引水隧洞二次襯砌裂縫防治技術

劉月華

（中鐵十八局集團有限公司　天津　300222）

引水隧洞二次襯砌裂縫防治技術

劉月華

（中鐵十八局集團有限公司天津300222）

在引水隧洞施工中，二次襯砌混凝土裂縫是一個較為普遍的質量問題。針對混凝土裂縫成因，結合工程實際提出一些裂縫的處理方法，對類似工程在提高襯砌混凝土質量和二次襯砌缺陷處理方面有一定的借鑒意義。

引水隧洞二次襯砌混凝土裂縫缺陷處理原因分析防治

1　概述

隨著國家建設發(fā)展，山嶺地區(qū)修建的水利工程越來越多，其中引水隧洞往往占較大比例?，F階段隧洞二次襯砌普遍采用整體式鋼模板臺車，混凝土泵送入模的施工工藝。在施工中，會出現諸如蜂窩麻面、露筋、錯臺、裂縫等質量通病影響混凝土的內在質量和外形美觀，其中尤以隧洞襯砌裂縫較為普遍和比較難處理，有些裂縫對工程實體質量造成隱患，需要采取合理的工程技術措施加以處理，以減少混凝土出現裂縫的數量并降低其危害程度。

作者參與修建的某水利項目引水隧洞工程，主洞全長29.4 km，隧洞圍巖為混合花崗巖，完整性較好，圍巖為Ⅱ、Ⅲ類；隧洞埋深200～300 m，襯砌斷面為馬蹄形，成型斷面寬高均為7.28 m，襯砌厚度根據圍巖類別分為30 cm、40 cm和50 cm三種，混凝土標號為C35。為保證工程質量，減少裂縫對工程質量造成的危害，結合工程實際就裂縫的防治方面提出預防或減少裂縫產生的技術措施。

2　隧洞裂縫的類型

隧洞二次襯砌裂縫主要類型有：干縮裂縫、溫度裂縫、變形裂縫、接茬縫及其他原因造成的裂縫等。

2.1干縮裂縫

混凝土在硬化過程中，由于內外溫濕度變化不均及水分蒸發(fā)不均使凝結膠體干燥收縮產生變形，受到圍巖約束產生應力，當應力超出混凝土的抗拉強度時，就出現干縮裂縫。裂縫為表面性，寬度較細。其走向縱橫交錯，沒有規(guī)律。干縮裂縫成因主要有：

（1）二次襯砌脫模后養(yǎng)護不當，造成混凝土表面水分散失快，體積收縮大，而內部濕度變化很小，收縮也小，因而表面收縮變形受到內部混凝土的約束，出現拉應力，引起混凝土表面開裂。

（2）混凝土表面濕度發(fā)生劇烈變化。

（3）采用含泥量大的砂石骨料配制混凝土。

（4）混凝土澆筑時過度振搗，造成表面形成水泥含量較多的砂漿層。

2.2溫度裂縫

混凝土在澆筑硬化的過程中會產生大量的水化熱，由于混凝土體積較大，導致內外散熱不均勻，外快內慢，使得內外熱脹冷縮的程度不同，這樣混凝土表明會形成一定的拉應力，由此就形成了溫度裂縫。

水利隧洞環(huán)境溫度變化較小，出現溫度裂縫主要與襯砌厚度、水泥品種及用量有關。

2.3變形裂縫

襯砌施工前由于仰拱和邊墻基礎清理不徹底，導致澆筑后的混凝土出現不均勻沉降，在自重和外力作用下發(fā)生變形出現的裂縫。

出現變形裂縫主要是施工時基礎面清理不符合要求造成的。

2.4接茬縫

襯砌施工過程中出現的諸如停電、設備故障等造成混凝土澆筑中斷時間超出混凝土的初凝時間，加之未采取鑿毛、鋪筑砂漿墊層等技術措施，導致新舊混凝土接合處出現明顯分層的接茬縫。

接茬縫的出現主要是澆筑時因發(fā)生意外情況，導致混凝土澆筑不連續(xù)造成的。

2.5其他原因造成的裂縫

在水利工程施工中，有些襯砌洞段未設計防水板、排水管排水措施。在淋、滲水段襯砌施工前，采用阻水灌漿對圍巖進行阻水，由于采用阻水灌漿往往不能將該淋、滲水洞段出水全部封堵住造成在襯砌施工前，仍有少量點滴水、圍巖呈現局部或大面積面滲。在此種情況下，如未采取局部設置排水板、防水板或埋管引排等措施就進行襯砌混凝土施工，往往在脫模后，混凝土表面出現數道不規(guī)則出水裂縫。

出現該裂縫的主要原因是澆筑前未將淋、滲水進行有效封堵或引排，造成出水段混凝土強度偏低，出現薄弱段，隨著侵入水量的不斷增加，最終形成貫穿滲水裂縫。

3　混凝土裂縫成因分析

襯砌混凝土裂縫形成的原因非常復雜，往往是多種不利因素綜合作用的結果。施工原因、材料原因、設計原因及圍巖地質條件等都可能造成二次襯砌混凝土裂縫。

3.1施工操作不規(guī)范

（1）隧洞在開挖施工時爆破成型效果較差，造成襯砌混凝土厚度不勻。（2）未嚴格按照設計要求進行圍巖監(jiān)控量測，造成襯砌施工前，圍巖收斂變形不滿足襯砌要求。（3）澆筑混凝土時振搗不到位，存在漏振現象。也未嚴格按照混凝土分層厚度進行振搗，致使?jié)仓炷琳駬v不密實。

（4）未嚴格按照施工配合比拌制混凝土?？紤]運輸及施工方便拌合用水量過大，造成混凝土水灰比增大。

（5）冬、雨期施工時砂石骨料保溫、防雨措施不到位。

3.2施工原材料及配合比不合理

（1）水泥出現不同批次混用及散裝水泥未等降溫就運至施工現場使用。砂石骨料級配差，含泥量超標等。

（2）部分二次襯砌混凝土有抗凍、抗?jié)B等要求，需要摻加的外加劑種類較多，不同性質的外加劑在做配合比驗證試驗時未經過外加劑匹配試驗驗證。加之進行配合比設計時缺少專業(yè)技術力量的支持，造成配合比設計質量不高，達不到預期效果。

4　二次襯砌混凝土裂縫的防治措施

對出現的而襯砌混凝土裂縫本著具體問題具體研究解決的原則，從施工、設計、地質系環(huán)境因素等諸多方面逐項進行排查，最終分析出裂縫產生的真正原因。并針對裂縫設計情況采取相應工程技術措施加以處治，防止有害裂縫繼續(xù)發(fā)展，影響工程質量。

4.1裂縫調查及后續(xù)觀測

（1）建立裂縫統(tǒng)計臺賬，記錄裂縫位置樁號、出現時間、裂縫長度、寬度及滲漏水情況，在裂縫未處理前指定專人在裂縫出現的90天內，每天檢查一次；超過90天后每10天檢查一次，并做好記錄。

（2）采用裂縫寬度檢測儀檢查出現的裂縫寬度及深度，并結合鋼筋保護層厚度檢測儀器，判定裂縫深度是否穿透鋼筋保護層厚度。

根據裂縫記錄臺賬，對裂縫進行篩選，按照裂縫寬度和深度將裂縫分為淺表裂縫和寬深裂縫兩大類，并制定相應的處治措施。

4.2淺表裂縫處治措施

淺表裂縫：素混凝土襯砌段，裂縫寬度≤0.3 mm，裂縫深度≤1/10襯砌混凝土厚度，裂縫為龜裂或呈細微不規(guī)則狀；鋼筋混凝土襯砌段，裂縫寬度≤0.3 mm，裂縫深度不超過鋼筋保護層。淺表裂縫一般可自愈，不會影響結構物的使用和耐久性。

淺表裂縫采用涂刷水泥基柔性防水材料進行處治，具體步驟為：

（1）使用刷子將裂縫兩側各5 cm、兩端各10 cm范圍內混凝土表面的附漿、薄弱層等清除干凈，隨后用清水沖洗裂縫，使裂縫周圍表面干燥、潔凈。（2）使用砂漿攪拌機現場進行水泥基柔性防水材料攪拌，以充分拌勻為原則。一次柈制時不宜過多，拌制好的漿液須在工藝試驗確定的適用時間內使用完畢。（3）作業(yè)人員使用硬毛刷蘸水泥基柔性防水材料對裂縫處及裂縫兩側各5 cm范圍內進行涂刷，涂刷時不得少于三遍，且每次涂刷時均須上遍涂刷材料干燥后再涂，相鄰兩次涂刷方向應相互垂直，涂刷總厚度不小于1 mm，并將表面抹平。（4）涂刷結束后，應對涂刷裂縫進行養(yǎng)護，養(yǎng)護溫度不得低于5℃，在涂料未硬化前不得澆水養(yǎng)護。

4.3寬深裂縫處治措施

寬深裂縫：素混凝土襯砌段，裂縫寬度＞0.3 mm，裂縫貫穿結構厚度；鋼筋混凝土襯砌段，裂縫寬度0.3 mm～0.4 mm。寬深裂縫為有害裂縫，須采取措施進行處理。

寬深裂縫宜采用灌漿，貼嘴灌漿法或鉆孔灌漿法進行處理，漿液為環(huán)氧樹脂與聚氨酯復合漿材。灌漿前先將裂縫兩側各50 mm打磨平整，用高壓水或空氣對裂縫進行沖洗，保證裂縫敞開，無雜物，裂縫兩邊無粉塵及其他影響粘結效果的污物。

（1）采用貼嘴灌漿法操作步驟

貼嘴間距不低于0.5 m，裂縫交叉點、尖滅點均布置貼嘴。貼嘴時采用定位針穿過進漿管，對準裂縫口插入并將注漿嘴騎縫壓入混凝土面，拔出定位針時，以不粘附嘴膠為合格。否則，須重新清理裂縫并貼嘴。

（2）采用鉆孔灌漿法操作步驟

鉆孔間距 0.3～0.5 m，完成后用高壓水沖洗。對于豎向裂縫應自下而上、由深到淺進行；對于水平裂縫灌漿應由里向外，自一端向另一端進行。灌漿時，應按照0.05 MPa逐級提高灌漿壓力，當達到0.5 MPa壓力且裂縫部位不再吸漿或吸漿量小于0.1 L/min時，再換灌臨近未出濃漿或未出漿的鉆孔，待最后一個孔嘴灌漿量小于0.03 L/min時，再持續(xù)灌注10 min可結束灌漿。裂縫灌漿處理效果可采用壓水試驗進行驗證，試驗壓力控制在0.3 MPa，穩(wěn)定10 min即為合格。

5　裂縫預防措施

5.1提高設計質量

在工程前期做好地質勘測，為工程提供詳盡的地質系水文資料。對軟弱圍巖和滲水洞段，在設計時就有完善的處治方案。

5.2加強進場材料質量控制

二次襯砌施工前時嚴把進場材料質量。保證進場的水泥、砂石料、摻加料和外加劑等材料符合設計和規(guī)范要求，試驗人員做好配合比設計，保證襯砌混凝土質量。

5.3加強施工現場質量控制

施工時應做好相關技術交底工作，按照指定的施工工藝，規(guī)范操作。脫模后及時噴灑養(yǎng)護劑或噴淋清水進行養(yǎng)護。

5.4及時進行回填灌漿

對于需在二次襯砌后進行回填注漿的，在混凝土強度達到設計要求時，及時進行拱頂部回填灌漿，可減少隧洞拱頂部位滲水裂縫的產生。

6　結語

引水隧洞二次襯砌混凝土裂縫是較為普遍的現象，對于混凝土裂縫要認真分析、區(qū)別對待，采用合理的措施進行處理。在施工中有針對性的提前采取措施來預防裂縫的出現，保證隧洞襯砌質量。本工程就襯砌出現的裂縫采取相應的技術措施進行處理，在工程后續(xù)施工的二次襯砌裂縫尤其是寬深裂縫數量明顯減少，處理過的裂縫經過檢測也取得了良好的效果，對類似工程在二次襯砌裂縫防治方面具有一定借鑒意義。

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[4]關樹寶.隧道工程施工要點集[M].北京.人民交通出版社.2003

Prevention and Control Technology for the Secondary Lining Crack of Diversion Tunnels

LIU Yue-hua
(China Railway 18th Bureau Group Co.,LtdTianjin300222China)

In the diversion tunnel construction, the secondary lining concrete crack is a common quality problems. Aiming to the cause of concrete cracks and connecting with the engineering practice, this paper brings forward some methods for treating the problem of cracks, which is of great referential value for improving the quality of lining concrete and treating the defect of secondary lining.

water diversion tunnelsecondary liningconcrete crackdefects treatmentreason analysis prevention and control

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1673-1816(2015)04-0042-04

2015-10-14

劉月華（1980-），女，山東聊城人，本科，工程師，研究方向隧道工程。