水工隧洞混凝土裂縫分析及加固研究

劉軍佐

【摘要】水工隧洞不是天然而形成的，是在巖石、土體中挖掘而成的，有輸水、灌溉、導(dǎo)流及發(fā)電等作用，水工隧洞有兩種，即有壓和無(wú)壓隧洞。想要確保圍巖的穩(wěn)定性，需要合理進(jìn)行支護(hù)和襯砌。襯砌要具有防滲、沖刷的特征，這樣才能達(dá)到運(yùn)行的基礎(chǔ)要求，使圍巖不受溫度、大氣等不利因素的局限。但從目前水工隧洞的現(xiàn)狀來(lái)看，往往會(huì)受客觀因素及施工人員操作不當(dāng)?shù)纫蛩氐木窒?，使得水工隧洞的襯砌效果不佳。經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題有“麻面、色差、裂縫”等等，本文對(duì)水工隧洞中混凝土的裂縫問(wèn)題進(jìn)行了探討，提出了有效的預(yù)防及加固措施。

【關(guān)鍵詞】水工隧洞；混凝土；裂縫原因；加固

裂縫是水工隧洞襯砌施工中最常出現(xiàn)的問(wèn)題之一，此問(wèn)題的存在會(huì)使得隧洞的整體構(gòu)造不統(tǒng)一，降低原來(lái)的強(qiáng)度，使得混凝土抗?jié)B的作用降低，難以將隧洞原有的積極作用發(fā)揮出來(lái)。所以，本文對(duì)其預(yù)防和管理方法的研究十分關(guān)鍵，唯有如此才能確保今后水工隧洞的設(shè)計(jì)理念得到可持續(xù)的發(fā)展，淋漓盡致發(fā)揮水工隧洞的積極作用。

一、水工隧洞混凝土裂縫類(lèi)型

1、細(xì)微性的表面裂縫

細(xì)微性表面裂縫是一種常見(jiàn)的水工隧洞襯砌混凝土裂縫類(lèi)型，此裂縫類(lèi)型一般沒(méi)有規(guī)律性可循，常存在多條裂縫同時(shí)出現(xiàn)的情況，裂縫長(zhǎng)度短、深度淺（不超過(guò)1mm），以閉合或略微張開(kāi)的狀態(tài)呈現(xiàn)。此裂縫不會(huì)導(dǎo)致滲漏，對(duì)混凝土的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性無(wú)影響，但卻會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)耐久性產(chǎn)生影響，會(huì)逐漸銹蝕鋼筋，降低混凝土的抗凍性，致使結(jié)構(gòu)被嚴(yán)重破壞。

2、貫穿性的有害裂縫

貫穿性裂縫類(lèi)型一般會(huì)作用于整個(gè)結(jié)構(gòu)面，與細(xì)微性裂縫相反，在隧洞襯砌混凝土中出現(xiàn)的裂縫較少，但卻具有長(zhǎng)度長(zhǎng)、深度深及寬度寬（1-5mm或高于20mm）的特點(diǎn)，會(huì)貫穿于整個(gè)結(jié)構(gòu)斷面，形成貫穿性的通道，會(huì)導(dǎo)致隧洞出現(xiàn)嚴(yán)重的滲漏問(wèn)題，如果不能有效治理與預(yù)防，會(huì)出現(xiàn)流土或圍巖淘刷現(xiàn)象，這對(duì)于其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與耐久性都十分的不利。

二、產(chǎn)生的原因及預(yù)防分析

1、材料選擇和管理方面

原材料的質(zhì)量如何直接會(huì)影響工程的整體質(zhì)量，目前工程中選擇原材料和管理方面常會(huì)存在問(wèn)題，如水泥的選取和實(shí)際工程需求不相符合；水泥在運(yùn)輸中沒(méi)有得到防潮保護(hù)，沒(méi)有檢驗(yàn)便投入使用；粗細(xì)骨料的搭配不合理，總是存在含泥量大、片狀顆粒物質(zhì)含量多或有害物質(zhì)過(guò)多等情況；不同季節(jié)對(duì)各材料的儲(chǔ)存方式不合理，并未采取降溫與保溫措施，等等。所以，想要提升水工隧洞的施工質(zhì)量，就需要對(duì)原材料進(jìn)行合理選擇與管理。選擇水泥時(shí)需要堅(jiān)持低發(fā)熱量的原則，在運(yùn)輸時(shí)要做好防潮準(zhǔn)備與全面的運(yùn)輸準(zhǔn)備，避免任何雜物的混入。運(yùn)輸裝修時(shí)需要對(duì)水泥的品種、標(biāo)號(hào)、出廠日期及編號(hào)等進(jìn)行區(qū)分，進(jìn)行合理的裝修，并做好便于區(qū)分的標(biāo)志，確保不出現(xiàn)任何的混淆情況。對(duì)于各材料質(zhì)量的控制需要從材料原地和檢驗(yàn)兩方面進(jìn)行，如上文提到的粗骨料，需要對(duì)其含水率、含泥率及顆粒級(jí)別等進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)于檢測(cè)不達(dá)標(biāo)的材料，需要馬上對(duì)其進(jìn)行清除，并做好詳細(xì)的記錄。對(duì)于粗骨料的溫度更好控制與管理好，不妨采取搭棚、冷卻等方式控制混泥土溫度。合理?yè)饺敕勖夯?、膨脹劑等，提升混凝土的抗?jié)B、裂度，使混凝土的質(zhì)量更加的均勻密實(shí)。

2、隧洞開(kāi)挖方面

對(duì)于水工隧洞而言，有的隧洞開(kāi)挖的輪廓不完整，常會(huì)存在超挖或者欠挖的情況，超挖和欠挖部位由于襯砌或支立鋼拱架等情況都會(huì)形成混凝土裂縫的情況。尤其是有些水工隧洞工程在開(kāi)挖的過(guò)程中，由于底板澆筑前未清理出新鮮的巖石，會(huì)存在清基不徹底而導(dǎo)致浮渣等沉積材料存在的問(wèn)題，導(dǎo)致底板混凝土和巖石間有軟弱夾層，局限了其彈性抗力作用的發(fā)揮，導(dǎo)致裂縫的頻繁出現(xiàn)。針對(duì)上述種種問(wèn)題，需要科學(xué)進(jìn)行洞段測(cè)量，避免超挖與欠挖情況的存在，提升爆破水平及成效，加大力度對(duì)相關(guān)技術(shù)人員的培訓(xùn)。同時(shí)，施工單位在巖基面清理時(shí)要在倉(cāng)面兩側(cè)的5m外做好圍擋措施，確保各雜物沒(méi)有機(jī)會(huì)進(jìn)入到倉(cāng)面中。對(duì)倉(cāng)面的內(nèi)巖面、噴混凝土的表面、底板表面等進(jìn)行高壓性水沖洗，之后在進(jìn)行深入的抽排積水。此外，對(duì)于混凝土襯砌洞段需要進(jìn)行超前與局部相結(jié)合的處理措施，確保開(kāi)挖處于到位狀態(tài)。此外，對(duì)于擴(kuò)挖的洞段要進(jìn)行多層次的測(cè)量與核實(shí)，用鮮艷顏色的漆將擴(kuò)挖的位置及厚度標(biāo)記好，采取爆破及破碎相結(jié)合的方式，之后按照每倉(cāng)3個(gè)斷面的復(fù)核方式。鋼筋綁扎后需要業(yè)主、監(jiān)測(cè)單位及施工單位利用精準(zhǔn)性較高的卷尺對(duì)襯砌的厚度進(jìn)行詳細(xì)的測(cè)量，對(duì)于某欠挖部位，施工單位需要利用風(fēng)鎬鑿除的方式進(jìn)行復(fù)性處理。

除了上述兩種原因及預(yù)防對(duì)策外，還存在漏振、振搗不足或過(guò)振問(wèn)題，對(duì)此，需要施工單位對(duì)于每個(gè)作業(yè)過(guò)程都要選擇經(jīng)驗(yàn)豐富的管理人員進(jìn)行管理，避免施工人員隨意施工情況的出現(xiàn)。同時(shí)對(duì)澆筑面的實(shí)情進(jìn)行分析，合理優(yōu)化工藝，嚴(yán)格遵循施工步驟，以達(dá)到合理振搗，提升混凝土密實(shí)度；此外還存在外加劑種類(lèi)和用量不合理及養(yǎng)護(hù)不達(dá)標(biāo)等問(wèn)題，需要針對(duì)實(shí)際問(wèn)題采取有效對(duì)策。

三、加固措施

對(duì)水工隧洞混凝土的加固方法可以選擇三種方式。第一，擴(kuò)大截面加固方式。此種方式是通過(guò)植筋加固技術(shù)在新形成的混凝土結(jié)構(gòu)中植入鋼筋，以此來(lái)達(dá)成提升結(jié)構(gòu)物承載力及確保新舊混凝土結(jié)構(gòu)連接的目的；第二，外包剛加固方式。此方式能確?；炷两Y(jié)構(gòu)的變形率，將鋼板的抗拉強(qiáng)度作用發(fā)揮出來(lái)，使兩者融為一體，提升加固后構(gòu)件的抗壓、抗彎及抗剪力；第三，預(yù)應(yīng)力加固方式。此種方式的加固主要依靠施加預(yù)應(yīng)力拉桿加固和施工預(yù)應(yīng)力的支撐加固。

總結(jié)：

水工隧洞的開(kāi)裂問(wèn)題十分的復(fù)雜，但是為了將水工隧洞的積極作用發(fā)揮出來(lái)，需要對(duì)導(dǎo)致混凝土裂縫的各因素進(jìn)行分析，針對(duì)實(shí)際問(wèn)題采取有效的預(yù)防及加固措施，最大限度降低水工隧洞的裂縫率。

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