水工隧洞衬砌混凝土裂缝成因分析及控制措施

陈京林

摘 要：水工隧洞衬砌混凝土产生裂缝一直以来是工程技术人员的一大难题。为此，进一步分析了水工隧洞衬砌混凝土产生裂缝的各方面因素，并根据实际施工情况总结了裂缝的控制措施。

关键词：水工隧洞；混凝土裂缝；原材料；配合比

中图分类号：TV52+3 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.08.076

水工隧洞是在石岩、土体中开挖出来的，一般为了保证隧洞在石岩和土体中的稳定，会采用支护和衬砌，衬砌要满足防渗和水流冲刷的要求。然而在实际的施工中，往往因为施工人员操作不当或者是受客观条件等所限会出现蜂窝、麻面、色差、裂缝等不理想的衬砌效果。本文就如何控制裂缝的产生进行论述，希望能为水工隧洞的建设提供一些参考。

1 隧洞产生裂缝的原因及其预防

一般来说，水工隧洞产生的裂缝主要分为水平纵向裂缝和环向裂缝2种，通常是因为在承受周边岩壁嵌固作用力时，混凝土的抗拉强度无法抵抗收缩便会产生裂缝，严重影响了衬砌结构的耐久性和外观质量。通常情况下，裂缝产生的原因主要有以下几个方面。

1.1 原材料的选取和管理不当

原材料的选择是确保工程质量的关键，因此在选取原材料时必须要严格把控质量。通常，原材料选取和管理不当方面问题主要有：水泥品种的选取与实际工程不符；水泥在运输、存储过程中产生结块的部分没有经过处理就投入使用；粗细骨料的搭配不当，含泥量、泥块量过多；材料存放不当，没有随季节变化采取有效的降温、保温措施等。

针对原材料可能出现的问题，要采取适当的措施来预防。比如在选取水泥时，尽量选取低发热量的水泥品种，并且要严格控制水泥质量，在运输过程中不得使水泥受潮以及混入杂物。要根据出厂日期、出厂厂家及水泥的品种来分类堆放，不可以混在一起。要不定时地对存放在场内的粗骨料进行检测，如果有不合格的，要及时清理出去，并做好相关记录。可以采用搭棚、水冷、风冷以及真空气化冷却等方式来把控入模混凝土温度。适当地掺入煤粉灰，减少水泥用量，可以极大地提高混凝土的和易性，改善混凝土的质量。通过合理掺入膨化剂，还可以改善混凝土的抗渗性和抗裂性。

1.2 配合比不当

由于水利工程和水工隧洞的实际特性，混凝土会长期处于恶劣的环境中，受当地地形地质和气候的影响，其耐久性会极大地降低。所以，要根据实际情况来调整配合比。在设计好配合比之后，还要落实，才可以取得有效成果。配合比不当的原因有：未定期校对拌和站称量系统，未定期校正配合比偏差，未及时检查拌和站料斗混料，混凝土拌和物在运输过程中的人为加水和投料顺序不正确等。

1.3 现场施工不规范

在施工过程中，施工人员的施工方式不规范也会造成裂缝的产生，比如隧道开挖成型差，衬砌混凝的厚实度不均匀，甚至还出现混凝土背后有脱空现象；未实际开展监控测量工作，单单靠施工经验来判断二次衬砌时间，可靠性极差；原材料计量误差大，外加剂添加把控不严；混凝土浇筑时不振捣或者是漏振等。这些因素都会极大地影响施工质量。

1.4 其他因素

水工隧洞衬砌混凝土裂缝的产生因素是多样性的，比如气候、温度、开挖条件、地质水文条件等都会对隧洞衬砌造成一定的影响。因此，要根据当地的实际情况来制订相应的措施。

2 水工隧洞衬砌混凝土裂缝的控制措施

水工隧洞衬砌混凝土产生裂缝后，通常会拌有渗水现象，严重浸蚀衬砌结构。能否制定出切实有效的裂缝预防控制措施，直接关系到隧洞使用寿命的长短。因此要求我们在具体施工时必须要提高相关人员的职业素养，认真、负责地完成本职工作。

2.1 针对施工现场的控制措施

在水工隧洞施工过程中，应当根据实际地质條件采用切实有效的施工方案设计。要确定科学、合理的隧洞开挖支护方法和混凝土浇筑成型方案。合理的混凝土配筋和配合比可以极大地提高混凝土的质量，避免因混凝土的质量问题而导致裂缝的产生。

要严格把控原材料，不定时地按规定对混凝土骨料的各项指标进行检测，尽量使用能降低混凝土水化热的水泥品种，根据施工经验和实际情况选取适当的水泥添加剂，从而减少混凝土温度裂缝的产生。同时，监理人员还要时刻掌握施工现场的具体情况，掌握各个施工环节的施工情况，并及时处理施工过程中出现的问题，确保施工质量。

2.2 针对施工过程中的控制措施

在对石岩或者土体进行开挖时，要尽量避免对围岩造成过多的破坏。如果出现塌方的情况，必须要及时采取补救措施，必要时，进行回填加固。在开挖过程中，应当注意岩体的震动，防止对已成型的隧洞混凝土造成破坏，同时注意改善开挖作业时隧洞内的通风和排水工作。这样，不仅可以提高施工环境标准，还有助于确保施工人员的人身安全。

必须要严格按设计要求来进行灌浆和喷锚施工。有时，开挖面的层次不齐，再加上一些部位所喷混凝土厚度不够，导致灌浆和喷混凝土挂在钢筋网上而与岩面的结合不够牢固。在对塌方部位进行充填封堵、灌浆时，如果没有做到位，比如充填得不够密实，则会导致支护体、衬砌混凝土与岩石面之间产生联合作用。

在工程施工时，要能够区别加固支护和稳定支护的作用，并且还要关注洞身侧面横向锚筋与挂网喷混凝土的效能，降低围岩二次或三次应力因分布不均而带来的作用力，避免围岩对砌混凝土造成破坏。

在混凝土入仓浇筑时要进行均匀、密实的振捣，留意施工中可能会出现的漏振和水泥砂浆层，同时要处理好施工缝的结合处，采用科学、合理的方式修补，避免出现断裂现象。另外，还要检查混凝土浇筑的厚度，并依据混凝土厚度确定混凝土的钢筋配置。按相应规定进行模板拆除工作，以及做好混凝土的养护工作。混凝土的养护工作并不单单指混凝土表层上面的养护，同时还包括混凝土内部温度的检测。为此，要随时留意混凝土的内部温度变化以及外界气候的影响，以便能够有效应对出现的状况。

2.3 施工结束后要进行总结和分析

水工隧洞施工结束后要进行总结，分析施工过程中隧洞衬砌混凝土裂缝产生的各种原因，并及时上报所出现的裂缝的实际情况，制订切实有效的措施，完善地质、设计、施工等各方面的工作，防止裂缝再次出现，保障隧洞工程的质量和安全。

3 结束语

虽然混凝土裂缝的产生在隧洞混凝土衬砌施工中是常见现象，引起裂缝产生的因素很多，也极其复杂，但是相信只要严格把控原材料的质量和规范现场施工操作，还是可以在很大程度上避免裂缝的出现。因此，我们需要不断研究和开发更合适的施工方案和科学的仪器来提高水工隧洞工程的质量，确保工程的施工安全及正式投入后使用的可靠性。

参考文献

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[2]吴国坚，木乃殷担.水工隧洞衬砌混凝土渗水裂缝处理分析[J].工业C，2016（6）.

[3]覃忆油.水工隧洞衬砌混凝土裂缝的防治及处理方法[J].大科技，2016（3）.

〔编辑：刘晓芳〕