隧洞衬砌混凝土渗水的缺陷预防及处理措施

秦水朝

(河南省南水北调中线工程建设管理局，河南 郑州 450008)

0 引言

隧洞混凝土衬砌一般存在施工缝洇湿、伸缩缝渗水、顶拱裂缝渗水，个别底拱局部凹坑、侧墙混凝土局部产生橘皮等现象。上述缺陷发生后，均应认真总结逐环节分析缺陷产生的原因，提出相应的改进预防措施，及时进行缺陷处理，会达到较好效果。

1 隧洞底拱混凝土衬砌施工缺陷

在隧洞底拱混凝土衬砌施工时，最容易产生的工程质量缺陷是底拱混凝土表面气泡多和局部混凝土凹坑现象。采取措施是在浇筑隧洞底拱混凝土时，严格控制好下料厚度。首先，浇筑混凝土至底拱上部 20 cm左右，振捣密实；其次，在铺上层混凝土前，由于下层混凝土中水泥已水化，在第1次振捣混凝土时附着在底拱模板表面气泡内压已消失且极易破裂，因此对下部混凝土采用二次振捣法可以消除混凝土气泡，实践证明效果明显。底拱混凝土模板拆除后形成的凹坑，往往是下料顺序和振捣不正确所致，若采取自底拱两端向中间下料振捣的顺序施工，在振捣混凝土过程中会产生泌水现象，若泌水集中在底拱模板下部，无论如何振捣混凝土，泌水也无法排出，混凝土中水泥经水化后即形成凹坑，消除凹坑措施即可改变下料振捣混凝土顺序消除，底拱混凝土下料振捣应从隧洞下游端向上游端一次下料振捣推进，可将泌水向底拱上游端赶排，同时在隧洞底拱模板最底部位设置3个观察孔，可随时观察底拱混凝土浇筑情况，可提前消除质量隐患，确保混凝土密实。

2 隧洞洞身两侧局部混凝土表面呈橘皮状

在浇筑洞身两侧混凝土时，一般在模板上呈梅花形布设混凝土下料孔，采用混凝土输送泵泵送混凝土入仓，为保证隧洞两侧混凝土对称下料，均衡上升，作业工人需频繁拆卸安装混凝土输送泵管，劳动强度大，在现场监管不到位的情况下，作业人员往往是输送泵软管放置在一个下料孔长时间下料，同时采用振捣棒插入下料孔赶料，由于混凝土坍落度较大，在仓内自由流动，当遇到特殊情况，如堵管等问题，致使已入仓混凝土初凝，再使用混凝土振捣器赶料致使混凝土表面出现橘皮现象。避免措施：加强管理，旁站值班到位，严格按照施工方案下料振捣，避免偷工现象发生。

3 隧洞施工缝渗水

隧洞混凝土衬砌施工时，一般在对应隧洞圆心角100°部位设置施工缝。在浇筑隧洞洞身两侧混凝土前，首先，必须对施工缝处混凝土进行凿毛或者冲毛处理，尤其是该仓两端橡胶止水带部位，浇筑相邻仓位侧墙和顶板混凝土时沿堵头模板缝淌至施工缝处的砂浆必须无条件全部清除干净，同时施工缝处混凝土表面乳皮应清除干净露出石子表面，否则，施工缝处和施工缝与伸缩缝相连接部位容易渗水。其次，在浇筑洞身侧墙混凝土前，对施工缝表面必须洒水湿润，洒水应均匀，无明水，如洒水不均或者有明水，则施工缝处易渗水。最后，施工缝洒水湿润后，务必使用高于隧洞混凝土强度一个等级的砂浆均匀铺设在施工缝部位，厚度易为2～3 cm，并及时铺筑混凝土进行覆盖，否则施工缝处易渗水。

4 隧洞顶拱伸缩缝渗水

经总结存在如下 5 种情况：一是橡胶止水带周边部位混凝土振捣不密实；二是橡胶止水带固定不牢，浇筑混凝土时橡胶止水带向洞内侧发生折压变形；三是橡胶止水带热熔焊接不牢固、发生断裂；四是浇筑混凝土时橡胶止水带中心空腔发生错位，未采取相应处理措施，橡胶止水带撕裂破坏；五是固定橡胶止水带时，人为在止水带上打孔损坏。

4.1 橡胶止水带周边混凝土振捣不密实

伸缩缝处橡胶止水带周边混凝土不密实有2种情况，一种情况是泵送混凝土入仓上料孔距伸缩缝距离较大，且洞身两侧混凝土未浇筑到位，采用距伸缩缝最近部位模板顶部入仓孔长时间下料，混凝土向洞身部位流动，混凝土不易到达伸缩缝处，致使混凝土泌水或山体渗水到达橡胶止水带部位聚集，从而使橡胶止水带周边混凝土不密实，一般要求进料孔≤1 m，最好在 60 cm左右。另一种情况是封拱时间较长，且未及时用附着式振捣顶拱混凝土，致使距伸缩缝部位进料孔周边混凝土如火山口一样堆积初凝，待其他部位混凝土充满后，已初凝的混凝土块被推移至伸缩缝部位，致使橡胶止水带发生折压，橡胶止水带并发生向下变形，止水带周边混凝土不密实，从而形成伸缩缝渗水。预防措施为：在浇筑顶拱混凝土时每30 min左右开启一次附着式振动器，让顶部进料孔周边混凝土及时坍落流动，杜绝产生混凝土初凝块；但是，采用附着式振动器振动顶拱时不得长时间开启附着式振动器，以防混凝土中粗骨料下沉堆积影响混凝土正常流动，从而造成顶拱空洞现象发生。

4.2 伸缩缝处橡胶止水带固定

在浇筑之前，应首先对伸缩缝处橡胶止水带进行固定处理，采用耐锈蚀耐老化材料制作成长8 cm U型橡胶止水带固定卡，一端焊接在钢筋上将橡胶止水带固定牢固，避免自流混凝土使橡胶止水带发生翻转变形，失去止水功能。

4.3 橡胶止水带热熔焊接连接

隧洞伸缩缝处一般设置环形橡胶止水带，在橡胶止水带接头部位采用热熔焊焊接，焊接时一定使用专用焊接工具，焊接前先做焊接试验，确定热熔焊焊接温度、焊接时间和焊接抗拉强度试验等参数。电加热法焊接橡胶止水带时一定要按照相关焊接试验参数实施焊接，焊接后抗拉强度不得小于母材抗拉强度的80%。

4.4 橡胶止水带中心偏离处理

在浇筑隧洞混凝土过程中，伸缩缝处橡胶止水带极易发生移位。当拆除堵头模板后发现橡胶止水带中心空腔发生偏离不在伸缩缝中央时，首先将橡胶止水带偏离部位端头混凝土凿毛，然后采用丙乳砂浆修正使橡胶止水带空腔部位处于伸缩缝中心位置，让橡胶止水带真正起到伸缩变形作用，杜绝橡胶止水带发生撕裂破坏现象。

5 隧洞顶拱衬砌混凝土裂缝渗水

隧洞顶拱混凝土一般在 2个时段发生裂缝。第一时段为：隧洞混凝土衬砌施工完成 15 d后，隧洞顶部混凝土发生裂缝，然后向洞身两侧呈环状逐渐延伸。第二时段为：有压隧洞在通水后发生裂缝，针对此两种情况，施工期间加强过程控制，确保灌浆质量和入仓混凝土坍落度控制，当入仓混凝土坍落度<90 mm时，混凝土流动性明显降低，虽然勉强可用混凝土输送泵送入仓，但在顶拱混凝土封拱施工过程中极易造成两进料孔之间混凝土衬砌厚度严重不足。靠后期灌浆充填弥补，当隧洞内水压力增大时，顶拱混凝土产生裂缝。总之，隧洞侧墙及顶拱混凝土衬砌施工时，应在堵头模板部位开设一个 30 cm×20 cm观察孔，安排专人不定时观察仓内混凝土情况，发现隐患及时排除可有效减少混凝土裂缝的发生。

6 隧洞回填灌浆

隧洞回填灌浆是隧洞施工中的最后一道工序，灌浆质量的好坏对隧洞是否发生裂缝起关键作用，控制好灌浆质量至关重要。隧洞衬砌混凝土达到设计强度后才能开展隧洞回填灌浆施工，必须严格按照灌浆顺序自下游至上游、由低处到高处进行回填灌浆作业，确保隧洞顶拱所对应圆心角 120° 范围内回填灌浆密实。无论是回填灌浆孔，还是回填灌浆检查孔，在开始灌浆之前必须对每孔逐一检查，确认灌浆孔是否穿过洞身混凝土衬砌厚度，特别是检查孔的检查尤为重要，切实确保回填灌浆密实，不留空隙。

7 隧洞裂缝渗水灌浆处理

大体上分为2种情况，一种情况是对隧洞混凝土裂缝不做处理，让混凝土中水泥析出的钙质对缝隙自动弥合，但时间较长；另一种情况是对裂缝实施灌浆处理，灌浆又分为化学灌浆和水泥灌浆。

8 结语

隧洞混凝土衬砌施工质量控制关口应前移，措施到位，提前做好工程质量缺陷预防是关键。进场人员培训交底必须到位，层层做好交底工作。施工期间，生产工人严格按照操作规程作业，杜绝偷工现象发生；施工单位应落实好“三检制”，杜绝流于形式；监理工程师做好旁站监理工作，杜绝滥竽充数，出工不出力；建管人员检查指导督导到位，杜绝走马观花，形式主义；层层把关、层层落实质量责任制，可大量减少隧洞混凝土衬砌裂缝发生。