水电站引水隧洞衬砌混凝土裂缝及解决对策

水电站引水隧洞衬砌混凝土裂缝及解决对策

杨雄

中国水利水电第十工程局有限公司    四川成都  610072

摘要：对于水电站而言，引水隧洞是非常重要的组成部分，引水隧洞的衬砌质量直接影响其使用寿命及其后期维护费用。当前，我国水电站引水隧洞建设事业取得了突破性进展，但是，在后续运营过程中部分隧洞衬砌混凝土存在裂缝问题，为引水隧洞埋下了安全隐患。基于此，本文简要阐述了水电站引水隧洞衬砌混凝土裂缝类型，并对水电站引水隧洞衬砌混凝土裂缝的成因以及相关的解决对策进行了深入的探究，以期能为相关工作带来帮助。

关键词：水电站引水隧洞；衬砌混凝土裂缝；解决对策

引言

水电站引水隧洞衬砌混凝土的裂缝是问题比较常见，而水电站对抗渗的要求相对较高，裂缝不仅会对混凝土的抗渗性造成影响，还会导致钢筋出现锈蚀，如此一来，混凝土的耐久性就会降低，而对其进行处理起将会消耗大量的人力、物力、财力。因此，相关人员必须要从地质条件、混凝土配合比、混凝土浇筑施工等各个方面分析裂缝产生的具体原因，并采取有效的措施进行解决，从而保障水电站引水隧洞衬砌混凝土的性能。

1、水电站引水隧洞衬砌混凝土裂缝类型

水电站引水隧洞衬砌混凝土裂缝一般情况下可分为两种类型，分别是细微表面裂缝、贯穿性裂缝。细微表面裂缝的分布没有规律性，而且一般在混凝土的表面上存在，其产生的裂缝一般都不超过1ram的宽度，而且也不长，主要状态是闭合、轻微张开。细微表面裂缝会不仅会在一定程度上降低混凝土的抗冻性，还会腐蚀钢筋，进而对水电站引水隧洞衬砌混凝土整体结构的耐久性造成一定的影响。而贯穿裂缝则在整体结构断面处存在，一般不超过185ram宽度，主要状态是张开。但是，裂缝如果越来越大就会形成贯穿通道，如此一来，水电站引水隧洞的渗漏就会更加严重，而且对其若不进行有效的处理，还会产生其他问题，比如围堰淘刷、流土等[1]。

2、混凝土裂缝的成因

2.1骨料配比

骨料是混凝土组成的重要成分，其在水电站引水隧洞衬砌混凝土中发挥了骨架与填充的作用，骨料大多分为细骨料与粗骨料两种类型。骨料配比情况直接影响混凝土的和易性与经济性，最终决定了混凝土的抗腐蚀能力、强度、抗冻能力、抗渗透能力等。品质上乘的骨料配比空隙率小，能够减少水泥的用量，确保混凝土整体的密实性。总表面积小，能够降低对骨料表面水量的使用，少量的细颗粒能够满足和易性要求。因此，骨料配比级别越低，存在的空隙就越大，需要应用的填充桨体就越多，越容易开裂。

2.2养护工作

相关人员忽视了水电站引水隧洞衬砌混凝土后期的工程养护工作，没有考虑到混凝土自身结构的特质决定其在受到温差、气候影响较大的条件下容易发生变化。可见养护工作没有做到位，甚至没有开展养护工作，如此一来，就会在很大程度上导致水电站引水隧洞衬砌混凝土出现裂缝，甚至还会导致裂缝更加严重。

2.3水化热

水电站引水隧洞衬砌混凝土出现裂缝的重要原因就有水泥水化热特质。在水泥水化时，会向周围释放大量的热量，混凝土结构断面若较厚，则难以完全释放出混凝土中的热量。时间越长混凝土内部的温度也会月底，收缩力也会逐渐加大，产生的拉应力也会随之加大，若混凝土抗拉强度不大则难以与应力抗衡，从而产生裂缝，与此同时，一旦后期的养护存在不到位问题，如此一来，水电站引水隧洞衬砌裂缝问题就会更加严重。

3、水电站引水隧洞衬砌混凝土裂缝的解决对策

3.1优化配合比设计

由于水电站引水隧洞衬砌混凝土工程的设计强度高，胶凝材料大，为保证混凝土和易性及流动性，控制混凝土坍落度160—180mm，完全满足现场施工要求；在减少水化热，保证强度的情况下，胶凝材料降至380kg（粉煤灰掺量为250e）；根据天气炎热情况，高效聚羧酸减水剂浮动0.200，以缓解运输过程中的坍落度损失，严禁现场加水现象的发生[2]。

3.2灌浆、嵌缝封堵

水电站引水隧洞衬砌混凝土衬砌完成后，要按要求进行回填和固结灌浆施工，重新排查引水隧洞裂缝的状况及发展趋势，形成记录，对比分析裂缝情况为确保出现裂缝的混凝土主体结构满足补强设计的要求，满足结构的安全，通过采取化学灌浆方法对混凝土裂缝进行最终处理。在水电站引水隧洞整体稳定性受到裂缝严重影响时通常会采用灌浆法。要使用的化学灌浆材料，同时，配合高强度环氧砂浆进行密封，不需要进行开槽，具体工艺流程如下：混凝土裂缝基本情况描述、沿缝两边混凝土面处理、钻孔、封缝埋设注浆嘴、灌浆、可能的补钻及补灌、灌后效果检查及验收， 钻孔方向与缝面成45。夹角，穿过裂缝，孔中心距离裂缝一般为5cm以内，用高压风将孔内灰渣清理干净后，埋设专用灌浆嘴，采用高强度环氧砂浆密封，通过专门灌浆泵对NE-IV型环氧灌浆材料实施灌浆。灌浆原则：裂缝大致为水平走向时，注浆从裂缝最宽处进行；裂缝大致为上下走向时，注浆由最低点开始。对各个注浆嘴进行注浆直至达到所要求的压力值（稳压3-5mins )，如果浆液从下一个注浆嘴溢流出，则证明浆液将该段缝内填充密实，同时释放压力，重复进行，直至完成所有的注浆嘴。浆液固化后，清除注浆嘴，空洞部分用环氧砂浆填实、表面压光，以此有效解决水电站引水隧洞衬砌混凝土裂缝问题。

3.3混凝土浇筑与养护

水电站引水隧洞衬砌混凝土浇筑作业前，严格执行技术交底制度，对相关施工人员进行相关泵送混凝土及钢梁台车施工工艺培训并组织技术交底，责任到人。混凝土入场施工时，充分利用针钢钢梁台车工作窗入场，严禁混凝土从高处自流充满，安排专人分区分块振捣，条件允许时须人员入场振捣密实左右侧墙对称施工，泵管转移前准备工作提前就绪，缩短倒管、接管时间，必须保证上一层混凝土初凝前入场下一层。此外，为了减少温缩裂缝，降低混凝土内外温差至关重要鉴于养护用水水温控制困难，可以采用养护剂方案进行养护。

3.4超挖和渗水处理

要提前浇筑底拱采取基础垫层，再浇筑洞体法施工；对边顶拱超挖严重，采用了双层钢筋网布置。其他小面积超挖要增加锚杆、拉杆甚至钢筋网形式来满足应力过大变形。对明显的渗水点，在浇筑混凝土之前要进行打孔埋管采取引排措施，后期采用固结或密封灌浆法处理。

3.5加强对裂缝问题的有效修复

在进行水电站引水隧洞衬砌混凝土施工的过程中，除了需要做好施工温度、材料选择、浇筑施工，以及施工保养至之外，还需要结合水电站引水隧洞衬砌混凝土裂缝的实际情况采取有效的裂缝修补措施。例如，加强对灌浆技术的应用来提高对裂缝问题的有效修补。对于细小、较深的裂缝宜采用高压灌浆技术的应用进行修补。若是裂缝的范围较大则必须对周边的混凝土结构进行挖除后重新浇筑。若需要重新浇筑，那么在浇筑之前要对周边的杂质、碎石等进行全面清除，确保较好的黏合性，实现对水电站引水隧洞衬砌混凝土裂缝问题的有效修补。

4、结语

裂缝是混凝土结构普遍存在的一种现象，属于一种病害。因此，在水电站引水隧洞衬砌混凝土的施工过程中，相关人员要对施工中出现的裂缝问题进行重视。而若想要对施工的质量进行提升，就要解决混凝土裂缝问题，确保施工的整体质量。所以，要深入分析水电站引水隧洞衬砌裂缝的成因，采取切实可行的预防裂缝措施。此外，要严格按规程、规范要求施工，严把质量关，采取有效措施来减少甚至避免水电站引水隧洞衬砌混凝土裂缝的发生，延长工程的使用寿命[3]。

参考文献

[1] 吴青青，周继凯.水电站引水隧洞混凝土衬砌钙溶蚀防护方法研究进展[J].河南科学，2021，39（04）：676-682.

[2] 王鸿，贡力，王忠慧，杜强业，张秉宗.基于不同碰撞模型的流冰—水电站引水隧洞碰撞动态响应研究[J].水资源与水工程学报，2021，32（01）：164-171.

[3] 周祁.基于围岩稳定性的水电站引水隧洞二次衬砌混凝土参数优化[J].水利技术监督，2020（04）：263-265.

作者简介：

杨雄（1986-），男，陕西咸阳人，工程师，本科，从事建筑工程施工技术与管理工作。