水工隧洞全斷面襯砌的質量問題及處理措施研究

仉新日 蒲金山 袁木林

摘 要：本文通過圓形水工隧洞在吉林省中部城市引松供水工程的應用實例，研究總結水工隧洞全斷面襯砌中容易出現的蜂窩麻面、裂縫等問題，并從原材料、施工工藝、混凝土養護等方面提出合理的處理措施，為圓形水工隧洞襯砌的施工技術提供一定的參考意見。

關鍵詞：隧洞；襯砌；質量；措施

由于我國水資源地區分布不均，水資源短缺已嚴重影響了部分區域經濟發展水平。近年來，引水工程的興建，如南水北調工程、吉林引松工程等等，為水資源短缺提供了重要保障。隨著引水量的需求及施工技術的發展，大口徑圓形隧洞也逐步應用到工程實際中去，同時，大口徑混凝土本身水化熱較多，圓形全斷面襯砌澆筑過程中產生的氣泡不易排出，圓形隧洞全斷面襯砌所產生的質量問題也暴露出來，本文通過工程實例經驗，對襯砌的質量問題及預防處理措施進行了研究總結，為大口徑圓形水工隧洞全斷面襯砌的施工技術提供一些參考意見。

1 大口徑圓形水工隧洞全斷面襯砌技術在吉林引松工程的應用

吉林引水工程是從第二松花江豐滿水庫引水至吉林省中部地區，從而解決中部地區水資源不足的情況。其中隧洞開挖直徑為7.9m，襯砌厚度根據圍巖類型的不同由20cm-40cm不等，襯砌模板為全圓型鋼模，12m作為單元工程（一倉12m）。通過現場觀察統計，該工程混凝土襯砌施工的主要問題是表面出現蜂窩麻面和裂縫，對混凝土的強度及表面質量、滲水性等方面有不同程度的影響。

2 蜂窩麻面產生原因

（1） 混凝土振搗不充分、局部漏振或過振[1]。

對于大口徑、長跨度的襯砌模板，對于模板的剛度具有嚴格要求，為滿足設計剛度要求，下料口（振搗棒插入口）的數量相對小口徑、短跨度的水工隧洞較少，模板在設計上會有振搗死角。澆筑混凝土過程中可能會摻入氣體，在模板死角欠振和漏振的位置就不能順利排出，而過振則容易使混凝土中細小氣體重新組合，產生大氣泡或導致粗骨料下沉，產生離析現象。

（2） 水灰比不合理[2]。

水灰比偏大，水泥砂漿的濃度降低，流動性加大，自由水及薄膜結合水較多，因此產生水泡的幾率比較大。隨著混凝土凝結硬化，水分蒸發，混凝土骨料之間也會產空隙，存在氣泡或者裂縫，從而降低混凝土的強度。

（3） 脫模劑涂刷不均勻。

脫模劑涂刷不均勻或模板清洗不干凈，導致混凝土粘貼到模板壁上，脫模后表面粗糙。

（4） 混凝土的骨料級配不合理。

根據級配密實原理，在施工過程中.材料級配不合理，粗骨料偏多、大小不當，碎石中針片狀顆粒含量過多，以及生產過程中實際使用砂率比試驗室提供的砂率偏小，這樣細粒料不足以填充粗粒料空隙，導致粒料不密實，形成自由空隙，為氣泡的產生提供了條件。

（5） 外加劑選擇不合理。

外加劑可以與水泥在攪拌過程中發生反應，產生大量氣泡上浮，由于襯砌型式為圓形全斷面襯砌，氣泡不易排出，氣泡在仰拱及頂拱位置容易聚集，在混凝土拆模后表面產生蜂窩現象。

3 蜂窩麻面的控制措施

3.1原材料方面

（1）水泥入場前做好充分的調查、試驗，選擇高質量、大品牌的水泥原料，嚴禁不合格水泥入場。

（2）對外加劑進行嚴格控制，選擇引氣氣泡較小較少的外加劑，防止外加劑與水泥發生反應，振搗時產生大量氣泡，影響混凝土質量。

（3）嚴格控制骨料級配，細骨料以中砂為宜，粗骨料以卵石為宜，選擇合適的骨料級配，粒徑過大或者過小都會影響混凝土泵送能力，導致堵管，因此骨料的選擇需嚴格按照試驗結果控制。

（4）嚴格控制水灰比，混凝土攪拌過程中，用水量偏大會導致自由水過多，占用膠體與骨料的接觸面積，混凝土已產生氣泡及裂縫；用水量偏小會導致混凝土和易性降低，不利于攪拌，使混凝土分層。

3.2 施工工藝方面

（1）如果發生混凝土攪拌過程中和易性不好的情況，要采用振搗等方式，不能隨意加水，導致水灰比增大。

（2）每次混凝土脫模后要進行模板的清洗，保持模板干凈。

（3）使用符合要求的脫模劑，禁止使用地溝油等代替，脫模劑涂刷要均勻。

（4）根據模板的型式選擇適宜的振搗設備，盡量避免振搗死角，嚴防出現混凝土的欠振、漏振和過振現象。

4 裂縫產生的原因

（1）混凝土澆筑中斷。

混凝土澆筑過程中由于堵管等原因造成澆筑中斷，再次澆筑時時間已超過了混凝土初凝時間，下層混凝土開始凝固，兩層混凝土接縫未及時有效的處理，導致冷縫的產生。

（2） 混凝土表面水分蒸發。

襯砌模板拆除后，表面的混凝土處的水會隨著化學反應溫度上升而消失，隨著水化熱的上升，混凝土表面就會出現一定的收縮裂縫。

（3） 混凝土水灰比偏大。

混凝土水灰比偏大，導致自由水及薄膜結合水較多，澆筑過程中自由水先附著于骨料，膠凝材料與骨料粘結面較少，粘結力下降，在混凝土凝結硬化過程中容易產生裂縫。

5 裂縫的控制措施

（1）控制混凝土和易性及泵送能力。

控制混凝土和易性及泵送能力，避免造成堵管現象，導致混凝土澆筑中斷，若發生澆筑中斷情況，需及時對上層已初凝的混凝土進行處理，避免產生冷縫現象。

（2）調整混凝土拆模后的保溫和養護措施。

調整混凝土拆模后的保溫和養護措施，延緩升降溫速率，混凝土減低用水量，增加混凝土的和易性，可采用鋪設塑料薄膜、散水等方式養護，為保證襯砌表面濕度，要對混凝土表面采用灑水養護，養護用水溫度低于混凝土表面溫度時，二者溫差不得大于15℃。

6 結語

大口徑全斷面水工隧洞襯砌由于結構形式及施工工藝特殊，相對馬蹄形、分段襯砌的隧洞更易產生蜂窩、麻面、氣泡、裂縫等問題，本文從原材料、施工過程控制等方面原因進行了分析研究，并提出了相應的質量控制措施，為減少水工隧洞襯砌容易出現的質量問題提供一些參考意見。

參考文獻：

[1]劉月華.引水隧洞二次襯砌裂縫防治技術[J].石家莊鐵路職業技術學院學報，2015，04：42-45.

[2]肖海暉.輸水隧洞二次襯砌混凝土裂縫產生原因和控制措施[J].山西水利科技，2015，（02）：33-34+44.

作者簡介：仉新日（1989-），男，山東人，碩士，從事水利工程管理工作；蒲金山（1989-），男，山東人，碩士，水利工程方向；袁木林（1979-），男，云南人，本科，高級工程師，從事水利工程管理工作。