輸水隧洞襯砌混凝土裂縫成因及處理措施

劉美玲

（甘肅省水利水電工程局有限責任公司，甘肅 蘭州 730000）

1 輸水隧洞襯砌混凝土發生裂縫的危險

通常情況下，在輸水隧洞工程設計過程中，隧洞襯砌是首先需要考慮的問題，要有針對性的做出方案計劃，隧洞的主體結構大多為巖石，需要通過襯砌作業對巖石進行加固處理，襯砌施工發揮的作用是對巖石表面進行保護，避免受自然侵蝕等因素影響對巖石穩定性造成影響，襯砌能夠在一定程度上降低圍巖的粗糙程度。若隧洞所在的巖石質量相對較高，則無需發揮出保護作用。當前我國大部分水利工程輸水隧洞施工過程中，都會應用到混凝土襯砌這種作業模式，而裂縫問題是在相關作業施工過程中難以避免的問題，這方面問題的方式不但會對工程項目的外觀造成影響，還會影響到工程的使用壽命，最為可怕的是會造成安全隱患。研究調查發現水利工程發生滲水問題絕大多數原因都是混凝土裂縫導致的，在混凝土干燥定型的過程中，在體積上會有所收縮，容易加重開裂問題，并且會降低混凝土的堿度，使得混凝土結構中歐的鋼筋鈍化膜受到破壞。若水利工程在混凝土施工中發生裂縫現象，就會發生滲漏問題，甚至會出現持續滲水的現象，在水壓的壓力下裂縫也會不斷嚴重。若干工程外部出現明顯的裂縫，對施工安全也會造成嚴重的威脅，對施工人員造成心理壓力。滲水情況嚴重后，受水的浸泡會對混凝土結構造成破壞，難以保證隧洞結構的穩定性，容易造成嚴重的安全問題。在沿海地區修建水利工程項目時，圍巖會受到帶有鹽分的水霧或海浪侵襲，長此以往容易產生裂縫。海水中含有的氯離子侵入到裂縫中后，會加重鋼筋結構的銹蝕程度，嚴重影響到混凝土結構的使用壽命。

2 混凝土裂縫的成因

2.1 水化熱

水泥水化熱特質是造成混凝土裂縫的主要原因之一。在水泥水化的過程中，會向周圍釋放出大量的熱量，若混凝土結構斷面相對較厚，則難以將混凝土中的熱量完全釋放出來，導致問題提升。時間越長混凝土內部的溫度也會隨之降低，收縮力也會逐漸加大，產生的拉應力也會隨之加大，若混凝土抗拉強度不大則難以與應力抗衡，從而產生裂縫。

2.2 骨料配比

骨料是混凝土組成的重要成分，其在混凝土中發揮了骨架與填充的作用，骨料大多氛圍細骨料與粗骨料兩種類型。骨料配比情況直接影響混凝土的和易性與經濟性，最終決定了混凝土的抗腐蝕能力、強度、抗凍能力、抗滲透能力等。品質上乘的骨料配比空隙率小，能夠減少水泥的用量，確?；炷琳w的密實性。總表面積小，能夠降低對骨料表面水量的使用，少量的細顆粒能夠滿足和易性要求。因此，骨料配比級別越低，存在的空隙就越大，需要應用的填充槳體就越多，越容易開裂。

2.3 溫差變化大

水利工程項目施工時間較長，工程從開工到竣工需要經歷一年四季的變換交替，及時是短期工程也會至少經歷兩個季節。因此，水利工程施工要承受季節的考驗。在四季分明、溫度落差大的城市開展水利工程項目時，容易發生混凝土裂縫的現象。其中，在混凝土硬化的過程中會散發出大量的熱氣，從而產生拉應力，在溫度驟降的情況下，拉應力會持續上升，對于一些結構結構較差的混凝土來說，在承受一定的拉應力后，就會超過了混凝土自身的負荷范圍，容易發生斷裂產生裂縫。通常會在工程施工后期產生這種裂縫現象，并且難以把握裂縫的范圍與嚴重程度。

2.4 施工工藝

施工流程是否標準或施工工藝是否達到相應的要求，都會影響混凝土裂縫。當前在水利工程施工過程中出現的裂縫現象大多都是由于施工前沒有做好相應的勘察與準備工作造成的。此外，若在施工過程中沒有按照規范流程與標準進行施工，也會導致裂縫現象，或者其他問題，影響工程的整體質量。例如，有些施工單位在施工前期沒有對地基進行相應的處理，會影響到混凝土的承載力，在混凝土澆筑施工過程中如果沒有采用規定的施工工藝，容易造成混凝土變形。若沒有對混凝土進行充分的均勻的振搗，提升其密實性，或攪拌時間短，都會降低混凝土的承載能力，甚至難以達到施工質量要求[1]。

2.5 養護工作

水利工程項目混凝土施工部分不僅要在施工前對地質條件進行勘測，還要重視施工質量監管及并且在工程施工后期做好工程養護工作，保證工程質量，大多數水利工程建設施工都將重點投放在施工前期與中期，忽視了后期的工程養護工作，沒有考慮到混凝土自身結構的特質決定其在受到溫差、氣候影響較大的條件下容易發生變化。可見養護工作沒有做到位，甚至沒有開展養護工作，這些因素都是造成混凝土裂縫的原因。

2.6 施工材料配比

要想保證混凝土具有較好的塌落度、承載力與和易性，需要在混凝土施工過程中根據具體的實際情況科學配比施工材料。從當下水利工程施工情況分析來看，大多數施工單位在施工過程中都沒有意識到施工材料配比對工程質量的影響，常會發生為了降低工程施工成本、忽視施工規范要求等原因，導致混凝土的水灰比例、添加劑用量、粗骨料石子粒及含沙量不達標的情況，對混凝土的強度造成了嚴重影響。此外，在進行混凝土澆筑時，若沒有達到塌落度與和易性的標準與要求也會導致施工后產生裂縫[2]。

3 控制混凝土裂縫的措施

3.1 應對季節與氣候變化

在具體施工過程中，需要重視氣候及溫度落差對工程的影響，并且要采取相應的對策降低混凝土溫度應力，盡量降低受溫度及氣候因素影響對混凝土裂縫造成的影響。若難以避免在高溫季節進行工程施工的客觀因素，需要重視對混泥土澆筑厚度的把控，要為混凝土澆筑預留出充裕的空間做散熱處理。此外，可以借助水流進行降溫，可以在混凝土結構內部鋪設冷水管道，盡量避免烈日環境下進行混凝土澆筑。在溫差較大的環境下進行施工時，需要做好保溫準備，避免受溫差因素影響造成裂縫。

3.2 優化施工工藝流程

在水利工程施工過程中，需要嚴格遵照相應的規范標準進行工程施工，要采用規定的施工工藝。為了避免在水利工程竣工后，混凝土出現裂縫，需要從開工起確保模板與支架的強度達到規定的規范與標準，為水利工程整體施工奠定良好基礎。此外，在工程施工過程中，施工單位要切實有效的做好各項施工準備，一旦在施工過程中發現問題，需要及時處理好施工問題，避免為后續工程施工留下隱患[3]。

3.3 做好后期維護工作

完成混凝土澆筑作業后，并不代表完成了所有施工任務，需要相關工作人員做好后期養護工作，保證混凝土結構完整。同時，要應用科學技術方法提升混凝土的承載能力，保證整體結構的穩定性，在養護工作過程中盡量降低裂縫發生的概率。

3.4 控制好施工材料

要想控制好施工材料的質量，需要做好以下工作。首先，在配比施工原料時，需要掌握好泥沙量與水灰比例，要提前就材料配比比例進行實驗，確定最佳方案后方可進行混凝土澆筑。其次，需要檢驗材料質量是否滿足施工質量要求。在選購材料時，需要對材料的級別與價格進行監督與重視，不可只顧控制工程施工成本而忽視了材料的施工質量。最后，要對施工現場的材料做好保存工作，避免暴曬與潮濕，只有保證材料性能，才能保證材料的穩定性[4]。

3.5 加強施工控制

在進行輸水隧洞襯砌施工過程中，要充分結合當地的地質條件，制定行之有效的施工方案。制定出科學、合理的隧洞施工計劃，保證混凝土澆筑質量與技術。在對土體及巖石進行挖掘時，要注意保證圍巖的完整性。一旦發生塌方的現象，需要立即采用相應的對策，做好補救措施。在嚴重的情況下，需要進行回填加固處理。在進行挖掘作業時，要關注巖體的震動情況，避免對已經完成的隧洞混凝土造成破壞。同時，需要提升挖掘作業環境的通風與排水情況。在進行工程施工的過程中，要明確加固支護與穩定支護二者之間的區別，并且還要關注洞身側面橫向錨筋與掛網噴混凝土的效能，降低圍巖二次或三次應力受分布不均而帶來的作用力，避免圍巖對砌混凝土造成破壞。在進行混凝土澆筑之前，需要對混凝土進行密實、均勻的振搗，重點關注在工程施工過程中可能發生的了漏振情況與水泥砂漿層。同時，需要對施工縫的結合部位進行妥善處理，采用科學合理的修補方式，避免在修補后出現斷裂的情況。在工程完工后，需要總結工程施工經驗，全面深入分析在工程施工過程中可能造成隧洞襯砌混凝土裂縫的各種因素，并且真實全面的將施工過程中出現的裂縫情況進行上報處理，制定出行之有效的對策，避免再次發生裂縫情況[5]。

4 輸水隧洞襯砌混凝土裂縫處理對策

4.1 表面修補

對隧洞襯砌混凝土裂縫進行修補時，最為常見的修補方式就是表面修補，此種修補方法主要針對沒有對隧洞結構的穩定性造成影響的裂縫。具體施工方式是在混凝土裂縫處涂抹水泥漿、環氧膠泥或瀝青、油漆等。有時為了控制裂縫的擴張范圍，需要在裂縫處粘貼玻璃纖維布等防護措施[6]。

4.2 灌漿、嵌縫封堵

在輸水隧洞整體穩定性受到裂縫嚴重影響時通常會采用灌漿法，在一些防滲要求較高的混凝土裂縫時也通常會使用灌漿法進行修復。其主要是利用壓力設備將膠質材料擠入到混泥土的裂縫中，將膠質材料與混凝土充分結合，以此達到封堵裂縫的效果。在應用灌漿封堵技術時，最為常見的膠質材料為水泥漿、環氧樹脂、甲基丙燃酸酯等。在嵌縫封堵技術下，會沿裂縫鑿槽，在槽中嵌入止水材料。例如，聚氯乙烯膠泥、丁基橡膠、聚合物水泥砂漿等[7]。

4.3 結構加固

若裂縫嚴重到對輸水隧洞襯砌混凝土結構性能造成影響的程度，其他裂縫處理方式均達不到理想的效果，無法控制住裂縫情況，則需要應用結構加固的方式處理裂縫。當前最為常見的結構加固方式有增大混凝土截面面積、構件角部外包型鋼、粘貼鋼板加固、增設支點加固等。

5 結束語

綜上所述，輸水隧洞襯砌混混凝土結構一旦出現裂縫則會對水利工程整體穩固性與功能造成影響，但混凝土裂縫也是施工過程中經常出現的情況。若想控制住混凝土裂縫情況，保證工程的整體質量，需要在施工的各個階段對裂縫情況加以重視，并采取有效的對策避免裂縫情況發生。因此，有必要分析在施工過程中造成裂縫的因素，提前做好各項防范措施。同時，在發生裂縫情況后，需要根據裂縫的具體情況采取有效的補救措施，進而延長工程的使用壽命。