数量单一，但是长度较广，呈张开状，裂缝宽度为1～5mm，如果贯穿性裂缝较为严重，则裂缝宽度可以达到20mm。贯穿性裂缝为蔓延整个水工隧洞，导致隧洞出现渗漏问题，因此，必须及时解决贯穿性裂缝问题，避免局部土体隆起。另外，贯穿性裂缝还会增加混凝土结构的软弱性，影响混凝土结构的稳定性。

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

大部分水工隧洞衬砌混凝土施工是在深度较大的地层中，在施工过程中，随着水泥材料的水化作用，隧洞内的温度会逐渐上升，尤其是在冬季施工时，隧洞内的温度也不会很低，水分很容易蒸发会气体，然后与液体接触后发生凝结。但是，很多施工人员在混凝土结构养护作业中，只是对混凝土表面进行维护，并没有考虑混凝土的内在散热以及温度差收缩裂缝问题，这就导致混凝土伸缩裂缝的发生几率大大增高。

1.2.2 外部应力效应形成的裂缝

水工隧洞混凝土衬砌施工的工期一般比较紧迫，而且需要挖洞作业，施工要求比较高，这就导致衬砌混凝土施工质量很难达标。另外，由于受到施工环境的限制，在混凝土施工完成后，不能及时有效的对混凝土进行保养，有很多裂缝隐患，所以很多混凝土结构在实际使用过程中，很难达到设计要求的使用年限。另外，开挖支护作业一般都是需要在较短的距离内来回实行的，因此，如果不能明确分辨围岩种类，而钢筋支护也不对称，则会出现多次重分布以及毛洞变形的问题，而且由于受到外部力量的影响，也很容易导致混凝土结构出现裂缝。

1.2.3 结构裂缝

水工隧洞内的地质条件和水文条件比较复杂，因此，在施工前，必须对隧洞内的地质地形和水文变化运动充分了解。工程设计人员需要根据水工隧洞的实际情况完成设计，明确施工区域的本身性质，否则就会出现设计方案与施工现场实际情况不符的问题。如果设计方案不合理，则很容易导致混凝土结构出现裂缝问题。

2 水工隧洞衬砌混凝土裂缝的预防

在水工隧洞衬砌施工中，对于裂缝的补救和堵漏难度较大，而且维修费用比较高，而且还会导致混凝土的表面质量降低，因此，必须加强施工防范。

2.1 优化混凝土配合比

为了降低温度原因所导致的裂缝问题的发生几率，应该加强混凝土材料选择管理。在材料选择时，根据工程实际情况选择混凝土原材料，并且经过多次配合比试验，最终确定最优配合比。同时，还应该选择质量较好的粉煤灰以及复合型效用比较高的减水剂，尽量多的增加水泥用量，降低混凝土的水化性。

2.2 加强围岩变形监测

严格控制围岩变形，有效防止围岩承受过多的附加力，导致混凝土产生裂缝。通过对相关内容进行计算分析，可以准确的判断出围岩能否完成收敛变形，根据施工要求确定衬砌时间，尽量避免围岩收缩变形，这样有利于衬砌施工，能够有效防止裂缝的产生。

2.3 确保仓面无渗水干扰

在施工过程中，为了避免地下水流入混凝土浇筑仓面，在隧洞衬砌混凝土施工过程中，应该采用科学合理的方法疏通并排除地下水，以此达到很好的防御效果。在实际工作中，需要根据不同的地下水渗漏状况选择解决方法，降低渗水留仓的危害性。

2.4 合理确定施工工艺

综合考虑工程实际情况和设计要求，确定施工工艺，并且在混凝土浇筑全过程中加强监督和质量检验，避免混凝土搅拌时间不充足、搅拌不均匀等问题，提高混凝土材料的使用性能。

3 水工隧洞衬砌混凝土裂缝处理

如果水工隧洞衬砌混凝土出现裂缝问题，则会导致混凝土的结构稳定性较低，抗渗性能变差，而且还会导致混凝土中的钢筋腐蚀生锈，混凝土碳化严重，最终导致水工隧洞无法正常发挥功效。因此，必须综合考虑工程实际情况，妥善解决混凝土裂缝问题。

3.1 裂缝处理的方法

对于水工隧洞衬砌混凝土裂缝，在应用高渗透改性环氧浆材时，应用范围较小。随着科学技术的快速发展，对于隧洞衬砌混凝土裂缝处理已经提出了很多全新观点，在实际施工过程中，环氧浆材应该具备一定的环保效果、延缓老化效果等等。为了将混凝土裂缝进行有效粘合，可以使用开槽埋管法、打斜孔埋管法以及无损贴嘴法，各种方法的利弊如表1所示。

表1 开槽埋管法、打斜孔埋管法和无损贴嘴法的利弊

3.2 选择处理浆材

在购买灌浆材料时，应该综合考虑材料的可灌性和长久性。通常情况下，隧洞衬砌混凝土裂缝一般比较小，对于外部水的张合力比较大，因此浆液很难灌入。因此，为了提高浆材的填补性，提高防渗能力，应该尽量使用渗透力强弹性改性的环氧浆材，较为常见的有lpl、cw和eaa等等。

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工序较多，包括注浆嘴加工、裂缝描述、压风检查、灌浆、注浆嘴清除等等。在实际施工过程中，需要在外径6mm、长度6cm的铜管的一段焊接方形铁片，方形铁片的边长为3～4cm、厚度为1.5mm，在铁片的中间需要开直径与铜管外径相同的进浆孔，而且还要在铁片四周钻排列整齐的小孔；使用砂轮机，沿着裂缝量变打磨出20cm的宽度，清除混凝土表面杂质，达到很好的封缝效果；沿着裂缝开口位置，使用高压冲毛机向两边进行冲洗；使用刻度放大镜测量裂缝宽度，并对裂缝进行详细描述；根据裂缝的描述情况布置注浆嘴；贴嘴3h后，使用堵漏灵胶泥堵住渗水缝口；封缝完成，养护2h，检查各孔的贯通情况；采用多点同步灌注方式进行推进；灌浆结束48h后铲除注浆嘴；灌浆结束7d后，对灌浆质量进行检查。

3.3.2 局部渗水处理

如果复灌后还是会出现渗水问题，则需要对渗水位置采用嵌缝措施：开50mm×50mm的卡槽，然后使水管在卡槽内牵引出来，排除积水，清理卡槽表面。嵌缝施工完成后，还要在混凝土表面粘贴宽150mm玻璃丝布防渗，待丙乳砂浆封闭7d后再封闭引水管孔。

4 结束语

综上所述，水工隧洞衬砌混凝土裂缝问题的产生有温度原因，外部应力以及结构原因三种。对于水工隧洞衬砌混凝土裂缝处理，必须根据工程实际情况选择符合实际需求的处理措施，在材料选择、施工工艺等方面加强监督控制，有效解决水工隧洞衬砌混凝土裂缝问题。

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2015-11-30