水工隧洞衬砌混凝土裂缝成因分析及控制措施

祝维

摘要：裂缝是水工地下隧洞衬砌施工时经常出现的一个问题，如果不能对其进行有效的处理，不仅会降低混凝土的抗渗能力，还会严重影响到水工隧洞工程整体结构的稳定性，最终导致水工隧洞无法发挥出原有的功能。所以，必须加强对水工隧洞衬砌施工中混凝土裂缝的成因研究，并对其做出有效的预防和控制。本文将从水工隧洞衬砌混凝土裂缝的分类出发，详细的分析了混凝土裂缝的成因、混凝土裂缝的预防以及控制措施。

关键词：水工隧洞；混凝土裂缝；形成原因；控制措施

一、水工隧洞衬砌混凝土裂缝的分类

在水工隧洞衬砌施工中，一般可以将衬砌混凝土裂缝分为细小的表层裂缝和贯穿性的有危害裂缝这两种，无论是哪一种裂缝都必须对其进行有效的处理，这才有助于提升水工隧道衬砌施工的整体质量。

（一）细小的表面裂缝

细小的表面裂缝主要指的是分布在混凝土表层，而且裂缝缝隙比较细微的裂缝，这样的裂缝通常都是没有规律性的，而且出现的数量也不一定。细小的表面裂缝其缝隙一般都在1mm以下，而且长度也非常小，一半都呈现出闭合或轻微张开的状态。虽然这样的裂缝不会对其整体结构造成很大的影响，但如果进行有效的预防和处理，就容易影响到结构的持久性和钢筋的耐腐蚀性。

（二）贯穿性的有害裂缝

从字面上就可以知道，贯穿性裂缝可以贯穿到水工隧洞的整体构造当中，严重威胁到水工隧道工程的稳定性与安全性。一般情况下，贯穿性裂缝都是单一出现的，其长度比较广，主要呈现出张开的状态，裂缝宽带一般都是在1mm到5mm之间，严重时其宽度可以达到20mm。贯穿性有害裂缝的出现会蔓延至整个隧洞中，从而导致隧洞的渗漏情况。

二、水工隧洞衬砌混凝土裂缝的成因分析

（一）温度降低形成的收缩裂缝

大部分的水工隧洞工程都是在较深的地层中进行，在水泥水化后，隧洞中的温度会有明显的提升，即便是在冬天进行施工，隧洞中的温度也不会太低，这时就会出现混凝土中的水分蒸发和遇冷凝结的情况，如果工作人员进行对其表明进行简单的维护，没有注重进行混凝土的内部散热处理，或者没有进行温度变化的收缩裂缝处理，就会大大提升伸缩裂缝出现的概率。

（二）外部应力效应形成的裂缝

水工隧洞工程对其挖成洞都有着较高的要求，但水工隧洞工程的施工的时间却比较紧迫，如果在混凝土的浇筑完成后不能进行有效的保养和维护，必定会降低混凝土的使用寿命。开挖支护是混凝土施工中的一个重要环节，如果实际的施工不能准确的进行围岩种类的分辨，又或者是不能科学的选择钢筋支护，就会让围岩承受不必要的力差，并出现多次重分布和毛洞变形，在外部力量的作用下混凝土就会出现明显的裂缝。

（三）结构裂缝

施工所在地的水文地质情况对水工隧洞工程有着非常大的影响，如果在進行水工隧洞的施工设计前，不能对其地形地质、水文的运行变化进行充分的了解，就很容易导致设计图纸与实际施工不相符的情况。这样的情况下就容易出现结构裂缝，这种裂缝的裂痕机理较为理想，有着较高的可控性，容易发生改变。

三、水工隧洞衬砌混凝土裂缝的预防处理

（一）优化混凝土配合比

为了能够有效的避免使温度的差异引起的裂缝，在混凝土的选择时，必须保证混凝土的质量符合建设施工标准，并通过多次的配比去选择出一个最为合适的方案。同时还要配合粉煤灰或复合型的高效减水剂的使用去，改变混凝土的和易性，并降低混凝土的水化热和干缩，从而有效的避免裂缝的出现。

（二）加强对围岩变形监测

在实际的施工过程中，必须严格的进行围岩变形的监测和控制，这样可以有效的避免因围岩承受附加力所造成的混凝土裂痕情况。通过对有关内容的解析和技术，准确的进行围岩能否顺利完成收敛变形的判断，并明确出衬砌的时间，从而降低围岩收缩变形过程中的的混凝土衬砌工作，降低裂缝的出现概率。此外，还要对其施工流程和施工工艺进行严格的控制和监督，例如：混凝土的搅拌、搬运、入仓、振捣等。

（三）确保仓面无渗水干扰

避免地下水流入混凝土浇筑仓面同样也有着预防裂缝出现的效果。在实际的施工中，应该按照以疏排渗透地下水的方式去采取相应的防御措施，并根据不同的实际情况科学的选择预防方式，例如：对成股渗出的地下水，可以采用排水管排进行排出，这样就可以有效的解决渗水留仓的问题。

四、水工隧洞衬砌混凝土裂缝的控制处理

（一）表面修补法

表面修补法是一种比较常见的裂缝处理方法，它主要运用在一些没有对水工隧道结构稳定性造成影响的裂缝修补中。实际的施工过程主要是在混凝土裂缝表面涂抹上一层水泥浆、环氧胶泥或者是油漆、沥青等。有时为了避免裂缝的进一步扩大，还需要在其表做出粘贴玻璃纤维布等防护措施。

（二）灌浆、嵌缝封堵法

灌浆法通常都是运用中对水工隧道整体稳定性造成一定影响的裂缝中，对有较高防渗要求混凝土裂缝也可以使用灌浆法进行修复。它主要是借助相关的压力设备把胶结材料压进入混凝土的裂缝当中，让胶结材料与混凝土融为一体，从而起到封堵裂缝的效果。目前比较常见的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙燃酸酯等。而嵌缝法主要是沿裂缝凿槽，并在槽中嵌入相关的止水材料，例如：聚氯乙烯胶泥、丁基橡胶、聚合物水泥砂浆等。

（三）结构加固法

如果裂缝严重影响到了水工隧道衬砌混凝土结构的性能，则应该采用结构加固法对其进行有效的控制处理。目前比较常见的结构加固方式有：增大混凝土截面面积、构件角部外包型钢、粘贴钢板加固、增设支点加固等。

五、结语

总的来说，造成水工隧洞裂缝出现的原因有很多，其预防处理过程也相比较繁琐，但只要根据实际的施工情况采取相应的预防措施和控制方法，就可以有效改变局面，避免裂缝的出现，将裂缝的水工隧洞工程的影响降到最低。

参考文献：

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[3]赵海波，王安琪.水工隧洞衬砌混凝土裂缝产生原因及预防措施[J].水利规划与设计，2016（4）.