水工隧洞衬砌混凝土裂缝成因及控制措施 周文

水工隧洞衬砌混凝土裂缝成因及控制措施周文
摘要：在水工隧洞衬砌混凝土施工过程中，通常会受到一些因素的不利影响，
导致混凝土裂缝的形成。

因此，需要对影响因素进行集中梳理和排查，有效整合
管理标准和管控机制，对可能影响隧洞质量的问题进行集中梳理，避免施工过程
受到影响，从根本上提高工程质量和安全性，为隧洞衬砌项目发挥实际价值奠定
坚实基础。

本文主要分析了水工隧洞衬砌混凝土裂缝成因，并提出相关的控制措施。

关键词：水工隧洞衬砌；混凝土；裂缝；成因；控制措施
水工隧洞衬砌是受围岩约束极强的薄壁结构，为了满足水工隧洞的特殊功能，需要用标号较高的混凝土完成施工，这种混凝土容易受外界因素影响而产生裂缝，从而降低衬砌结构的强度、稳定性、抗渗性与耐久性，进而影响水资源利用率与
使用安全。

加强对水工隧洞衬砌施工中混凝土裂缝的成因研究，有助于预防裂缝
的产生及裂缝的修补处理。

1 水工隧洞衬砌混凝土裂缝的分类
在水工隧洞衬砌施工中，出现混凝土裂缝在所难免，根据裂缝的形态可分为
细小的表层裂缝和有危害的贯穿性裂缝两类。

施工期间应采取合适的措施避免这
两种裂缝的产生，确保水工隧洞衬砌的质量。

表层裂缝一般杂乱无章分布在混凝
土表层，裂缝宽度较小，一般在1mm以下，深度较浅，形状与数量不固定，对
隧洞衬砌结构的安全性影响较小，但如果不及时采取科学合理的方法进行修补处理，表层裂缝会有进一步发展为贯穿性裂缝的风险，应予以重视，以免为隧洞的
安全与使用寿命埋下隐患。

贯穿性裂缝是指贯穿水工隧洞整体构造的裂缝，一般
来说，贯穿性裂缝都是单一出现的，长度、宽度、深度都较大，极易导致水工隧
洞出现渗漏问题，严重时还可能蔓延至整个隧洞，严重影响隧洞结构安全。

2 水工隧洞衬砌混凝土裂缝的成因
2.1 原材料选取与管理存在问题
水工隧洞施工中所用的原材料质量直接影响着衬砌结构的稳固性，严格把控
原材料的质量可为隧洞质量奠定坚实基础。

然而在实际施工中却存在原材料选取
与管理不当的问题，主要体现在以下几个方面：一是水泥品种的选取与设计要求
不符，没有根据隧洞的结构设计及施工要求，选择合适的水泥，导致混凝土衬砌
产生裂缝；二是没有从正规渠道采购合格施工原材料，给项目质量埋下安全隐患；三是水泥在运输、存储过程中管理不当，没有按要求控制温度、湿度等条件，导
致水泥产生了结块，并将不合格水泥用于施工中，影响混凝土质量；四是未做配
合比试验，水灰比不满足设计要求，原材料搭配不当，如粗细骨料的配比不合理，导致混凝土质量不满足设计要求。

2.2 温度变化引起裂缝问题
一般情况，水工隧洞是在一定深度的地下施工，由于深度较大，隧洞中的温
度较高，而且水泥在施工过程中会因水化现象产生大量热量，导致隧洞中的温度
显著升高，过高的温度容易导致衬砌混凝土结构中的水分蒸发及出现遇冷凝结等
问题，从而是衬砌混您土在施工过程中产生较大的收缩变形，出现干缩裂纹。

2.3 地质水文条件变化产生裂缝问题
地质水文条件变化对水工隧洞的施工安全有着至关重要的影响，其地质、水文、地形等情况越复杂，施工过程就越难以把控，易导致裂缝出现。

隧洞施工前期，应安排专业人员勘察工程所在地的地质水文环境，获取详细数据资料，因数
据缺失或是数据不准确，导致无法结合地质水文资料与现场的真实情况进行准确
判断，会给施工质量造成隐患。

3 水工隧洞衬砌混凝土裂缝的预防
3.1 优化混凝土配合比
在选择混凝土的时候，要保证混凝土的质量能够符合建设施工标准，施工前
须进行配比试验，以选择出一个最为合适的方案。

同时还可以配合复合型的高效
减水剂或粉煤灰的使用，改变混凝土的和易性，并降低混凝土的水化热和干缩，
从而有效的避免出现裂缝。

3.2 加强监测围岩变形
施工期间，须对围岩进行严格监测，避免衬砌混凝土因围岩承受附加力而产
生裂缝。

通过解析有关内容和技术，准确的判断围岩是否已完成收敛变形，达到
稳定，从而明确衬砌的具体时间，进而降低或避免混凝土衬砌产生裂缝的概率。

3.3 确保仓面没有渗水干扰
避免地下水渗入混凝土浇筑仓面同样也可以防止产生裂缝。

施工前期，应充
分做好作业面周边地下水情况的调查工作，制定详细排水防水措施方案，对于地
下水丰富的情况，应以疏排方式为主，同时做好初衬，防止外水内渗，避免外水
对隧洞二衬混凝土施工质量的影响。

3.4 原材料选取和管理预防处理
水泥是混凝土原材料的核心，确保水泥质量是保障隧洞衬砌混凝土质量的关键。

在水泥运输过程中，应避免受潮或是混入杂物，存放时要根据出厂厂家、工
厂的日期和水泥品种分类堆放，绝不可以混合堆放，同时要做好仓库防潮措施，
水泥尽可能选用低水化热的水泥品种。

4水工隧洞衬砌混凝土裂缝的控制措施
在水工隧洞衬砌施工过程中，需要作业人员严格按照设计要求及规程规范要
求进行施工，才能确保隧洞衬砌质量，避免因为施工质量出现裂缝，整个过程需
要合理、规范实施，实际施工确很难保障所有程序能够满足相关要求，从而导致
隧洞衬砌出现裂缝，出现裂缝应裂缝类型采取针对性补救措施，保证隧洞衬砌能
够满足结构安全和稳定，同时也应满足抗渗及耐久性要求。

以下介绍了几种针对
出现的不同裂缝所采取的相应补救方法。

4.1 表面修补法
表面修补法是一种非常常见的处理裂缝的方法，主要用于一些没有影响水工
隧洞结构稳定性的裂缝修补。

在施工过程主要是在混凝土裂缝表面涂抹上一层环
氧胶泥、水泥浆或者是沥青等。

有时为了避免裂缝的进一步扩大，还必须在裂缝
表面粘贴玻璃纤维布等加固措施。

4.2 灌浆、嵌缝封堵法
灌浆法是在对水工隧洞整体稳定性造成一定影响的裂缝中使用，也可以使用
灌浆法修复对有较高防渗要求的混凝土裂缝。

灌浆法的原理主要是使用压力设备
把胶结材料压入到混凝土的裂缝中，使混凝土和胶结材料结合为一体，从而达到
封堵裂缝的效果。

目前较为常见的胶结材料主要有环氧树脂、水泥浆、甲基丙燃
酸酯等。

而嵌缝法主要是沿裂缝凿槽，并在槽中嵌入相关的止水材料，例如：丁
基橡胶、聚氯乙烯胶泥、聚合物水泥砂浆等，从而达到封堵裂缝的目的。

4.3 结构加固法
如果裂缝已经严重影响到了水工隧洞衬砌混凝土结构的安全性能，则应该采
用结构加固法进行有效的控制处理裂缝。

现阶段较为常见的结构加固方式主要有：
增大混凝土截面面积、粘贴钢板加固、构件角部外包型钢、增设支点加固等，通过对隧洞衬砌结构缺陷部位进行结构性补强加固，从而改善裂缝对隧洞质量的不利影响。

除上述方法之外，在隧洞衬砌阶段施工结束后应及时进行检查及总结，检查完成段隧洞衬砌裂缝产生情况，后续及时观测裂缝变化情况，并做好书面记录，分析、查找隧洞衬砌混凝土裂缝产生的原因，针对裂缝情况制定出行之有效的预防及补救措施，完善设计、施工等各方面的工作，以防止再次出现裂缝，保证隧洞衬砌质量及结构安全。

5 结束语
综上所述，严格把控衬砌混凝土结构的裂缝问题是确保隧洞结构安全稳定性的关键，为防止出现裂缝问题，要求项目参与方通力协作，做好前期基础资料调研、合理设计、原材料选择等工作，及施工期间施工质量控制、后期养护、监测等工作，做到事前、事中、事后全过程有效管理，以此提升水工隧洞衬砌施工的整体质量，为隧洞输水工程安全运行保驾护航。

参考文献：
[1]赵海波，王安琪.水工隧洞衬砌混凝土裂缝产生原因及预防措施[J].水利规划与设计，2016，（4）.
[2]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）.
[3]孙东迁.隧洞衬砌裂缝成因分析及处理措施研究[J].陕西水利，2016，（2）.。