輸水隧洞襯砌混凝土裂縫處理

摘 要：隨著社會經濟的不斷發展，我國在水利工程建設上的發展力度不斷加強，雖然水利工程在施工技術上已小有成就，但對其質量的管理仍存在明顯不足，尤其在水工隧洞混凝土施工中常出現裂縫現象，這不僅讓混凝土的承載力與抗滲能力降低，也給工程的安全性和使用年限帶來不可估量的影響。本文先對混凝土裂縫會帶來的危害進行簡要闡述，再對致使裂縫產生的具體原因進行分析，最后總結出相應的控制措施，以期改善水工隧洞混凝土在施工過程中產生裂縫等問題。

關鍵詞：輸水隧洞；混凝土襯砌；裂縫處理；控制措施

中圖分類號：TV544 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）35-0175-02

眾所周知，裂縫的產生以及相應的處理措施都能直接對輸水隧洞的使用年限造成影響。一旦輸水隧洞襯砌混凝土出現裂縫，尤其是有壓隧洞便會開始滲水，并伴隨鈣化物質的析出，與此同時也會對混凝土的結構安全帶來一定損壞，進而對輸水隧洞的使用壽命產生嚴重影響。值得一提的是，地下輸水隧洞，包括有壓輸水隧洞，均屬于水利水電工程施工建設中常見的項目，因而準確地總結造成裂縫的原因并實施何種控制措施對整個水利工程都有著極為重要的意義。

1 輸水隧洞襯砌過程中混凝土發生裂縫的危害

一般而言，在水工隧洞的設計環節中，隧洞襯砌的具體方案是最先被考慮的方案。隧洞的結構主體為圍巖，而襯砌是對圍巖進行加固的一種措施。在圍巖依靠自身維持穩定時，襯砌所起到的作用是對圍巖表面的基本保護，防止圍巖逐漸風化及滲水等損失，從一定程度上降低圍巖的粗糙程度[1]。倘若隧洞所處的巖石質地較好，便可忽視這層保護。依據相關部門的不完全統計顯示，如今我國在進行水利水電工程施工的過程中輸水隧洞運用混凝土部分襯砌或完全襯砌的模式是十分常見的。

有效數據表明，目前我國在混凝土施工技術上較難克服的問題便是裂縫問題，該問題的不斷產生，一方面會對相關工程項目的外觀造成影響，另一方面，也是最為重要的一方面，它會無法確保水利工程的長期使用，更嚴重的是，可能會帶來安全隱患。具體的危害可歸結為以下五種情況：

（1）相關研究顯示，水利工程項目施工過程中出現的滲水問題大都是混凝土施工時出現裂縫所造成的。這種現象可能導致混凝土因逐漸干燥而收縮，進而加劇了裂縫的開裂程度。除此以外，混凝土的堿性也會有所降低，致使混凝土結構中所含有的鋼筋鈍化膜遭受損壞[2]。

（2）一旦水利工程項目在進行混凝土施工的過程中出現裂縫現象，必定會導致混凝土結構出現不同程度的滲漏現象，再者伴隨滲水現象的不斷持續，在水壓作用下會使得混凝土結構中的裂縫逐漸擴大。

（3）倘若工程外觀上出現較大的裂縫，除去其所帶來的實質性威脅，即便是暫時性安全的工程也容易讓人深感不安，對人們的心理帶來更大的負擔。

（4）當滲水程度嚴重時，混凝土結構往往會因水的浸泡而遭到水解性損壞，甚至對隧洞結構穩定性帶來嚴重的隱患，造成安全問題的發生。

（5）位于沿海地區的水利工程項目，其相應的圍巖時常被含鹽水霧或海浪所侵蝕，在受到嚴重損壞后便會導致裂縫的產生。一旦氯離子伴隨海水不斷滲入至裂縫中，將加速其鋼筋結構的銹蝕程度，大大縮減混凝土結構的使用時間。

2 致使混凝土裂縫的原因

2.1 水化熱導致的裂縫

水泥水化熱是導致混凝土產生裂縫的重要因素之一。水泥水化過程中會釋放大量的熱量，如果混凝土結構斷面較厚，水化熱聚集在混凝土內部不容易散出，使得溫度升高。隨著混凝土齡期的增長，其彈性模量會增加，對混凝土內部降溫收縮的約束越來越大，進而產生較大的拉應力，如果混凝土抗拉強度不足以抵抗產生的應力，就會導致溫度裂縫。

2.2 骨料級配對混凝土的影響

混凝土骨料是混凝土的重要組成部分，在混凝土中起骨架和填充的作用，通常分為細骨料和粗骨料兩類。骨料的級配對混凝土的和易性、經濟性有很大的影響，直接影響到混凝土的強度、抗滲、抗凍、抗腐蝕性、耐久性。較好的骨料級配應當是：空隙率小，以減少水泥用量并保證密實度；總表面積小，以減少濕潤骨料表面的需水量和膠凝材料的用量；有少量的細顆粒以滿足和易性的要求。因此，骨料級配越差，孔隙率越大，填充空隙的漿體越大，開裂的可能性越大。

2.3 氣候及溫差的變化較大

需要我們注意的是，由于大多數水利工程項目所需的施工周期都比較長，歷時長的項目有時會跨越一年四季，而時間短的項目一般也會持續兩個不同季節，如此一來，水利工程項目便會在施工過程中經歷多種氣候的考驗。要知道，當項目位于溫差大、氣候差異明顯的區域時，混凝土往往會出現開裂的現象，其中，處于硬化時期的混凝土會散發出大量熱氣，從而產生了一定的拉應力，若溫度陡然降低，這種拉應力很容易不斷增強，對于韌性較差的混凝土結構而言，當拉應力增強到某一程度，超過了混凝土結構的荷載能力，便會斷裂，即出現裂縫。這種裂縫大都出現在混凝土施工的后期，其具體走向與深度尚不明確[3]。

2.4 施工的工藝不夠合理

是否符合標準化的施工流程及能否達到施工的要求，都可以有效避免混凝土出現裂縫的現象。目前我們所見的大部分裂縫的產生都是由于施工前期未對地質進行嚴格勘察，同時在工程施工的過程中未依照標準化流程開展作業，進而致使裂縫的產生，或者其他的施工質量問題[4]。比如部分施工單位在施工前期未能軟弱地基進行處理，導致混凝土結構的承載力很弱；在混凝土澆筑施工中若不遵照標準化施工工藝，極易導致混凝土的變形；一旦混凝土振搗不夠密實和均勻或攪拌的時間太長，都會讓已成型混凝土結構的承載能力大幅度降低，甚至低于施工質量的基本要求。

2.5 后期的養護工作需不斷完善

就水利工程項目中的混凝土施工而言，施工前期對地質的勘察、施工中期對質量的監管及施工后期對工程的養護等都是確保施工質量的重要環節。很大一部分的建設施工單位往往只重視了施工前期與中期的工作，而忽視了施工后期的養護工作，未對混凝土結構容易受氣候、溫差的影響及長期性露天使用等實際狀況加以充分考慮，因而常因養護方式不完善、或養護過程不夠合理、甚至不采用養護措施等情況導致混凝土結構的表面因變形而出現裂縫[5]。

2.6 施工材料的配比不盡合理

要想保障混凝土結構是否具備良好的塌落度、和易性及承載能力，在進行混凝土施工時便需要依照實際來對施工材料進行科學合理的配比[3]。當下的某些施工單位在實際施工時沒能多加重視材料的配比問題，經常因一味的縮減成本或欠缺嚴格且規范的質量監管或控制手段，致使混凝土的水灰比、添加劑的使用劑量、粗骨科石子粒徑及含沙量等都不合要求，進一步對混凝土的強度產生不良影響，同時也使得對混凝土進行澆筑時無法達到塌落度與和易性的要求而造成施工結束后裂縫的產生。

3 混凝土裂縫的控制措施

3.1 有效應對氣候及溫差的變化

相關部門應充分考慮氣候與溫度這兩個因素，采取相應措施降低混凝土溫度應力，避免因氣溫變化而帶來的混凝土裂縫問題。由此看來，當項目必須在氣溫高的夏季開展施工時，需要對混凝土澆筑厚度進行嚴格的控制，以便給澆筑面留出足夠空間進行散熱。此外，可以借助水流來降溫，即在混凝土的結構內部鋪設冷水管道，并且盡量避免在陽光光照強烈時進行混凝土澆筑[6]。而在溫差變化大的區域開展施工，便需要采取一定的保溫措施，減少因溫差導致裂縫產生的可能。

3.2 不斷優化施工工藝流程

確保混凝土施工的質量合乎要求的必要條件便是合乎標準化要求的施工工藝及施工過程中相應混凝土澆筑構件的拼裝與制作[7]。為避免施工結束后混凝土出現裂縫，在整個施工過程中都必須保證模板與支架的強度都符合實際的施工標準，進一步為施工的整個過程打下良好基礎。另外，在進行工程施工的過程中相關施工單位切不可存在僥幸心理，每個工作人員都必須在發現問題的前期對問題進行處理，防止后續問題的出現。

3.3 逐步完善項目的后期維護工作

混凝土的澆筑工作結束并不表示施工工作已經完全結束，相關人員仍需在后期對混凝土進行有效養護，以保障混凝土結構的整體性。與此同時，還需采取科學的技術手段來進一步強化混凝土的韌性與承載能力，促使混凝土結構維持穩定，盡力通過養護措施來避免裂縫的產生。

3.4 嚴格控制施工材料的質量

要想嚴格控制好施工材料的質量，必須從以下兩點著手：①在進行施工配料時要注意含泥量與水灰比等，必須在混凝土澆筑前完成相應的配比試驗。②要再三確認原材料的質量是否滿足要求，因而在進行原料采購時要對材料的級配與價格多加關注，切不可只考慮成本而忽視質量。另外，對已采購的材料，要做好相應的防潮防曬措施，保證材料質量的相對穩定性。

4 結 語

綜上所述，輸水隧洞襯砌的混凝土結構出現裂縫是水利水電工程施工過程中較為常見的一種不良現象，裂縫不僅會影響輸水隧洞的使用功效，還會對混凝土結構的整體性度帶來一定破壞。要想避免混凝土裂縫，確保水利水電工程施工的質量，相關部門必須分別在工程施工的前期、中期及后期采取預防、防治及處理措施，促使混凝土結構的各個指標均能達到較高的水平，進而消除安全隱患，延長輸水隧洞工程的使用壽命，為相關領域創造更好的效益。

參考文獻

[1]宋玉亮.輸水隧洞襯砌混凝土裂縫處理[J].東北水利水電，2018（8）：17～19.

[2]曾曉燕，賈 進.輸水隧洞混凝土襯砌裂縫處理技術[J].中國建筑防水，2015（10）：31～35.

[3]鄭桂霞.淺談如何處理混凝土與磚墻之間的裝修裂縫[J].科學技術創新，2018（13）：122～123.

[4]楊士龔.水工隧洞襯砌混凝土裂縫成因分析及控制措施[J].建筑工程技術與設計，2017（28）：723.

[5]吳代金.混凝土裂縫的預防與處理研究[J].四川水泥，2018（6）：11.

[6]潘景富.水利水電工程中混凝土裂縫施工處理[J].吉林農業，2018（14）：62.

[7]張 飛.混凝土裂縫的預防與處理[J].建筑工程技術與設計，2018（12）：4413，4416.

收稿日期：2018-11-7

作者簡介：張振國（1985-），男，漢族，云南瀘西人，工程師，本科，主要從事水利水電工程設計工作。