地下隧洞混凝土衬砌渗水裂缝处理

地下隧洞混凝土衬砌渗水裂缝处理

张富群

张富群（深圳市东江水源工程管理处广东深圳518000）

【摘要】地下输水隧洞分有压隧洞和无压隧洞，当隧洞衬砌混凝土产生裂缝后，常拌有渗水现象，会严重破坏混凝土结构的安全，裂缝产生的原因、防治及处理的方法直接关系到隧洞的使用寿命。

【关键词】衬砌；水工隧洞；混凝土；渗水；裂缝处理

Undergroundwaterseepagethroughcracksinconcreteliningoftunneldeal

ZhangFu-qun

(ShenzhenDongjiangwaterprojectmanagementofficeShenzhenGuangdong518000)

【Abstract】Undergroundwatertunneltunnelpressurepointsandnon-pressuretunnel,whenthecracksintheconcretetunnellining,theoftenmixedwithwaterleakage,maycauseseriousdamagetothesafetyofconcretestructures,cracks,causes,preventionandtreatmentmethodsisdirectlyrelatedthelifeofthetunnel.

【Keywords】Lining;Hydraulictunnel;Concrete;Water;Cracktreatment

1.工程概况一市政府投资兴建的大型跨流域调水工程，于20001年底竣工。途经两镇六区，年供水量3.5亿m3,二期工程建成后，年供水量将达到7.2亿m3，其主要水工建筑物引水渡槽、压力箱涵及无压输水隧洞等。经过多年运行，引水建筑物不同程度上存在着质量隐患，特别是处于软弱底层带上的无压隧洞4＃～6#隧洞多处出现环向缝和纵向缝，个别部位甚至出现环向缝与纵向缝交叉，外观表现形式则主要有泌钙严重，局部泌钙形成柱状石钟乳。隧洞裂缝产生可能是排水不畅导致外水压力过大的原因，有可能围岩地质条件差导致围岩压力过大的原因，又或可能是多种原因组合造成的。隧洞裂缝的出现不但会影响结构的整体性和刚度，还会引起钢筋的锈蚀、加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲劳、抗渗能力。因此根据裂缝的性质和具体情况区别对待、及时处理，以保证建筑物的安全使用。处理渗水裂缝，目前大都采用高渗透改性环氧浆材，灌浆施工工艺采用表面修补法和灌浆封堵法，裂缝处理的效果满足质量要求。

2.灌浆施工水工地下隧洞混凝土裂缝进行化学灌浆处理的目的主要是进行防渗堵漏和补强加固。防渗堵漏要求缝面灌后具有较高的抗渗性和抗老化性能，能阻止外来水汽碳化混凝土和锈蚀钢筋，满足结构耐久性和安全运行；补强加固要求缝面浆液固化后有较高的粘接强度，最终要求能恢复混凝土结构的整体性。

2.1浆材选择。化学浆材选择应掌握的原则：一是浆材的可灌性，所选化学浆材必须能够灌入裂缝，充填饱满，灌入后能凝结固化，以达到补强和防渗加固的目的，且不能对水质产生污染；二是浆材的耐久性，所选用材料在使用环境条件下性能稳定，不易起化学变化，并且与混凝土裂缝有足够的粘接强度，不易脱开，对于一些活动裂缝和不稳定裂缝要特别注意这条原则。水工地下隧洞衬砌混凝土裂缝的特点是：裂缝开度较小、外水压力大、浆液较难灌入，一般处理要求既要满足补强又要防渗堵漏，灌浆材料一般采用高渗透改性环氧浆材。

2.2处理方法

2.2.1表面修补法。表面修补法是一种简单、常见的修补方法，它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝以及深进裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料，在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂，通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施对于隧洞中存在的非渗水裂缝，其裂缝宽度大于1.0mm。根据裂缝开展方向，可分为纵向、环向，纵环向交叉裂缝。

施工流程：

(1）沿裂缝中线凿开口宽为20～30mm的倒V型槽，即外小内大，凿开深度以超过裂缝开展深度1～2cm为宜，但不宜大于4～5cm；

(2）用钢丝刷结合大流量高压水刷洗干净，回水澄清10min后结束冲洗，并用高压风枪吹干槽内积水（一般风压不大于0.1MPa，水压不大于0.2MPa）；

(3）处理好的基面潮湿但不积水，用丙乳水泥净浆涂刷嵌缝，力求薄而均匀，15min左右即要摊铺丙乳水泥砂浆，操作速度要快，要求填封密实，如遇气泡要刺破压紧，保证表面密实，砂浆铺筑宽度以两端均比开槽边线宽1cm～2cm，即铺筑砂浆宽度4～5cm；丙乳水泥砂浆全称为聚丙稀酸酯乳液水泥砂浆。由丙乳基液(丙稀酸酯共聚乳液NBS)按一定比例加入水泥和砂后制成。

(4）压水通风吹干：在嵌缝水泥浆材具有75％的强度后进行压水试验，压水试验采用单点法，压水压力0.5MPa，压水时间20min，取最终值计算透水率；压水后，以0.1～0.05MPa风压进行灌前试漏检查，对嵌缝漏气部位进行修补。灌浆前用风将孔（槽）吹干。

2.2.2灌浆封堵法。灌浆封堵法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补，它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中，胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体，从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。工艺流程：裂缝清洗→钻斜孔→清孔、埋管→表面封缝→通风检查→浆液配制→注浆→封孔处理→待凝检查→表面处理。纵环向交叉对于衬砌结构稳定和安全极为不利，因此必须同时进行衬砌和围岩加固处理。具体处理设计为：（1）在纵环向交叉裂缝出现洞段隔2.5m布点，用风动凿岩机钻孔，孔径为50，打穿初衬，孔深3m，同时严禁破坏隧洞原有配筋。（2）安装锚杆、注浆管、回浆管。锚杆直径为22，注浆管管径为15，回浆管管径为10。注入水泥砂浆，灰砂比1：（3～5），水灰比1：1，施工时由上往下逐级注浆，注浆压力以0.4MPa～0.6MPa为宜。（3）注浆24h后安装锚杆垫板，用环氧树脂砂浆抹平方槽。

3.结论混凝土裂缝处理难度较大，对有渗水的裂缝处理难度更大。通过参与水工地下隧洞混凝土渗水裂缝的处理，认为在处理过程中主要应注意以下几个问题：

（1）灌浆材料的正确选择：应选择低黏度、低收缩的环氧浆材。收缩大的材料需多次复灌，不但增加投入，而且复灌成功率小。目前采用主要是两种系列的改性环氧浆材，各有优缺点应根据缝的宽度、渗水情况及处理的结构要求，选择适宜的浆材。

（2）避免微细粉尘对化学灌浆的影响：混凝土裂缝内部极不规则，其宽度受骨料、钢筋等的影响宽窄变化复杂，当化学浆液夹着微细粉尘在裂缝中灌入时，碰到较窄处，就会累积阻塞浆液通路。因此微细粉尘对化学灌浆的危害极大，但钻孔处理工艺无法避免粉尘影响。

（3）从宽处往窄处灌浆最为有利，“从上至下，从宽至窄，从一边至另一边”，这是化灌的基本原则。温度裂缝的形成最先在混凝土表面形成，随着温度应力的作用持续向纵深方向发展，因此在混凝土表面的裂缝开合度最大，从缝口进浆对灌浆质量的提高极为有利。

（4）必须保证连续稳定的灌浆压力：稳定的灌浆压力是保证浆液能否使裂缝充填饱满的关键。

（5）有效降低外水压力：裂缝中只要有水就会增加灌浆难度，应通过打排水孔的方法来降低外水压力，或采用封闭渗水岩体的方法减少裂缝的渗水量，提高浆材的粘接强度和灌浆效果。

（6）灌浆施工中有效的排水排气：裂缝灌浆时应通过有效措施把孔中及缝面的水气排出，来提高可灌性。采用在孔中埋双管或在裂缝的缝口处埋排气嘴的方法可有效的排除裂缝中的水和气。裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响建筑物的承载能力，因此要对混凝土裂缝结合实际、进行认真研究、区别对待，采用合理的方法进行处理，并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展，保证建筑物和构件安全、稳定地工作。

［文章编号］1006-7619（2009）06-24-502