水庫放水隧洞裂縫成因及解決措施

(湖南萬瑞建設工程有限公司 湖南 長沙 410000)

一、引言

某水庫坐落于河的中段，該水庫由放水隧洞、溢洪洞和大壩組合而成。它以灌溉為主，并且兼顧城鎮區域的供水、發電、防洪、旅游的綜合性的山區水庫。該水庫的總庫容量1436萬立方米，該壩的類型為混凝土面板堆石壩，其中最大的壩高為63.85米，而水庫的正常蓄水位可達至1051.6米，校核洪水位也達至1053.65米。水庫的放水隧洞布置在大壩左岸的山體之內，其中包括豎井、主洞、電站支洞、泄水暗涵，承擔著引水灌溉、泄洪導流以及發電等作用。主洞的直徑為兩米五，長度是122.5米，其洞身襯砌的材料為C25F200W8鋼筋混凝土，漸變段、鋼岔管處的混凝土襯砌的厚度是六十厘米，其余的襯砌厚度均為四十厘米，而鋼筋保護層的厚度為5厘米。

二、水利施工公司放水隧洞混凝土裂縫的形成原因

從2015年五月份某水利施工公司開始澆筑放水隧洞混凝土，一直到2016年九月份才開始完工，在2015年底的時候，就已經開始陸陸續續出現了比較規律的環向的裂縫。然而，2016年九月份的時候，經過現場的密切勘察和調研，相關工作人員發現水庫放水隧洞的主洞、電站支洞混凝土出現了形態各樣、大小不一的環向裂縫及縱向裂縫等，其裂縫的長度可達至126米，在此其中，局部貫穿性裂縫和伸縮裂縫出現了嚴重的滲水現象。當我們在對放水隧洞進行回填灌漿的操作時，會看到環形裂縫以及個別伸縮縫出現漏漿的現象。然而，當水泥漿的強度達到設計的指標之后，滲水的現象已經明顯得到好轉。則說明裂縫的深度早已經貫穿混凝土襯砌的厚度。其中，裂縫滲水對于隧洞襯砌混凝土造成溶出性破壞和凍融破壞，而滲水和裂縫都會對隧洞結構的穩定性和安全平穩的運行產生極大的影響。

經過了專家團隊的考察與熱烈的探討研究，水庫放水隧道的裂縫成因歸納為主要的幾大方面。首先就是由于其巖體的不穩定性能，那些由基巖位移而形成的混凝土變形從而產生的裂縫。其次就是，根據混凝土水平施工縫的內部滲水通道而形成的缺陷裂縫，其長度大致為15.5米，該長度占據裂縫總長度的12.3%。再者就是，由于混凝土在泵送的過程當中出現了離析現象和泵管堵塞時間較長等形成的冷縫和滲點，長度達到17.5米，占據總數的接近百分之十四。最后一點就是，混凝土的溫度裂縫。由于哈拉布拉河流域處于中緯度的內部大陸，其屬于大陸性氣候，該特點是春秋季的氣溫變化較大，夏季炎熱，冬季嚴寒干燥，非常容易導致隧洞混凝土襯砌從而產生溫度裂縫，裂縫的長度達到61米，占據總長度的48.4%。

三、水庫放水隧洞裂縫的解決措施

對于水庫大壩的迎水面，采用的是裸露型的防滲膜從而進行全面的防滲處理。

放水隧洞的裂縫寬度一般在0.2-2毫米之間，其中局部貫穿性的裂縫和伸縮縫會出現滲水等一些列的現象。將化學灌漿材料和水泥材料顆粒相比較，我們會發現其化學灌漿材料更為細膩，遇到水后立刻凝結以及灌漿設備的灌漿壓力較大等一些列的特點，因此，相關人員決定對放水隧洞裂縫進行化學灌漿式處理。

一般而言，化學灌漿的材料采用的是水溶性聚氨酯。該種材料是由異氰酸酯和水性聚醚等聚合再經過一定的工藝合成而形成的單組份灌漿材料。與此同時，這種材料遇到水會先分散并乳化，然后再凝結固膠，和周邊的混凝土有較強的粘結功能，也具備止水和加固補強的雙重功能。而對于封孔的材料要求，我們一般采用丙乳砂漿。丙乳砂漿這種材料與普通的水泥砂漿相比較時，它所具備的抗拉強度可以提高35%，抗折的強度可以提高50%，其極限引伸率可提高1-3倍，還有其抗裂性會得到顯著的提升。

灌漿工藝的流程會按照布孔、鉆孔、洗孔、壓水檢查、及表面抹平、修飾等步驟進行。首先就是布孔，相關工作人員需要根據實際的情況，將裂縫的布孔采用斜孔交叉式布置，要注意使其垂直深度大于等于厚度的三分之一，布孔間距為20-25厘米，滲水伸縮縫的布孔深度，我們可以將穿過伸縮縫內部的止水橡皮作為參照標準，布孔的間距為25厘米。至于洗孔，通過鉆孔，我們可以將孔里面的粉塵及碎末沖洗干凈，從而可以在一定程度上疏通鉆孔和裂縫形成的通道口。還有埋灌漿嘴，相關人員需要采納一種專用的止水針頭，然后旋轉下壓此止水針頭，再使其與孔內壁緊密的結合在一起。另還有壓水試驗，埋嘴之后，需要進行壓水試驗，我們可以利用灌漿機的壓力把孔內部的水壓入至裂縫之中，從而可以弄清楚各個灌漿孔和裂縫之間是否完全的通暢，是否需要重新布孔去埋設止水針頭，直到完完全全的滿足要求之后才可以進行灌漿操作。關于灌漿方面，相關人員通過實驗，再進行檢查是否合格，若合格，就可以進行配置漿液的操作。

市場上的灌漿材料供選擇的范圍較廣，在進行施工作業的時候，也可以根據水庫滲漏的多種狀況而有針對的選擇好不同的灌漿材料。施工中，常見的有水泥灌漿材料，高分子、普通灌漿材料等幾大類。任意一種材料都具備它們本身的優勢和劣勢。另外，市場上的環氧灌漿材料以及非水溶性聚氨酯材料也具有其自身的特征，擁有粘度較大的特性，但是由于進漿非常困難，也無法保證漿液的擴散區域，同時這種收縮性的材料，經過灌溉后及其容易再次發生滲漏，盡管其材料本身粘結度較高，但是，由于混凝土裂縫的被侵蝕，能否真正的保證良好的粘結系數卻并不高。

關于水庫放水隧洞裂縫和滲水進行處理，到最終處理完畢，處理裂縫的長度大約為一百來米。于1978年建立的該水庫大壩工程，其面臨的各種汛期的滲透問題非常嚴重。該水庫蓄水階段驗收領導小組對放水隧洞進行一些驗收檢查等，放水隧洞裂縫的滲水的防滲堵漏效果非常顯著。

四、結束語

綜上所述，本篇文章主要闡述了隧洞襯砌混凝土的施工當中，由于各種因素而出現的裂縫問題，也針對其主壩是常規混凝土單曲拱壩，和主壩的混凝土墻的滲漏問題較為嚴重，在水庫的施工建設當中，一旦處于水位較高的情況下，隧洞內部的混凝土由于垂直于水流方向的環向水壓而產生的一種滲水裂縫。努力做好此項工作，可以延長結構的使用壽命，從而節約建設經費，提高經濟的效益。