输水隧洞混凝土衬砌裂缝的预防

输水隧洞混凝土衬砌裂缝的预防

刘作

浙江新华工程监理咨询有限工程浙江杭州310012

摘要：本文通过笔者所经历的工作经验以及相关调查，目前对输水隧洞混凝土产生衬砌裂缝的原因以及危害进行了相关分析，并在此基础上提出了相关的预防处理措施，谨供大家作参考所用。

关键词：输水隧洞混凝土衬砌裂缝；具体危害；造成原因；具体预防措施

一、输水隧洞衬砌裂缝分类及危害

根据范围、深度和原因有所不同，衬砌混凝土板产生的衬砌裂缝具体可分为表层衬砌裂缝、蠼性衬砌裂缝和贯穿衬砌裂缝三种衬砌裂缝。表层衬砌裂缝主要是产生在混凝土板表面，衬砌裂缝长度一般不会超过lOcm，而深度不会超过3mm，纹理比较细碎，形状也一般不规则，例如龟背状和鸡爪状，一般只能看见裂纹，看不见特别明显的缝隙，一般不会影响混凝土强度和工程的使用；而塑性衬砌裂缝深度一般为3-6ram，长度一般是1～3m，在一块混凝土板上有着一道或数道，衬砌裂缝走向基本平行，危害比较小，在初期工程不影响其运用，但如果不及时处理会慢慢发展成所介绍的第三种衬砌裂缝贯穿衬砌裂缝：贯穿衬砌裂缝是指衬砌裂缝将其混凝士板伞部切穿，贯穿整块甚至全数块混凝土板，长度达数米或数十米，走向呈现连续规则，贯穿衬砌裂缝会对工程造成极大的危害。输水隧洞输水时水会沿着衬砌裂缝慢慢渗入到混凝土板下面，使含水量提高慢慢至饱和，这些水分会由于混凝土板的封闭性覆盖难以蒸发而存留，当到冬季时饱含水分的土壤受冻膨胀而导致变形，对工程破坏极大。

二、输水隧洞衬砌裂缝产生的原因及分析

混凝土衬砌产生衬砌裂缝的原因不是单方面的，经观察和研究，各种衬砌裂缝的产生及其原因如下：第一，表层衬砌裂缝所产生的原因：混凝土压面不及时或着压面不足,开挖时超欠挖导致的混凝土衬砌薄厚不均匀；在抹面时因为表面干涩而进行加水或因混凝土太稀薄而洒干水泥；施工人员为了搅拌方便在混凝土拌和时随意加水，造成水灰比偏大，混凝土凝固时产生收缩衬砌裂缝；长时间养护，形成干缩衬砌裂缝而造成人为原因。第二，塑性衬砌裂缝所产生的原因：工期延误造成冬天进行施工，遇到急剧降温时没有凝同的混凝土板收缩产生许多衬砌裂缝,而且夏季拌合混凝土入仓温度过高，产生温度衬砌裂缝：而夏天气候炎热，当遇到大风天气表层水分损失太快：基础干燥会使混凝土严重失水；漏振或振捣不封闭。这种衬砌裂缝发生时问比较早，形成中间宽两头细，位置相对集中，深度一般为1～3锄，长度不会超过lOcm。第三，贯穿衬砌裂缝所产生的原因：单块混凝土板设计的长度偏大，许多长度为6m的混凝土板在中间产生了衬砌裂缝，形状比较规则，呈垂直直线形状。因为基础的原因导致衬砌裂缝产生的比例极大，衬砌裂缝长度能从数米达到数十米，经常会伴有混凝土板表面错茬，一般具体可以分为以下几种情况：一是对地质的勘察粗心，个别的渠堤段以前为洞穴、坑溏，在勘测时虽然已经回填但是基础相对软弱：二是施工单位为了节省成本成本，对基础进行开挖时用机械一次开挖到位而没有对保护层进行预留，从而造成部分基础超挖。

三、输水隧洞衬砌裂缝预防措施及处理

表层衬砌裂缝一般不进行处理，而贯穿衬砌裂缝以及塑性衬砌裂缝必须处理及时，处理时分析其产生的相关原因，根据其破坏程度采取相应的措施，常用的处理措施例如灌浆、结构补强、仿生自愈等方法。根据混凝土板截面薄弱、衬砌裂缝受基础影响大的特点，通过实践总结出以下几种简单而实用经济的处理方案：未贯穿的塑性衬砌裂缝，可对其采用局部处理，划出衬砌裂缝范围对其凿除，从而重新浇筑混凝土面层。由基础原因引起的衬砌裂缝必须对基础进行处理，不然即便浇筑了新的混凝土面层，混凝土板以后仍会发生破坏。处理时拆除混凝土板及原基础，对含水量高的土壤对其晾晒。非基础原因形成的衬砌裂缝，可采用人工用钢钎沿着衬砌裂缝在其两侧凿出宽20-30cm的带状沟槽，将接合面处理干净，按照配比浇筑混凝土，水泥采用原配比水泥品种。其它措施：渠顶回填土不密实或渠顶高程达不到设计要求的，重新回填至设计要求；雨雪水沿浸润线侵入混凝七板下基础的，在混凝土板上沿外侧开挖截水沟，使降水沿截水沟排出。

对混凝土板衬砌裂缝的治理重在预防，主要分几个方面：第一，设计方面：设计成本最小，效果最好。一是根据当地气候地质等因素确定单块混凝土板的尺寸。通过实践，长垂直衬砌裂缝：二是将输水隧洞断面改为u形，并在每块混凝土板下垂直水流方向设置上口宽20cm、下口宽12cm、深度为12cm的梯形肋梁两道，改善混凝土板的受力结构；三是渠底增设纵向诱导缝；四是在污水或泉水与输水隧洞相交的渠段设计过水管等跨越设施，借助输水隧洞穿流的渠段可改为浆砌石衬砌。第二，施工方面：施工是质量的关键，施工时应注意：做好施工安排相关问题，冬季施工时，在气温骤降时停止施工并采取保温保湿措施，也可用电抹子抹面，从而缩短抹面时间；晾晒时间过长的基础在浇筑混凝土前必须洒水湿润；基础回填要密实均匀，临时车道过压部位应拆除进行重新回填；搅拌混凝土时必须严格控制水灰比，防止运输时离析，取排水措施，雨后等基槽彻底晾干后再进行下道工序；当发现软弱地基要及时向上级汇报，对其进行处理后才能施工：混凝土凝周后必须及时养护，如果输水隧洞混凝上面积大并且线路长，特别容易受雨淋以及风吹等因素影响，所以不能进行洒水和喷养护剂，可采用塑料薄膜对其覆盖的办法，在覆盖时必须要注意严密，并且用土将薄膜压实。第三，在运行管理方面：运行管理的单位得及时发现问题，可以将损失达到最低，必须要经常巡视检查，当发现衬砌裂缝时必须要及时处理，以防止衬砌裂缝发展扩大从而导致维修成本的增加。

四、结语

输水隧洞混凝土面板产生的衬砌裂缝存在着普遍性，衬砌裂缝的成因也很复杂，需要广大科员的共同努力以及长期探索，结合工程的实际情况，科学系统地分析衬砌裂缝产生的原因，判别其性质，经过因地制宜而改进设计，提出合理的处理方案，然后加强施工管理，混凝土衬砌裂缝是可以预防的。对于以上所提出的处理措施是经实践证明行之有效，环保效果好：实用、经济的方法，供大家作参考之用。

参考文献：

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[2]李禹霏.高原深埋TBM施工隧洞岩爆风险评估及对策研究[D].成都理工大学,2017.

[3]王军.软岩隧洞衬砌混凝土衬砌裂缝产生原因分析及处理方法[A].中国水利学会岩土力学专业委员会,2016.