水库放水隧洞裂缝成因及解决措施

(湖南万瑞建设工程有限公司 湖南 长沙 410000)

一、引言

某水库坐落于河的中段，该水库由放水隧洞、溢洪洞和大坝组合而成。它以灌溉为主，并且兼顾城镇区域的供水、发电、防洪、旅游的综合性的山区水库。该水库的总库容量1436万立方米，该坝的类型为混凝土面板堆石坝，其中最大的坝高为63.85米，而水库的正常蓄水位可达至1051.6米，校核洪水位也达至1053.65米。水库的放水隧洞布置在大坝左岸的山体之内，其中包括竖井、主洞、电站支洞、泄水暗涵，承担着引水灌溉、泄洪导流以及发电等作用。主洞的直径为两米五，长度是122.5米，其洞身衬砌的材料为C25F200W8钢筋混凝土，渐变段、钢岔管处的混凝土衬砌的厚度是六十厘米，其余的衬砌厚度均为四十厘米，而钢筋保护层的厚度为5厘米。

二、水利施工公司放水隧洞混凝土裂缝的形成原因

从2015年五月份某水利施工公司开始浇筑放水隧洞混凝土，一直到2016年九月份才开始完工，在2015年底的时候，就已经开始陆陆续续出现了比较规律的环向的裂缝。然而，2016年九月份的时候，经过现场的密切勘察和调研，相关工作人员发现水库放水隧洞的主洞、电站支洞混凝土出现了形态各样、大小不一的环向裂缝及纵向裂缝等，其裂缝的长度可达至126米，在此其中，局部贯穿性裂缝和伸缩裂缝出现了严重的渗水现象。当我们在对放水隧洞进行回填灌浆的操作时，会看到环形裂缝以及个别伸缩缝出现漏浆的现象。然而，当水泥浆的强度达到设计的指标之后，渗水的现象已经明显得到好转。则说明裂缝的深度早已经贯穿混凝土衬砌的厚度。其中，裂缝渗水对于隧洞衬砌混凝土造成溶出性破坏和冻融破坏，而渗水和裂缝都会对隧洞结构的稳定性和安全平稳的运行产生极大的影响。

经过了专家团队的考察与热烈的探讨研究，水库放水隧道的裂缝成因归纳为主要的几大方面。首先就是由于其岩体的不稳定性能，那些由基岩位移而形成的混凝土变形从而产生的裂缝。其次就是，根据混凝土水平施工缝的内部渗水通道而形成的缺陷裂缝，其长度大致为15.5米，该长度占据裂缝总长度的12.3%。再者就是，由于混凝土在泵送的过程当中出现了离析现象和泵管堵塞时间较长等形成的冷缝和渗点，长度达到17.5米，占据总数的接近百分之十四。最后一点就是，混凝土的温度裂缝。由于哈拉布拉河流域处于中纬度的内部大陆，其属于大陆性气候，该特点是春秋季的气温变化较大，夏季炎热，冬季严寒干燥，非常容易导致隧洞混凝土衬砌从而产生温度裂缝，裂缝的长度达到61米，占据总长度的48.4%。

三、水库放水隧洞裂缝的解决措施

对于水库大坝的迎水面，采用的是裸露型的防渗膜从而进行全面的防渗处理。

放水隧洞的裂缝宽度一般在0.2-2毫米之间，其中局部贯穿性的裂缝和伸缩缝会出现渗水等一些列的现象。将化学灌浆材料和水泥材料颗粒相比较，我们会发现其化学灌浆材料更为细腻，遇到水后立刻凝结以及灌浆设备的灌浆压力较大等一些列的特点，因此，相关人员决定对放水隧洞裂缝进行化学灌浆式处理。

一般而言，化学灌浆的材料采用的是水溶性聚氨酯。该种材料是由异氰酸酯和水性聚醚等聚合再经过一定的工艺合成而形成的单组份灌浆材料。与此同时，这种材料遇到水会先分散并乳化，然后再凝结固胶，和周边的混凝土有较强的粘结功能，也具备止水和加固补强的双重功能。而对于封孔的材料要求，我们一般采用丙乳砂浆。丙乳砂浆这种材料与普通的水泥砂浆相比较时，它所具备的抗拉强度可以提高35%，抗折的强度可以提高50%，其极限引伸率可提高1-3倍，还有其抗裂性会得到显著的提升。

灌浆工艺的流程会按照布孔、钻孔、洗孔、压水检查、及表面抹平、修饰等步骤进行。首先就是布孔，相关工作人员需要根据实际的情况，将裂缝的布孔采用斜孔交叉式布置，要注意使其垂直深度大于等于厚度的三分之一，布孔间距为20-25厘米，渗水伸缩缝的布孔深度，我们可以将穿过伸缩缝内部的止水橡皮作为参照标准，布孔的间距为25厘米。至于洗孔，通过钻孔，我们可以将孔里面的粉尘及碎末冲洗干净，从而可以在一定程度上疏通钻孔和裂缝形成的通道口。还有埋灌浆嘴，相关人员需要采纳一种专用的止水针头，然后旋转下压此止水针头，再使其与孔内壁紧密的结合在一起。另还有压水试验，埋嘴之后，需要进行压水试验，我们可以利用灌浆机的压力把孔内部的水压入至裂缝之中，从而可以弄清楚各个灌浆孔和裂缝之间是否完全的通畅，是否需要重新布孔去埋设止水针头，直到完完全全的满足要求之后才可以进行灌浆操作。关于灌浆方面，相关人员通过实验，再进行检查是否合格，若合格，就可以进行配置浆液的操作。

市场上的灌浆材料供选择的范围较广，在进行施工作业的时候，也可以根据水库渗漏的多种状况而有针对的选择好不同的灌浆材料。施工中，常见的有水泥灌浆材料，高分子、普通灌浆材料等几大类。任意一种材料都具备它们本身的优势和劣势。另外，市场上的环氧灌浆材料以及非水溶性聚氨酯材料也具有其自身的特征，拥有粘度较大的特性，但是由于进浆非常困难，也无法保证浆液的扩散区域，同时这种收缩性的材料，经过灌溉后及其容易再次发生渗漏，尽管其材料本身粘结度较高，但是，由于混凝土裂缝的被侵蚀，能否真正的保证良好的粘结系数却并不高。

关于水库放水隧洞裂缝和渗水进行处理，到最终处理完毕，处理裂缝的长度大约为一百来米。于1978年建立的该水库大坝工程，其面临的各种汛期的渗透问题非常严重。该水库蓄水阶段验收领导小组对放水隧洞进行一些验收检查等，放水隧洞裂缝的渗水的防渗堵漏效果非常显著。

四、结束语

综上所述，本篇文章主要阐述了隧洞衬砌混凝土的施工当中，由于各种因素而出现的裂缝问题，也针对其主坝是常规混凝土单曲拱坝，和主坝的混凝土墙的渗漏问题较为严重，在水库的施工建设当中，一旦处于水位较高的情况下，隧洞内部的混凝土由于垂直于水流方向的环向水压而产生的一种渗水裂缝。努力做好此项工作，可以延长结构的使用寿命，从而节约建设经费，提高经济的效益。