水工隧洞衬砌混凝土产生裂缝的原因与方案

【摘要】水工隧洞通常都会设置相应的支护和衬砌来保证围岩的稳定性和安全性，如果衬砌混凝土产生裂缝，必然会导致结构承载力和抗渗性能的下降，从而影响隧洞的正常使用。本文对水工隧洞衬砌混凝土裂缝的成因进行了分析，并提出了相应的预防和治理措施。

【关键词】水工隧洞；衬砌混凝土；裂缝；原因；防治

前言

水工隧洞的功能包括了灌溉、发电、导流等，根据实际施工情况的不同，可以将其分为无压隧洞和有壓隧洞。隧洞通常都会设置相应的衬砌，确保其能够满足水流冲刷、水压以及防渗等方面的要求。但是在实际施工中，受各种因素的影响，衬砌混凝土可能会产生裂缝，影响其正常使用。

1 水工隧洞衬砌混凝土裂缝成因

1.1材料原因

原材料对于工程质量的影响是显而易见的，在水工隧洞衬砌混凝土施工中，原材料的质量与混凝土裂缝的形成有着直观的联系。如果施工单位没有重视对于原材料的质量控制，导致水平品种选取不当、存在受潮变质问题，或者粗细骨料级配不合理，泥沙含量超标，又或者没有重视材料的存放管理，都可能会导致其出现质量问题。

1.2配比原因

水工隧洞工程本身的工作环境相对特殊，衬砌混凝土容易受到地质地形以及气象水文条件的影响，耐久性无法保障，在这种情况下，需要做好混凝土配比设计。但是现阶段，在部分水工隧洞施工中，技术人员在进行混凝土配比设计时，缺乏对于拌和站称量系统的定期校定，也没有对投料顺序进行合理安排，在混凝土拌和过程中存在着盲目加水的情况，导致混凝土整体的性能无法保障[1]。

1.3基础原因

在水工隧洞中，部分施工段由于成型轮廓较差，存在着欠挖或者超挖的问题，在衬砌混凝土施工后，欠挖部分会出现衬砌不均匀的问题，超挖倒悬部分则可能不密实，继而导致裂缝的产生。另外，也有部分隧洞在底板浇筑前，没有做好清基工作，使得在岩层和底板混凝土之间存在软弱夹层，不均匀的衬砌荷载很容易引发结构开裂。

1.4振捣原因

在衬砌混凝土振捣施工环节，容易出现漏振或者振捣不足的问题，分析原因，一是因为在施工中采用了钢模板台车，下料时无法对台车的下料窗口进行充分利用，存在着混凝土下料不均匀的问题；二是下料过高引发的分成厚度偏大，骨料分离使得振捣无法达到预期效果，混凝土密实度不足；三是下料窗口距离过大，在使用软轴振捣器的情况下，无法有效振捣，或者模板强度没有达到设计要求，导致施工人员不敢进行振捣。

1.5养护原因

养护不当会直接影响混凝土的施工质量，在部分水工隧洞工程施工中，由于工期紧任务重，存在着提前脱模或者养护时间不足的问题，使得混凝土在温度或者收缩应力的影响下出现开裂问题。

2 水工隧洞衬砌混凝土裂缝预防

2.1注重材料管控

应该高度重视选材工作，从水工隧洞施工的具体需求出发，选择发热量较低的水泥，做好质量检验和运输管理，依照出场日期和标号对水泥进行分别存放。在材料入场前，需要做好必要的质量验收工作，淘汰其中存在的不合格产品；对于已经入场的材料，在使用前还应该进行抽检，看其在存放过程中是否存在变质问题，如果发现材料质量不达标，需要及时清除避免误用。在混凝土配合环节，可以适当加入粉煤灰，减少水泥用量，对混凝土的和易性进行改善，提升其质量[2]。

2.2强化配比设计

应该通过相应的试验，对混凝土配比进行合理设计，严格依照配料单的要求进行下料操作，定期校核拌和站称量系统，对误差进行纠偏。应该依照混凝搅拌机的类型及混凝土的稠度、性能，对拌和时间进行确定。针对施工中存在的冷缝问题，应该加强对于施工设备的管控，保证混凝土浇筑施工的连续性，避免出现断续浇筑的情况。如果由于特殊原因导致混凝土浇筑间隔过长，则需要在结合面做好相应的处理工作，提升混凝土的浇筑质量。

2.3做好隧洞清基

在施工环节，应该做好必要的测量工作，对欠挖和超挖的问题进行严格控制。在对岩基面进行清理时，要求施工单位必须在两侧5m左右的位置，设置相应的围挡，避免杂物和水进入其中。在完成基底清理后，需要做好排水工作，重视衬砌段的超前处理和局部加固，保证施工的效果。

2.4优化振捣施工

对于振捣原因引发的混凝土裂缝，应该优化施工管理，安排专业的技术人员进行指导，避免随意振捣的情况。需要从浇筑面的实际情况出发，对施工工艺进行改善，对施工流程进行规范，确保振捣施工的合理性，避免漏振或者过振的现象。

2.5重视养护管理

应该重视混凝土的养护管理，待混凝土强度达到一定标准后才能进行脱模，然后喷涂相应的养护剂或者浇水养护，保证养护时间足够，不能出现为赶工期而随意缩短养护周期的情况。

3 水工隧洞衬砌混凝土裂缝治理

针对已经存在的裂缝，需及时进行治理，避免裂缝的扩大。一般情况下，衬砌混凝土裂缝的处理方法有几种，一是开槽埋管法，施工相对简单，但是会对原本的混凝土结构造成较大的破坏，而且开槽位置很难完全修复；二是斜孔埋管法，操作灵活，可以根据裂缝的具体情况选择打孔角度，实用性较强，不过对于浆液的损耗较大，而且细微粉尘可能会堵塞裂缝，影响灌浆的质量；三是无损贴嘴法，不需要进行钻孔操作，没有孔容耗浆问题，可以更好的找准裂缝的走向，在降低成本的同时，也不会对原本的混凝土结构造成损伤，不过渗水缝隙位置的贴嘴是施工的难点。在浆材进行选择时，应该强调耐久性和渗透性，比较常见的有EAA、LPL等高渗透改性环氧浆材。而在灌浆处理后，如果发现依然存在有渗水问题，则可以采用相应的嵌缝措施，将水引出后，于嵌缝表面粘贴玻璃丝布防渗，以丙乳砂浆进行封闭处理[3]。

4 结语

总而言之，在水工隧洞衬砌混凝土施工中，裂缝的类型众多，诱发因素也是多种多样，要求技术人员根据裂缝产生的原因，采取针对性的预防措施，做好裂缝的处理，切实保证工程的整体质量和使用安全。

参考文献：

[1]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）：111-113.

[2]李财辉.水工隧洞衬砌混凝土裂缝的防治及处理[J].福建建材，2013，（11）：67-68.

[3]王晓勇.水工地下隧道衬砌混凝土渗水裂缝处理[J].中国水运月刊，2011，11（10）：251-252.

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