引水隧洞混凝土衬砌开裂及处置关键技术研究

张广松

【摘要】在引水隧洞施工中，有诸多不可控制因素，很容易造成引水隧洞混凝土衬砌开裂，从而引起表面渗水，这一方面影响到引水隧洞的施工质量，同时还会留下极大的安全隐患，带来安全事故。对此，下面结合工程实例，就引水隧洞混凝土衬砌开裂原因及处置技术进行全面分析。

【关键词】引水隧洞；混凝土衬砌；开裂；处置

前言：

在我国水利水电工程中，引水隧洞是十分关键的项目，会对水利水电工程的发展及今后运作带来全面影响。由于在引水隧洞施工中，受诸多因素的影响，会出现混凝土衬砌开裂的情况，造成表面渗水现象，甚至会造成钢筋锈蚀，混凝土的耐久性受到影响，对工程质量带来极大影响，同时也缩短了引水隧洞的使用寿命，而在处置过程中还会消耗大量的人力、财力、物力资源。对此，在实际中，必须针对混凝土衬砌开裂的成因，制定针对性处理措施，从而保证引水隧洞的安全使用。

1.工程概况

在某水利水电工程中，引水隧洞共4条，平均洞长16.67km，洞群沿线上覆岩体一般埋深1500m～2000m，最大埋深2500m，引水隧洞开挖断面为马蹄形，大部分断面开挖直径13m，衬砌厚度40～60cm，具有埋深大、洞线长、洞径大的特点。本工程中引水隧洞混凝土衬砌施工环境比较恶劣，涉及到杂谷脑组大理岩（T2z）、三迭系下统绿泥石片岩和变质中细砂岩（T1）、三迭系上统砂板岩（T3），中部的白山组大理岩（T2b）及东部的盐塘组大理岩（T2y）等地层，对施工的顺利进行带来影响。同时在施工中，受其他因素的影响，造成了引水隧洞混凝土衬砌裂缝的产生。由于引水隧洞穿越岩层地质，其结构比较复杂，支护方式也无法固定，隧洞压力大、高埋深，洞线长，在施工中出现不同程度的裂缝。其带来的危害主要有：裂缝的产生无法使得引水隧洞永久安全运行；裂缝的产生会出现新渗水通道，从而对发电量造成影响；形成裂缝后，会造成表面渗水，甚至会造成管涌，造成山体灾害。为了保证引水隧洞的后期运行安全，必须对裂缝进行及时有效的处置。

2.引水隧洞混凝土衬砌开裂原因

在本工程中，造成引水隧洞混凝土衬砌开裂的主要原因在于：（1）水泥浆体收缩，在对引水隧洞混凝土衬砌工程进行施工的时候，在施工材料中水泥较为重要，主要存在于化学结合水、毛细水、物理吸附水等，由于水泥在施工中会逐渐出现硬化的情况，原有的水分失去，从而出现收缩的情况。此外，在进行水泥浆体施工时，会受到基础岩石层面、骨料等的限制，降低水泥浆体抗拉力，最终出现引水隧洞混凝土衬砌开裂。（2）温度裂缝，在施工过程中为满足泵送要求，衬砌混凝土进行了数次配合比和外加剂掺量的调整，粉煤灰、外加剂掺量及砂率和用水量都有所增加，且泵送混凝土较其他普通混凝土坍落度大，一般按照坍落度的控制上限在控制，混凝土的水泥用量为260kg。根据监测结果来看，引水隧洞边顶拱浇筑完成后达到最高温度40～48℃，内外温差达26～32℃。通过监测数据显示，混凝土浇筑完后30h 左右温度为最高，7～8d 内温度下降较快，30d 左右降至正常温度。从内外温差分析，在混凝土内部和表面间形成温度梯度而产生应力，当温度应力超过混凝土的抗拉强度时就会产生温度裂缝。

3.引水隧洞混凝土衬砌处置技术

3.1 表面修补技术

在处置引水隧洞混凝土衬砌开裂时，表面修补术是比较常见的一种技术，在结构稳定、结构承载力没有受到大影响的混凝土衬砌开裂中有良好的适用性。在进行混凝土衬砌开裂修补时，可以通过水泥浆涂抹、环氧胶泥、混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料的方式进行修补。但是在进行混凝土衬砌开裂表面修补中，需要对其表面进行全方位清理，严禁杂物的存在，避免杂物对修补质量带来影响，确保表面结构的密集度符合相关要求。此外，在进行引水隧洞混凝土衬砌开裂修补时，对于一些特殊的地位，可以通过表面粘贴玻璃纤维布，降低施工安全事故。

3.2 灌浆封堵处理技术

在引水隧洞混凝土衬砌开裂处置中，如果需要开展防渗修补工作，且结构整体性良好，可以采用灌浆封堵处理技术。在进行施工时，可以利用相应的压力设备，将修补材料压入混凝土裂缝中，然后经过硬化处理，使得修补材料、引水隧洞混凝土衬砌形成一个整体，从而达到巩固结构的目的。采用灌浆封堵处理技术时，需要对所使用的修补材料进行全面确定，如甲基丙烯酸酯、水泥浆、聚氨酯、环氧树脂等，从而提高结构的承载力。此外，对于裂缝凿槽，可以采用嵌缝封堵技术，其主要材料有塑料油膏、丁基橡胶、聚氯乙烯胶泥等。

3.3 施工材料调制技术

在施工过程中，由于昼夜温度相差比较大，所以在进行引水隧洞混凝土衬砌开裂处理时，需要加强对这方面的重视，特别是对施工材料进行适宜的调配。进行施工材料调配，需要结合现场的具体情况，科学确定施工材料配比，并对其进行严格控制，同时在进行施工材料调制时，可以适当的添加一些添加剂，但是要控制好剂量，确保引水隧洞混凝土衬砌结构的抗拉力符合相关规定。此外，在进行引水隧洞混凝土衬砌开裂处置时，还需要对温度进行充分考虑，避免温度偏差引起施工材料配比偏差，从而造成施工质量差。在本工程中，由于施工環境比较恶劣，加上施工失误，从而出现变形、沉降等现象，对此，在施工中为了有效提高工程质量，可以在修补中添加相应的添加剂，并针对温度变化，适当的调整施工材料比例，从而确保引水隧洞混凝土衬砌的质量符合相关规定。

4.总结

在引水隧洞施工中，受各种因素的影响，很容易出现混凝土衬砌开裂的情况，这不仅影响到衬砌外观质量，同时也对工程安全留下一定隐患。因此，在实际中，为了确保工程的施工效益，必须对引起混凝土衬砌开裂的原因进行分析，并进行针对性处置，从而为工程的安全运行提供保障。

参考文献：

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