張永平

[摘  要]水工隧洞是在水環境下運行的，對混凝土的要求很高，不但要有不同程度長期抗腐蝕的要求，還要承受圍巖與外水的壓力，抗滲性性和耐久性的要求也比較高。水工隧洞混凝土施工中存在的問題很多，其中混凝土表面裂縫是施工中的常見問題。如何預防和控制水工隧洞施工中的混凝土表面裂縫，成了我們需要探討的問題。
[關鍵詞] 水工隧洞    混凝土表面裂縫    防治措施
水工隧洞是在水環境下運行的，對混凝土的要求很高，不但要有不同程度長期抗腐蝕的要求，還要承受圍巖與外水的壓力，抗滲性性和耐久性的要求也比較高。水工隧洞混凝土施工中存在的問題很多，其中混凝土表面裂縫是施工中的常見問題。如何預防和控制水工隧洞施工中的混凝土表面裂縫，成了我們需要探討的問題。
1）混凝土表面裂縫產生的原因和影響
混凝土表面裂縫是指那種在混凝土表面的裂縫，開裂不深，同時出現多條，且走向無明顯規律的，呈現閉合狀態或者略微張開的狀況的縫隙較小的裂縫。通常這種表面裂縫早期不會產生滲漏，對于早期的混凝土結構的穩定性沒有什么影響，但是會影響結構的耐久性，會使鋼筋迅速銹化，降低混凝土結構的抗凍性并最終破壞結構穩定。水工隧洞施工、運行環境的復雜性造成了混凝土表面產生裂縫的多樣性。根據裂縫產生的原因可以分為以下幾種裂縫：
2）溫度差造成的收縮裂縫
在中小型的水工隧洞施工中，由于施工通風和降溫條件較差，投入較少，大多數的隧洞施工又是處在地層的較深位置，水泥的水化熱特性，使得溫升很大，就算是在冬天施工，水工隧洞洞內的溫度也相對較高，水份的蒸發冷凝比較快，而一般的施工都只對混凝土的表面進行養護，而沒有從根本上投入設施來解決混凝土內的散熱問題和施工現場的不同環境的影響而產生的混凝土表面的溫度差收縮裂縫。在隧洞施工過程中，此種原因造成的混凝土表面裂縫的現象最多。
3）工程外部圍巖的應力效應產生的裂縫
水工隧洞施工安排，一般工期都比較緊，而因開挖成洞條件較差的原因，不得不對襯砌混凝土進行施工，所以混凝土的質量難以保證；又因為受作業內容的限制，混凝土養護工作質量較差，所以混凝土也很難達到工作設計中的齡期強度。對這種水工隧洞的施工，開挖的支護作業都是短距離的循環進行，在不能準確地對圍巖類別進行判斷的情況下，如果采取不當的錨固支護，很容易造成圍巖應力的多重分布，使隧洞形狀變形甚至惡化。此時由于襯徹的混凝土承擔了部分或者全部的支護作用，就不可避免地出現由于圍巖外部應力的作用而產生的混凝土表面裂縫。這類裂縫往往對隧洞的破壞比較嚴重。
4）地質、水文條件發生變化所引起的結構性變形裂縫
水電行業的迅速發展，使得水工隧洞的地質和水文狀況更加復雜，變化也難以把握。工程前期，由于建設資金對投入不夠，對施工地區的地質和水文等資料掌握不夠，工程設計人員很難掌握施工現場地質等狀況的變化，只能根據已有的地質資料對水工隧洞進行設計作業；而施工單位，在搶工期的情況下，對已經發生變化的地質條件，不進行分析研究，就直接按圖索驥，根據地質情況變化前所設計的圖指進行施工，在變化了的地質條件下采用不適當的結構，從而導致水工隧洞混凝土襯砌結構不合理而產生混凝土表面裂縫。
如何預防水工隧洞混凝土表面產生裂縫：
1）增加對水工隧洞施工的資金投入：
一些水電工程項目的投資方，為了追求經濟利益，很多項目在關鍵環節的投入量不足，而水工隧洞工程資金投入的多少跟預防和解決混凝土表面裂縫的問題是息息相關的。由于投資方的資金投入不足，造成工程地質研究資料不夠具體，使設計師無法獲得真實情況并根據隧洞的環境對防裂縫等問題進行預防；同時，對設計報酬的壓低，在無形之中降低了其設計工作的質量，設計內容不能滿足客觀條件的變化。投資方在簽定工程合同的時候，也只強調工程的結果，對于施工中的隱患問題卻很少進行充足的預算考慮；以及施工單位在水工隧洞施工過程中，減少人員和設備的投入，從而降低了工程質量，也很少對水工隧洞施工中可能產生的裂縫采取預防措施。
2）建立系統反饋機制：
水工隧洞混凝土施工的現場狀況變化較大，而設計師無法對現場狀況進行全面掌握，這就需要在水工隧洞混凝土施工過程中，加強信息的管理和反饋，建立相關的工程建設信息運作系統，以便參建人員做出符合工程施工客觀規律的決策和判斷。通過信息的控制和信息的交流，收集并積累相關的工程經驗，通過不斷溝通商討，對水工隧洞混凝土施工中的混凝土表面裂縫問題進行預防和控制。
3）對施工現場進行控制：
1、對施工中的建筑材料嚴格把關，使用符合要求和規定的建筑材料。裂縫的產生，建筑材料和半成品的質量也有一定的影響。例如：水泥質量較差、石料質量差、以及混凝土的配合比例不恰當。選擇能降低混凝土水化熱的高品質水泥。選擇適當的添加劑，以加強混凝土的強度和防腐蝕性，并采取各種方式降混凝土的水化熱效應。
2、在水工隧洞混凝土施工過程中，根據地質條件的變化，及時調整和確定一套有效的施工方案。
3、設計人員要根據技施階段變化后的地質和水文條件，及時對水工隧洞混凝土施工的施工設計方案進行變更調整，對于隧洞開挖的支護方法進行詳細地說明，設計合理的混凝土澆筑成型方案；設計應采取一切有效的手段，加固圍巖和維持圍巖的穩定，圍巖是承載內外水壓等荷載的主體，在設計中應充分利用和發揮圍巖的承載能力和作用。
4、工程監督管理人員，應及時掌握水工隧洞混凝土施工現場的具體情況，對施工中的各個環節進行有效控制，及明解決施工中的質量問題，完善監理的信息管理工作。
5、水工隧洞施工過程的控制
(1)在隧洞開挖施工中，控制開挖過程中對巖體產生的震動，以防止對已經成型的水工隧洞的混凝土的擾動破壞；同時，避免對圍巖的過多破壞，及時采取措施，對隧洞塌方進行回填加固。
(2)加強隧洞開挖的作業過程中，隧洞內的通風條件和排水條件，以便于降低隧洞中的溫度，加快混凝土的降溫。
(3) 襯砌混凝土的回填灌漿，要嚴格按照設計要求進行施工。因為由于開挖面的層次不齊，局部地區噴混凝土的厚度還不夠，可能形成灌漿和噴混凝土與圍巖巖面的結合不密實。塌方部位的封堵填充、灌漿不到位，密封結合不完全，也會影響支護體、襯砌混凝土以及巖面之間的共同作用。
(4) 注重消除開挖圍巖二次或者三次應力重新分產生的作用，降低圍巖應力對襯砌混凝土的破壞和影響。
(5)注意混凝土的澆筑振搗的均勻性和密實性，以防上施工中出現漏振或者形成水泥砂漿分離層。
(6) 對于地下水較豐富的施工洞段，要求在二襯澆筑前必須對地下水進行治理，采取妥善的封堵方式和排水措施。
結語：
水工隧洞混凝土施工中的混凝土表面裂縫問題是不可避免的，形成的原因是錯綜復雜的，本文通過對各種裂縫的成因進行分析，探索預防混凝土表面裂縫的措施。從而減少水工隧洞施工的混凝土表面裂縫的問題，有效提高工程的施工質量。
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