劉月華

（中鐵十八局集團(tuán)有限公司　天津　300222）

引水隧洞二次襯砌裂縫防治技術(shù)

劉月華

（中鐵十八局集團(tuán)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(gè)較為普遍的質(zhì)量問題。針對(duì)混凝土裂縫成因，結(jié)合工程實(shí)際提出一些裂縫的處理方法，對(duì)類似工程在提高襯砌混凝土質(zhì)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(shè)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(xiàn)階段隧洞二次襯砌普遍采用整體式鋼模板臺(tái)車，混凝土泵送入模的施工工藝。在施工中，會(huì)出現(xiàn)諸如蜂窩麻面、露筋、錯(cuò)臺(tái)、裂縫等質(zhì)量通病影響混凝土的內(nèi)在質(zhì)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(duì)工程實(shí)體質(zhì)量造成隱患，需要采取合理的工程技術(shù)措施加以處理，以減少混凝土出現(xiàn)裂縫的數(shù)量并降低其危害程度。

作者參與修建的某水利項(xiàng)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(jù)圍巖類別分為30 cm、40 cm和50 cm三種，混凝土標(biāo)號(hào)為C35。為保證工程質(zhì)量，減少裂縫對(duì)工程質(zhì)量造成的危害，結(jié)合工程實(shí)際就裂縫的防治方面提出預(yù)防或減少裂縫產(chǎn)生的技術(shù)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(nèi)外溫濕度變化不均及水分蒸發(fā)不均使凝結(jié)膠體干燥收縮產(chǎn)生變形，受到圍巖約束產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超出混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，就出現(xiàn)干縮裂縫。裂縫為表面性，寬度較細(xì)。其走向縱橫交錯(cuò)，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(hù)不當(dāng)，造成混凝土表面水分散失快，體積收縮大，而內(nèi)部濕度變化很小，收縮也小，因而表面收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束，出現(xiàn)拉應(yīng)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(shí)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(huì)產(chǎn)生大量的水化熱，由于混凝土體積較大，導(dǎo)致內(nèi)外散熱不均勻，外快內(nèi)慢，使得內(nèi)外熱脹冷縮的程度不同，這樣混凝土表明會(huì)形成一定的拉應(yīng)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(xiàn)溫度裂縫主要與襯砌厚度、水泥品種及用量有關(guān)。

2.3變形裂縫

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

出現(xiàn)變形裂縫主要是施工時(shí)基礎(chǔ)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(xiàn)的諸如停電、設(shè)備故障等造成混凝土澆筑中斷時(shí)間超出混凝土的初凝時(shí)間，加之未采取鑿毛、鋪筑砂漿墊層等技術(shù)措施，導(dǎo)致新舊混凝土接合處出現(xiàn)明顯分層的接茬縫。

接茬縫的出現(xiàn)主要是澆筑時(shí)因發(fā)生意外情況，導(dǎo)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(shè)計(jì)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(duì)圍巖進(jìn)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(diǎn)滴水、圍巖呈現(xiàn)局部或大面積面滲。在此種情況下，如未采取局部設(shè)置排水板、防水板或埋管引排等措施就進(jìn)行襯砌混凝土施工，往往在脫模后，混凝土表面出現(xiàn)數(shù)道不規(guī)則出水裂縫。

出現(xiàn)該裂縫的主要原因是澆筑前未將淋、滲水進(jìn)行有效封堵或引排，造成出水段混凝土強(qiáng)度偏低，出現(xiàn)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(fù)雜，往往是多種不利因素綜合作用的結(jié)果。施工原因、材料原因、設(shè)計(jì)原因及圍巖地質(zhì)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(shí)爆破成型效果較差，造成襯砌混凝土厚度不勻。（2）未嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行圍巖監(jiān)控量測(cè)，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?xí)r振搗不到位，存在漏振現(xiàn)象。也未嚴(yán)格按照混凝土分層厚度進(jìn)行振搗，致使?jié)仓炷琳駬v不密實(shí)。

（4）未嚴(yán)格按照施工配合比拌制混凝土?？紤]運(yùn)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(shí)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(xiàn)不同批次混用及散裝水泥未等降溫就運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)使用。砂石骨料級(jí)配差，含泥量超標(biāo)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(zhì)的外加劑在做配合比驗(yàn)證試驗(yàn)時(shí)未經(jīng)過外加劑匹配試驗(yàn)驗(yàn)證。加之進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí)缺少專業(yè)技術(shù)力量的支持，造成配合比設(shè)計(jì)質(zhì)量不高，達(dá)不到預(yù)期效果。

4　二次襯砌混凝土裂縫的防治措施

對(duì)出現(xiàn)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(shè)計(jì)、地質(zhì)系環(huán)境因素等諸多方面逐項(xiàng)進(jìn)行排查，最終分析出裂縫產(chǎn)生的真正原因。并針對(duì)裂縫設(shè)計(jì)情況采取相應(yīng)工程技術(shù)措施加以處治，防止有害裂縫繼續(xù)發(fā)展，影響工程質(zhì)量。

4.1裂縫調(diào)查及后續(xù)觀測(cè)

（1）建立裂縫統(tǒng)計(jì)臺(tái)賬，記錄裂縫位置樁號(hào)、出現(xiàn)時(shí)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(xiàn)的90天內(nèi)，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(cè)儀檢查出現(xiàn)的裂縫寬度及深度，并結(jié)合鋼筋保護(hù)層厚度檢測(cè)儀器，判定裂縫深度是否穿透鋼筋保護(hù)層厚度。

根據(jù)裂縫記錄臺(tái)賬，對(duì)裂縫進(jìn)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(yīng)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(xì)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(hù)層。淺表裂縫一般可自愈，不會(huì)影響結(jié)構(gòu)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(jìn)行處治，具體步驟為：

（1）使用刷子將裂縫兩側(cè)各5 cm、兩端各10 cm范圍內(nèi)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(jī)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行水泥基柔性防水材料攪拌，以充分拌勻?yàn)樵瓌t。一次柈制時(shí)不宜過多，拌制好的漿液須在工藝試驗(yàn)確定的適用時(shí)間內(nèi)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(duì)裂縫處及裂縫兩側(cè)各5 cm范圍內(nèi)進(jìn)行涂刷，涂刷時(shí)不得少于三遍，且每次涂刷時(shí)均須上遍涂刷材料干燥后再涂，相鄰兩次涂刷方向應(yīng)相互垂直，涂刷總厚度不小于1 mm，并將表面抹平。（4）涂刷結(jié)束后，應(yīng)對(duì)涂刷裂縫進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)溫度不得低于5℃，在涂料未硬化前不得澆水養(yǎng)護(hù)。

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(jié)構(gòu)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(jìn)行處理。

寬深裂縫宜采用灌漿，貼嘴灌漿法或鉆孔灌漿法進(jìn)行處理，漿液為環(huán)氧樹脂與聚氨酯復(fù)合漿材。灌漿前先將裂縫兩側(cè)各50 mm打磨平整，用高壓水或空氣對(duì)裂縫進(jìn)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(jié)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(diǎn)、尖滅點(diǎn)均布置貼嘴。貼嘴時(shí)采用定位針穿過進(jìn)漿管，對(duì)準(zhǔn)裂縫口插入并將注漿嘴騎縫壓入混凝土面，拔出定位針時(shí)，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(duì)于豎向裂縫應(yīng)自下而上、由深到淺進(jìn)行；對(duì)于水平裂縫灌漿應(yīng)由里向外，自一端向另一端進(jìn)行。灌漿時(shí)，應(yīng)按照0.05 MPa逐級(jí)提高灌漿壓力，當(dāng)達(dá)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(shí)，再換灌臨近未出濃漿或未出漿的鉆孔，待最后一個(gè)孔嘴灌漿量小于0.03 L/min時(shí)，再持續(xù)灌注10 min可結(jié)束灌漿。裂縫灌漿處理效果可采用壓水試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，試驗(yàn)壓力控制在0.3 MPa，穩(wěn)定10 min即為合格。

5　裂縫預(yù)防措施

5.1提高設(shè)計(jì)質(zhì)量

在工程前期做好地質(zhì)勘測(cè)，為工程提供詳盡的地質(zhì)系水文資料。對(duì)軟弱圍巖和滲水洞段，在設(shè)計(jì)時(shí)就有完善的處治方案。

5.2加強(qiáng)進(jìn)場(chǎng)材料質(zhì)量控制

二次襯砌施工前時(shí)嚴(yán)把進(jìn)場(chǎng)材料質(zhì)量。保證進(jìn)場(chǎng)的水泥、砂石料、摻加料和外加劑等材料符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，試驗(yàn)人員做好配合比設(shè)計(jì)，保證襯砌混凝土質(zhì)量。

5.3加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制

施工時(shí)應(yīng)做好相關(guān)技術(shù)交底工作，按照指定的施工工藝，規(guī)范操作。脫模后及時(shí)噴灑養(yǎng)護(hù)劑或噴淋清水進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

5.4及時(shí)進(jìn)行回填灌漿

對(duì)于需在二次襯砌后進(jìn)行回填注漿的，在混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，及時(shí)進(jìn)行拱頂部回填灌漿，可減少隧洞拱頂部位滲水裂縫的產(chǎn)生。

6　結(jié)語

引水隧洞二次襯砌混凝土裂縫是較為普遍的現(xiàn)象，對(duì)于混凝土裂縫要認(rèn)真分析、區(qū)別對(duì)待，采用合理的措施進(jìn)行處理。在施工中有針對(duì)性的提前采取措施來預(yù)防裂縫的出現(xiàn)，保證隧洞襯砌質(zhì)量。本工程就襯砌出現(xiàn)的裂縫采取相應(yīng)的技術(shù)措施進(jìn)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(shù)量明顯減少，處理過的裂縫經(jīng)過檢測(cè)也取得了良好的效果，對(duì)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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[3]覃仁輝.隧道工程[M].重慶大學(xué)出版社.2005

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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。