水工隧洞混凝土裂縫分析及加固研究

摘要：本文嘗試結合工程實例，對水工混凝土結構所產生的裂縫進行了分析，探究了混凝土裂縫對混凝土結構的安全使用產生了哪些影響，提出了相應的控制以及預防對策，提出應用溫度控制、原材料選取以及養護等多種技術的應用方式，以此來保證水工隧洞混凝土裂縫加固效果。

關鍵詞：水工隧道;混凝土裂縫分析;加固研究

在進行隧洞混凝土施工的過程中，通常情況下混凝土材料的選擇應用情況會直接影響到工程施工質量，使得混凝土結構的內應力發生變化，容易在表層集中出現裂縫，嚴重的還可能會出現貫穿裂縫，不僅影響了結構的整體文慣性，同時也直接影響了混凝土結構的正常使用。

一、水工隧洞裂縫概述

在進行水工水稻裂縫施工的過程中，經常會出現質量缺陷的現象，一般情況下水工隧洞裂縫問題主要分為兩種，即伸縮縫滲水、洞深裂縫。首先，伸縮縫滲水。導致伸縮縫漏水現象出現的根本原因是由于在施工過程中沒有實現對伸縮縫的有效處理，也有可能是由于在進行混凝土襯砌施工的過程中沒有采取相應的溫度保護措施，從而導致了混凝土結構內外溫差較大，進而導致了鋼筋混凝土結構出現裂縫的現象;其次，洞深裂縫。對于洞深裂縫來說，主要是由于在進行混凝土支護施工的過程中，往往由于施工材料出現水化或者碳化的情況，從而導致了裂縫的出現，影響到了結構的正常使用。目前來看，在進行水工隧道施工過程中，裂縫已經成為了一種較為常見的質量缺陷，需要采用有效的措施控制隧道中裂縫的產生[1]。因為裂縫在混凝土施工過程中最為常見，因此可以將其視為水工隧道加工處理技術的難題之一。

二、水工隧洞混凝土裂縫成因

（一）外力荷載引起的裂縫

在進行鋼筋混凝土結構施工的過程中，結構構件中的界面彎矩以及剪力等會直接影響到鋼筋混凝土結構的整體受力情況。由于結構所受到的內力不同，裂縫呈現出的形態也勢必會有很大的不同。首先，彎曲裂縫。對于此種裂縫來說，是因為兩點對稱的荷載作用，從而出現了結構彎曲的現象，這是由于外荷載較大所引起的;其次，受拉裂縫[2]。對于此種裂縫來說，一般會出現在構件處，主要表現為延伸擴展的結構裂縫，對于此種裂縫來說，往往對鋼筋混凝土結構會產生較大的破壞，其產生原因主要是由于構件所受到的張拉力超過了混凝土結構的極限抗拉強度;最后，受壓裂縫。受壓裂縫是現階段混凝土結構施工過程中最為常見的裂縫形式，對于此種裂縫來說，主要是由于在軸向壓力的作用之下，壓應力超過了混凝土自身的抗壓強度，這也就導致了結構應力直線下降[3]。

（二）非外力荷載引起的裂縫

目前，非外力荷載引起的裂縫較為常見，之所以會產生這一裂縫，歸根結底還是由于原材料的質量沒有達到標準要求，經常會出現混凝土結構設計與實際施工需求不符合的現象，同時，混凝土材料配合比不合理也是導致這一裂縫現象出現的根本原因。在進行水工隧洞混凝土施工的過程中，經常會出現結構不合理的情況，這也是產生裂縫的主要原因。通常情況下，產生結構裂縫之后，裂縫會向縱向以及環向進行伸展[4]。對于原材料來說，如果其質量不合格勢必會直接影響到工程建設的綜合質量，這與水泥種類的選擇不合理有直接關系。在進行水泥材料運輸的過程中可能會經常出現塊體或者含水量發生變化的情況，這都會在一定程度上影響到混凝土材料的綜合性能。在施工過程中，對外加劑數量以及種類的選擇會直接影響到混凝土結構，從而導致結構裂縫現象出現。在進行外加劑用量以及種類選取的時候，往往因為用量以及種類選取不合理而導致混凝土結構內部應力收縮的現象出現，這也使得混凝土材料發生了干鎖反應，從而致使混凝土材料表面出現了裂縫的現象。此外，骨料的選擇以及應用不當也很可能會導致混凝土結構出現開裂的現象，從而直接影響到了混凝土材料品質[5]。

三、水工混凝土裂縫控制措施及加固分析

（一）建立起完善的裂縫防治措施

對于水工混凝土裂縫來說，其產生原因具有多樣化的特點，為了可以有效保證水工施工的整體合理性，并且保證水工結構的安全運行，應該建立起完善的裂縫防止措施。在對裂縫的危害性進行評估以及分析的時候，應該注意應用施工現場檢驗、數學模型監控以及結構計算分析等多種方式，積極將智能化以及數字化的技術引入到水工建設工程當中，通過這種方式來盡量降低結構裂縫出現的可能性[6]。同時，還應該注意應用小波分析、現場檢測法等等多種方式來對工程建設現場的實際情況進行確定，將其當作建立起完善裂縫防止措施的重要依據。

（二）準確選擇水工混凝土結構加固方法

在對結構加固方法進行選擇的時候，一般可以將其分為直接加固、間接加固以及綜合加固法。在進行實踐操作的過程中，通常會考慮應用預應力法、外包鋼法以及支點法來進行加固處理，通過這些方式可以獲得更多的真實數據，從而使得加固工作的展開更加順利。通過多種加固方式結合應用可以有效降低外界載荷的作用，從而使得結構的整體安全性以及可靠性得到保證。首先，應該進一步加大對界面加固的力度，可以嘗試應用植筋加固技術在新的混凝土結構中植入鋼筋，通過這種方式來保證其結構穩定性，同時也使得混凝土結構之間的連接效果更加理想;其次，使用外包鋼加固法，對于此種加固方法來說，其在我國混凝土工程施工中的應用范圍越來越廣，并且取得了較為理想的應用效果[7]。當混凝土結構出現變形現象之后，應該對鋼板的抗拉程度進行準確計算，從而最終計算出鋼筋混凝土結構與鋼板的抗拉強度。對于鋼板結構來說，其抗拉強度勢必會直接影響到最終工程項目施工的綜合質量。應用碳纖維布加固混凝土結構的方式，可以有效提升混凝土結構強度，同時也使得混凝土結構的綜合耐久性得到了提升;最后，預應力加固法，在對此種方法進行應用的時候，主要是通過應用不同材料來對適用范圍進行確定的方式來進一步增加預應力拉桿加固質量，這樣一來也使得預應力撐桿加固效果更加理想，從而提升了混凝土結構的綜合穩定性[8]。

四、水工隧洞裂縫診斷以及加固分析

在展開水工隧洞裂縫診斷以及加固分析工作的時候，應該注意對建筑物的裂縫進行診斷以及分析，在對水工建筑物裂縫輕度以及缺陷進行診斷劃分的時候，應該注意對其缺點以及強度進行持續監測，通過這種方式可以有效提升水工水稻裂縫加固的質量，從而使水工隧道結構的整體穩定性得到有效提升，這樣一來也使得工程建設的經濟效益以及社會效益得到了保證。在進行混凝土加速混合施工操作的過程中，水工隧道混凝土建筑物可能會產生方向不同、深度不同的裂縫，這些裂縫的出現也勢必會對結構的整體穩定性以及安全性產生嚴重影響。一般情況下，方向、寬度以及深度不同的裂縫往往對混凝土結構的危害程度也是有很大不同的，因此，想要有效保證結構的穩定性以及均勻性，應該先對混凝土結構進行變壓處理，通過這種方式來使得混凝土工程的使用壽命得到有效延長。

可以按照水工隧道中混凝土結構建設的實際情況將其分為不同的等級，并且對其危害程度進行劃分，可以分為輕微、一般、嚴重以及特別嚴重幾個等級。經過對水工混凝土施工結構裂縫危害程度進行分析之后，可以發現想要使水工隧洞結構承載能力得到有效提升，應該先對其結構穩定性進行深入分析，從斷裂力學的角度來對裂縫穩定性進行分析，一般情況下可以將其分為張開型、滑開型以及撕開型三種。對于以上三種裂縫穩定性分析方式可以看出，在進行復合節點單元裂縫數值裂縫模擬的時候，應該注意對混凝土材料單元節點的變化情況進行確定。此外，還可以嘗試對模型試驗法進行應用，這樣一來可以實現對混凝土結構裂縫的有效記錄以及觀察，對其產生的整個過程有清晰具體的了解，在對水工隧洞結構材料進行選擇以及應用的時候也有了具體的依據。

五、案例分析

某水工隧道工程，在實際展開建設施工的過程中，由于存在拱頂欠厚的現象，導致了結構的整體承載能力出現了一定問題。這時候，首先應該建立起模式，實現對網格的準確剖分，這樣一來可以使外襯混凝土以及內外襯托之間的關系更加緊密，同時也使得彈性夾層的數值得到了更加準確的展示。在對模型網絡中混凝土結構裂縫進行展示的時候，應該注意對工程現場的實際施工情況有準確把握。應用黏鋼加固混凝土技術，使用膠黏層將鋼板僅僅粘貼在混凝土基層表面，通過這種方式可以使原來的混凝土構件承載能力得到有效提升。對于此種施工工藝來說，在實際應用的過程中，其主要優勢體現在施工工藝簡單、施工操作方便、硬化時間短，并且在此過程中并不會增加架構自重。

六、結語

綜上所述，現階段我國鋼筋混凝土結構越來越常見，在我國水工隧道施工過程中，此種結構的應用取得了較為理想的效果，使得結構整體安全性有了很大程度的提升。對于水工隧洞混凝土結構來說，在施工過程中出現混凝土結構裂縫是非常常見的現象，這也勢必會對混凝土結構整體安全性以及穩定性產生一定影響，因此，要進一步提升對結構加固以及防滲探究力度，通過這種方式可以有效起到杜絕混凝土結構出現缺陷的作用，從而促進了我國水工隧道工程建設綜合質量的提升。

參考文獻：

[1]吳小靜.水工隧洞混凝土裂縫分析及加固研究[J].黑龍江水利科技，2017，45（9）：109-110，131

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[7]田振華，李寶石，王經臣.水工隧洞混凝土襯砌裂縫監測與成因分析[J].水力發電，2017，43（9）：45-48

[8]孫春華.水工隧洞襯砌混凝土裂縫成因分析及控制措施[J].商品與質量，2017，4（32）：243

作者簡介：張成貴（1968— ），男，漢族，畢業于南昌水利水電專科學校，水利工程管理專業，研究方向：水利工程管理。