浅谈如何处理水工地下隧洞砼衬砌渗水裂缝
【摘要】：水工地下输水隧洞分有压隧洞和无压隧洞，当隧洞衬砌混凝土产生裂缝后，常拌有渗水现象，会严重破坏砼结构的安全，裂缝产生的原因、防治及处理的方法直接关系到隧洞的使用寿命。
【关键词】：地下隧洞;砼衬砌;渗水裂缝;防护措施;
引言
水工地下隧洞衬砌混凝土为满足抗冲耐磨要求，一般混凝土设计标号高、水泥用量大，加上基岩硬度大，弹模高等原因，即使采用低温混凝土浇筑，最高温度也超过了允许标准。在隧洞衬砌混凝土浇筑形成后，结构混凝土由于受到内外温差所引起的温度应力影响，产生不均匀收缩而出现裂缝，特别是在地下水位较高的隧洞会出现以垂直于水流方向的环向有一定水压渗水裂缝。在处理这类渗水裂缝的过程中采用了高渗透改性环氧浆材，灌浆施工工艺采用打斜孔埋管和无损贴嘴灌浆的方法，裂缝处理的效果满足设计的质量要求。
一、渗水裂缝原因分析
全断面砼衬砌埋藏式水工隧洞,在砼浇筑结束后,由于山体内地下水的渗流通道被封堵,形成较高的外水压力,使衬砌砼在施工缝、变形缝的薄弱位置产生渗漏。
这是因为:在砼浇筑时没有采取有效的排水措施(如设置排水廊道、打排水孔等)进行外水导排减压。在砼衬砌完成后,因各种原因回填和固结灌浆不可能立即进行时,当衬砌砼水化热完成后,衬砌与岩体之间实际存在一个较大的空隙。当围岩外水压力梯度尚不足以形成新的渗流通道时,外压力实际上是渗透水在围岩和衬砌中产生的体积力。此时的外水压力迅速升高,并直接作于衬砌砼上,导致砼薄弱面渗水,而影响衬砌结构的安全。
二、水工地下隧洞混凝土裂缝简介
1.水工地下隧洞混凝土裂缝进行化学灌浆处理的目的主要是进行防渗堵漏和补强加固。防渗堵漏要求缝面灌后具有较高的抗渗性和抗老化性能，能阻止外来水汽碳化混凝土和锈蚀钢筋，满足结构耐久性和安全运行;补强加固要求缝面浆液固化后有较高的粘接强度，最终要求能恢复混凝土结构的整体性。目前裂缝处理一般采用高渗透改性环氧浆材，但均存在一定的局限性，需研究环保型、低粘度、无收缩、抗老化强、粘接强度高、能满足温度缝反复收缩开裂的处理要求的弹性改性环氧浆材。
2.浆材选择，化学浆材选择应掌握的原则：一是浆材的可灌性，所选化学浆材必须能够灌入裂缝，充填饱满，灌入后能凝结固化，以达到补强和防渗加固的目的，且不能对水质产生污染;二是浆材的耐久性，所选用材料在使用环境条件下性能稳定，不易起化学变化，并且与混凝土裂缝有足够的粘接强度，不易脱开，对于一些活动裂缝和不稳定裂缝要特别注意这条原则。
3.水工地下隧洞衬砌混凝土裂缝的特点是：裂缝开度较小、外水压力大、浆液较难灌入，一般处理要求既要满足补强又要防渗堵漏，灌浆材料一般采用高渗透改性环氧浆材。
三、砼衬砌裂缝处理措施
1.表面修补法;表面修补法是一种简单、常见的修补方法，它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝以及深进裂缝的处理。通常的处理措施是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或在混凝土表面涂刷油漆、沥青等防腐材料，在防护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂，通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施对于隧洞中存在的非渗水裂缝，其裂缝宽度大于1.0mm。根据裂缝开展方向，可分为纵向、环向，纵环向交叉裂缝。
2.灌浆封堵法：灌浆封堵法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补，它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中，胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体，从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化学材料。
工艺流程：裂缝清洗→钻斜孔→清孔、埋管→表面封缝→通风检查→浆液配制→注浆→封孔处理→待凝检查→表面处理。纵环向交叉对于衬砌结构稳定和安全极为不利，因此必须同时进行衬砌和围岩加固处理。具体处理设计为：(1)在纵环向交叉裂缝出现洞段隔2.5m布点，用风动凿岩机钻孔，孔径为50，打穿初衬，孔深3m，同时严禁破坏隧洞原有配筋。(2)安装锚杆、注浆管、回浆管。锚杆直径为22，注浆管管径为15，回浆管管径为10。注入水泥砂浆，灰砂比1：(3～5)，水灰比1：1，施工时由上往下逐级注浆，注浆压力以0.4MPa～0.6MPa为宜。(3)注浆24h后安装锚杆垫板，用环氧树脂砂浆抹平方槽。
3.施工缝面作为新、老砼的结合部因其所处位置较低,而在缝面的处理上及时采取了冲毛或凿毛工艺,但由于现场条件的限制还存在一定的问题,比如边、顶拱砼开仓前冲仓后会有少量的积水和一些细小的渣子难以彻底清除,再加上砼入仓前的砂浆摊铺往往也难以全部覆盖老砼面、结合面振捣不密实等等因素的存在,使该部位成为一个较为薄弱的地方。
四、处理过程中注意的问题
1.灌浆材料的正确选择：应选择低黏度、低收缩的环氧浆材。收缩大的材料需多次复灌，不但增加投入，而且复灌成功率小。目前采用主要是两种系列的改性环氧浆材，各有优缺点应根据缝的宽度、渗水情况及处理的结构要求，选择适宜的浆材。
2.避免微细粉尘对化学灌浆的影响：混凝土裂缝内部极不规则，其宽度受骨料、钢筋等的影响宽窄变化复杂，当化学浆液夹着微细粉尘在裂缝中灌入时，碰到较窄处，就会累积阻塞浆液通路。因此微细粉尘对化学灌浆的危害极大，但钻孔处理工艺无法避免粉尘影响。
3.从宽处往窄处灌浆最为有利，“从上至下，从宽至窄，从一边至另一边”，这是化灌的基本原则。温度裂缝的形成最先在混凝土表面形成，随着温度应力的作用持续向纵深方向发展，因此在混凝土表面的裂缝开合度最大，从缝口进浆对灌浆质量的提高极为有利。
4.必须保证连续稳定的灌浆压力：稳定的灌浆压力是保证浆液能否使裂缝充填饱满的关键。
5.有效降低外水压力：裂缝中只要有水就会增加灌浆难度，应通过打排水孔的方法来降低外水压力，或采用封闭渗水岩体的方法减少裂缝的渗水量，提高浆材的粘接强度和灌浆效果。
6.灌浆施工中有效的排水排气：裂缝灌浆时应通过有效措施把孔中及缝面的水气排出，来提高可灌性。采用在孔中埋双管或在裂缝的缝口处埋排气嘴的方法可有效的排除裂缝中的水和气。裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响建筑物的承载能力，因此要对混凝土裂缝结合实际、进行认真研究、区别对待，采用合理的方法进行处理，并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展，保证建筑物和构件安全、稳定地工作。
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