水工隧洞襯砌混凝土裂縫的防治及處理

劉旸

摘 要：對(duì)于水工地下隧洞襯砌施工過(guò)程中，裂縫是極為普遍的問(wèn)題，會(huì)導(dǎo)致整體構(gòu)造不一致，影響原有的強(qiáng)度，大大減少了混凝土抵抗?jié)B透的作用，使隧洞發(fā)揮不出原有的效果。所以要研究怎樣才能起到預(yù)防和管理方法，從而達(dá)到隧洞設(shè)計(jì)理念的全面發(fā)展。文章重點(diǎn)講述水工隧洞襯砌混凝土出現(xiàn)縫隙的原由，提出裂縫產(chǎn)生原因以及出現(xiàn)縫隙的補(bǔ)救辦法。

關(guān)鍵詞：水工；隧洞；混凝土；裂縫

1 概述

1.1 水工隧洞襯砌混凝土裂縫分類

水工隧洞襯砌混凝土裂縫主要分為：細(xì)小的表層裂縫和貫穿性的有危害裂縫。

1.1.1 細(xì)微的表面裂縫

布滿在混凝土表層、裂縫的縫隙不大常常屬于表面細(xì)小的裂縫，這種裂縫大體看是沒(méi)有什么規(guī)律性可言的，出現(xiàn)時(shí)也不是僅出現(xiàn)一條；裂縫的縫隙間距非常小，只有1毫米或者不足1毫米；開(kāi)裂的長(zhǎng)度很小，大都體現(xiàn)出閉合、輕微張開(kāi)。實(shí)際上，出現(xiàn)這樣的裂縫時(shí)不用擔(dān)心滲漏問(wèn)題，它對(duì)混凝土的整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性并不會(huì)影響，它只能影響結(jié)構(gòu)的持久性，如果鋼筋被銹跡腐蝕，那么混凝土的抗凍性能會(huì)迅速降低，其結(jié)果是結(jié)構(gòu)被破壞掉。

1.1.2 貫穿性有害裂縫

貫穿性的裂縫會(huì)貫穿整體構(gòu)造，體現(xiàn)在隧洞襯砌混凝土上時(shí)大多都是裂縫的條數(shù)單一，長(zhǎng)度較廣，可貫穿整個(gè)結(jié)構(gòu)斷面，且形態(tài)是張開(kāi)的，裂縫的間距一般是1至5毫米，更為嚴(yán)重的是有時(shí)可以達(dá)到20毫米。裂縫的出現(xiàn)會(huì)蔓延整個(gè)通道，隧洞就會(huì)發(fā)生滲漏，如果不抓緊解決這個(gè)問(wèn)題，那么會(huì)導(dǎo)致局部土體隆起，顆粒群同時(shí)移動(dòng)流失和圍巖淘刷的現(xiàn)象。這種裂縫能造成結(jié)構(gòu)軟弱，影響其穩(wěn)定性和持久性。

1.2 水工隧洞襯砌混凝土裂縫產(chǎn)生的原因

1.2.1 溫度降低形成的收縮裂縫

絕大多數(shù)水工隧洞施工時(shí)是在較深的地層，水泥水化后使里面的溫度逐步且明顯的提高，就算是在冬天施工，隧洞里的溫度也不低，水分的蒸發(fā)使氣體和液體遇冷凝結(jié)，而施工人員在工作時(shí)，只是單對(duì)混凝土表面維護(hù)，沒(méi)有對(duì)混凝土內(nèi)在散熱和施工場(chǎng)地差異所出現(xiàn)的溫度收縮裂縫進(jìn)行處理。伸縮裂縫的出現(xiàn)率很高，它會(huì)影響整個(gè)工程的性能。

1.2.2 外部應(yīng)力效應(yīng)形成的裂縫

水工隧洞、引水洞、導(dǎo)流洞的施工時(shí)間都比較緊迫，而且絕大多數(shù)要挖成洞的要求都很高，想讓襯砌混凝土達(dá)標(biāo)很難；再加上施工作業(yè)的環(huán)境限定，混凝土澆筑和保養(yǎng)時(shí)也不到位，釀成了混凝土達(dá)不到預(yù)期的使用年限。開(kāi)挖支護(hù)作業(yè)通常是距離較短來(lái)回實(shí)行的，要是圍巖種類分辨不清，又選擇了不對(duì)的鋼筋支護(hù)，這樣會(huì)造成圍巖承受力差，出現(xiàn)多次重分布和毛洞變形，并且由于外部力量而使混凝土出現(xiàn)裂縫，這樣的裂縫特別顯眼，它的破壞力也非常嚴(yán)重。

1.2.3 結(jié)構(gòu)裂縫

水工隧洞的地質(zhì)、水文、地質(zhì)情況決定了它的多變性，想要徹底的搞懂有很大的難度，在施工之前，沒(méi)有對(duì)地質(zhì)、地形、水的變化運(yùn)動(dòng)做好充分的了解時(shí)，設(shè)計(jì)人員只能根據(jù)有限的資料來(lái)完成設(shè)計(jì)，根本不清楚工地土地本身性質(zhì)變換，從而使設(shè)計(jì)和施工現(xiàn)場(chǎng)的情況不符。這樣本就不相符的構(gòu)造出現(xiàn)裂痕，不過(guò)裂痕機(jī)理較為理想，所以可控性很高，容易改變。

2 水工隧洞襯砌混凝土裂縫的預(yù)防

水工隧洞襯砌混凝土對(duì)于裂縫的補(bǔ)救工藝和堵漏措施很繁瑣，而且費(fèi)用很大，還會(huì)使混凝土的表面質(zhì)量變差，所以，一定要在施工時(shí)加以防范。

2.1 優(yōu)化混凝土配合比

為了使干燥和溫度所產(chǎn)生的裂縫降低，選料時(shí)應(yīng)注意購(gòu)買質(zhì)量好的混凝土，并且要進(jìn)行多次配比，最終決定出最適合的方案。并且，選擇上等粉煤灰和復(fù)合型效用高的減水劑，水泥使用量越少越好，改變混凝土的和易性，降低混凝土水化熱和干縮。

2.2 加強(qiáng)圍巖變形監(jiān)測(cè)

要對(duì)圍巖變形進(jìn)行仔細(xì)控制，來(lái)防止混凝土因?yàn)閲鷰r所承受的附加力產(chǎn)生裂痕，計(jì)算解析相關(guān)內(nèi)容，就能夠推斷出圍巖能否順利完成收斂變形，按要求準(zhǔn)確襯砌時(shí)間，如此可以減少在圍巖收縮變形時(shí)進(jìn)行混凝土襯砌，大大防治了裂痕的發(fā)生。

2.3 確保倉(cāng)面無(wú)滲水干擾

為了不讓地下水流入混凝土澆筑倉(cāng)面，隧洞襯砌混凝土實(shí)施起來(lái)通常是根據(jù)以疏排滲透地下水的辦法進(jìn)行主要的防御措施。根據(jù)各種狀況的不同，來(lái)選擇解決辦法，比如說(shuō)成股滲出的地下水，使用排水管排出隧洞的方法，就能夠解決滲水留倉(cāng)的危險(xiǎn)。

2.4 合理確定施工工藝

判斷出合理的施工工藝，從混凝土澆筑的攪拌、搬運(yùn)、入倉(cāng)、振搗達(dá)到全過(guò)程、全方位的監(jiān)督檢驗(yàn)，預(yù)防混凝土拌合物攪拌時(shí)間不足、不均勻、振搗不密實(shí)等問(wèn)題，保證混凝土的本質(zhì)。

3 水工隧洞襯砌混凝土裂縫處理

水工隧洞襯砌混凝土?xí)霈F(xiàn)開(kāi)裂的情況，能夠使結(jié)構(gòu)的硬度和整體度不夠完美，也能使抵抗?jié)B水的作用變差，發(fā)生混泥土中的鋼筋生銹，混凝土碳化，從而使隧洞不能發(fā)揮正常效用。所以我們要根據(jù)情況而定，對(duì)出現(xiàn)的裂縫進(jìn)行解決，來(lái)達(dá)到工程要求。

3.1 裂縫處理的方法

針對(duì)混凝土那些有危害的裂縫，用前面所說(shuō)的高滲透改性環(huán)氧漿材應(yīng)用時(shí)，它的范圍較小，如今國(guó)家的發(fā)展與時(shí)俱進(jìn)，科技成果突飛猛進(jìn)，對(duì)于當(dāng)下隧洞襯砌混凝土裂縫的處理提出了一些觀點(diǎn)，需使用的環(huán)氧漿材要具有環(huán)保、延緩老化、適宜溫度裂縫重復(fù)張合的彈性改性的效果。想要把裂縫粘合起來(lái)的要點(diǎn)是開(kāi)槽埋管法、打斜孔埋管法和無(wú)損貼嘴法，其利與弊如表1所示。

3.2 選擇處理漿材

在購(gòu)買灌漿材料時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意材料的可灌性和長(zhǎng)久性。隧洞襯砌混凝土出現(xiàn)的裂縫一般縫隙不大，但對(duì)外部水的張合力很大，漿液不容易裝進(jìn)去，所以想要讓漿材填補(bǔ)性大，又要防止?jié)B透，就要使用那種滲透力強(qiáng)彈性改性的環(huán)氧漿材，常見(jiàn)的有l(wèi)pl、cw和eaa等高滲透改性環(huán)氧漿材。

3.3 無(wú)損貼嘴法處理滲水裂縫

3.3.1 關(guān)鍵技術(shù)

無(wú)損貼嘴法處理滲水裂縫施工一般要經(jīng)過(guò)注漿嘴加工、打磨、沖洗、裂縫描述、貼嘴、封縫、壓風(fēng)檢查、灌漿、注漿嘴清除以及質(zhì)量安全檢查等過(guò)程。在外徑為6mm、長(zhǎng)度大于6cm的銅管一端焊上邊長(zhǎng)為3～4cm、厚度為1.5mm左右的方形鐵片，鐵片中間開(kāi)直徑等于銅管外徑的進(jìn)漿孔，鐵片四周鉆排列整齊的小孔；采用砂輪機(jī)沿裂縫的兩邊各打磨20cm的寬度，除去混凝土上面的雜質(zhì)，來(lái)預(yù)防注漿嘴的粘貼及封縫效果；用高壓沖毛機(jī)沿裂縫開(kāi)口向兩邊沖洗；用刻度放大鏡測(cè)量裂縫寬度，并進(jìn)行詳細(xì)描述；依據(jù)裂縫描述進(jìn)行注漿嘴的布置；貼嘴3h后用堵漏靈膠泥將滲水縫口封堵?。环饪p完成并養(yǎng)護(hù)2h后即可進(jìn)行壓風(fēng)檢查各孔的貫通情況；采用多點(diǎn)同步灌注方式推進(jìn)；灌漿結(jié)束48h后鏟除注漿嘴；灌漿結(jié)束7d后進(jìn)行灌后質(zhì)量檢查。

3.3.2 局部滲水處理

通過(guò)復(fù)灌后還是出現(xiàn)滲水的部位要用嵌縫措施——開(kāi)50毫米×50毫米的卡槽，然后使水管在卡槽內(nèi)牽引出來(lái)，將水排放出去，對(duì)卡槽表面處理干凈。嵌縫后再在表面粘貼寬150mm玻璃絲布防滲，必要時(shí)延伸1.0m左右，待丙乳砂漿封閉7d后再封閉引水管孔。

4 結(jié)束語(yǔ)

盡管隧道襯砌混凝土的開(kāi)裂問(wèn)題解決起來(lái)有些繁瑣，但是，我們?nèi)绻凑宅F(xiàn)實(shí)需要來(lái)進(jìn)行選擇，出現(xiàn)縫隙的情況就會(huì)有所改變，從而預(yù)防裂縫出現(xiàn)。