衬砌混凝土裂缝产生的原因及处理方法

衬砌混凝土裂缝产生的原因及处理方法地下输水隧洞特别是有压隧洞是我国水利水电工程建设中常有的施工项目，但隧洞衬砌混凝土产生的裂缝不仅会破坏混凝土结构，影响隧洞的使用寿命，处理时费工费时增加成本，增加工期，所以如何判断裂缝产生的原因并采取适当的处理方法对于此类项目有重要意义。一、概述汾河一库至汾河二库一号二号洞位于山西省古交市西北36公里处，总长2360m，为有压输水遂洞，设计开挖断面为圆形，直径D=4.20m，砼衬砌厚度40cm，衬砌后洞径3.80m，由于施工需要，隧洞开挖时断面形成马蹄形，并设置了间距为100m的倒车洞。

隧洞地质条件良好：多为白云岩白云质灰岩属于II、III类围岩，无重大地质构造，地下水不发育。

砼浇筑前清基发现，隧洞底部两侧和顶拱局部超挖严重，平均为25cm最大处为80cm。设计砼浇筑段为12m，施工时采用液压式针梁模板全断面一次衬砌，设计环向钢筋为Φ22，纵向分布钢筋Φ12，砼设计标号为C20W6F50，采用二级配泵送砼，骨料为人工碎石，天然河沙，掺高效减水剂MF-2掺量为5%，砼配比见附表一。二、裂缝的调查及分布状况2#洞开挖结束后，于九九年七月二十四日浇筑第一段砼，以后平均3天完成一段砼浇筑，工期经历春、夏、秋、冬四季，后发现砼产生裂缝，表现为：有很强规律性，一般在浇筑段中部，春秋季浇筑的砼多为一侧呈环向（或两侧腰线以下），夏季裂缝多为一环（横向一周），且多为砼浇筑后5-7天左右产生,裂缝分渗水和干缝(不渗水)两种。裂缝调查及分布情况见附表二。三、裂缝产生的原因分析

1.砼的配合比的选择

施工所用的配合比是经过室内试验后取得的，水泥掺量为280-330kg/m3之间，符合泵送砼要求，施工中使用的大同普硅525#水泥从多年的使用和检测结果看，该厂家水泥的强度、安定性等方面是稳定和良好的。已浇完砼共取样312组，检测结果为全部合格，平均强度为31Mpa，在现场及有关单位进行的回弹仪无损检测结果也是理想的，强度为32-33MPa。另外，分析砼裂缝形状、规律和水泥掺量大的所产生的裂缝形状、尺寸、规律也不相符，可以判断：裂缝的产生与配合比无直接关系。2.砼的浇筑方式在施工中，4#洞的全断面砼衬砌是由2#拌合站供料的，砼搅拌车运料，运距0.5km，到现场后，由砼泵输送进仓号，（每块间隔3天左右），施工中每个浇筑段施工缝均设橡胶止水和铺设复合型泡沬板，从浇筑方式和间隔时间对照裂缝进行分析认为：砼的浇筑方式于裂缝没有直接影响的关系。

3.地下洞室的基本恒温对施工有利

洞内温度除受季节产生的缓慢变化影响外，一定时段内基本处于恒温状态，从浇筑时温测结果看，5-9月份洞内温度基本在12-18℃之间，到了10月份也多稳定在8-10℃之间，洞内温度无骤降变化，8月份洞内日温温差也较小，洞内基本稳定的温度对砼的施工是有利的。温度统计见附表三。

4.砼养生的条件良好

每一浇筑段的砼浇筑完后，均采取在已浇块下游部位用渣袋拦小坝截水，利用水泵抽水直接喷撒在砼表面上养护，水流循环利用。养护水为洞内水，温度经测定与气温相近，每班均设专人养护，所有这些有利条件构成了对砼的良好养护。虽

5忆.度良好的地质条刊件不会导致裂州缝产生遇拣垄所有浇筑段围余岩坚硬完整，跌岩型均一，构混造简单，除两始处有小断层外睛，并无大的特肢殊地质构造，催洞内地质变形梅也趋稳定，且柳岩质层湿度与敢洞内湿度趋向予一致，分析判阵断，上述良好偶的地质条件不精会导致砼产生巨裂缝。涝

6西.竞骨料成分不会葛导致裂缝产生包车索人工骨料是采融用二级站开挖嫁岩石经破碎生脸产的，因二级恶站岩石基本上泄为岩，含有的秒能与水泥活性锄物质引起碱性签反应的成分较付少，砂采用天惜然河砂，内含宏少量石英、长屿石等也不会与访水泥发生较严赛重的碱反应以侮致形成裂缝。踢

7毛.析浇筑温度、超法挖、分段长及皆配筋相对较少言的综合作用是卸导致砼裂缝产园生的主要原因跨纽支（像1岛）从表二中可稠见，出现裂缝济多的季节是在准夏丝季株6-设7削月份。骨料经轰过水喷淋降温杏，温度一般在镰17宿℃恰-22也℃疏之间，最高温斧度析民24蓝℃染，水泥储存在屯库内，温度一凭般旁18郊℃绣-35越℃减之间，砼出机凭温度在鸣21可℃伙-29无℃爬之间，仓面砼荷温度一般为工21贼℃唯-29耐℃境，根据当时的才施工情况和有落关规范，对浇珍筑块温度应力所进行过计算，斩计算结果表明怕砼块体所受的粒温度应力处于坐临界状态，应碌是导致砼裂缝里产生的主要原知因之一。悉裹巨（爱2化）从开挖断面霜图看，设计砼绪衬砌厚度拨40cm朴，但实际挖深喘尺寸在底拱两虫侧角最深达呆1.2m沫，顶拱最深达万85cm啦左右，均远远已超出设计玉45cm鬼，对照超挖数夺据看，超挖多输的部位，产生小的裂缝机率比筹较高。邀黄午（键3邀）因为实际超佩挖后，原设计茶的双层筋是针两对袄40cm胖后砼的，但实当际情况是，双饥层筋后有约绩40cm槐后的砼内无筋仆，当内部产生烦应力时，无钢吸筋受力，对裂充缝产生有很大腰的关系。晌（竟4伶）原设计辟40cm撑砼厚度浇筑分先块长度开12m鼓现浇筑厚度改繁变，长宽比等基应力分布也有纠所改变。原延12m撒块的长度对于忘90cm育厚度的砼明显隔欠妥。实际检怀查中，也发现圾大多裂缝是产麦生在每块砼的胜中间部位，这拔也说明了，砼封厚度改变后，蕉浇筑段的长度巧比不适当，与刺裂缝产生也有逆一定关系。绢四、裂缝的预珠防与处理沈体究通过上述分析牢，我们可以得位出这样一个结讯论，隧洞砼衬君砌不单要考虑税岩石突出或夹座角部位对裂缝浪产生的影响，活而且还应注意茂，虽无大崖的村“鲁坑乳塘炕”斗存在，但普遍滴的大面积的超大挖对改变砼内汁部应力带来的棍不利影响也不震可忽视。谁

1并.意裂缝预防措施污画我（曾1窑）减小施工分愧块长度，建议找施工长度锁取珍8真-10m腊。肤条杰（颂2僻）对于底拱砼丛，如超挖大于驳设计值侮10cm卸以上部位，应阁采取浇筑基础亩垫层，再浇筑枯洞体的施工方良法，对于边顶葬超挖段较大部宪位，则建议设芬计增加钢筋用研量或其它方法裤解决。暖马刃（撤3释）施工中加强材骨料的降温工肠作，根据骨料艇含水调整配合远比，并尽可能段降低砼出机和梦入仓温度。摩将惊（冈4烤）减少砼水平栋和垂直运输中航的砼中灰浆的诉流失，以防出闹机口和仓内砼匙坍落度和配比耻的变化。挤蚂俘（样5裙）施工中还需卖加强养护，保狂证砼配制准确势及振捣的密实交性，防止其它宴类倚型的裂缝产生温。粪售爆（许6井）在高温季节膨调整砼配和比强，掺入粉煤灰给。趣

2沫.珍裂缝处理方法迎：茶富每根据裂缝的状冬况和发展趋势版，下步处理应绍安排在浇筑结壮束圆2昼0碧天后进行，分仪两步进行：件①原进行砼浇筑后案的回填灌浆和猪固结灌浆，龄②差对灌完浆后仍际有渗水的缝采糕用化学灌浆。盆回填灌浆和固点结灌浆施工方门法这里不在叙处述。化学灌浆惑方案如下：长

a枯.奏环向裂缝灌浆烦施工丙艇绝环向裂缝也是何有规则的裂缝炼，而且裂缝宽隙度较小。针对比这种情况，采工用深孔、浅孔处相结合的高压声灌浆法，裂缝伞漏水的情况下四灌饥入楚Y肢N问堵漏剂，渗水渣和无水的情况热下灌入环氧树踏脂灌浆材阳料贿,析钻孔间歇距体1.0~却1.京5笛米拒，孔剂径菌ø2控0车。秋

b位.姜灌浆施工程序恋前期准纷备众保—绑—灾裂缝调吧查絮晨—摊—名确定灌浆方体案种—罪—炉布炊孔房—小—遭钻最孔饰—厘—旗冲叮孔佛—六—救丙酮洗遵孔碑—输—决安装灌浆店塞套—研—蒙灌震浆昆—都—住停止灌岔浆山—捷—劣管路冲色洗善—窝—减缝面修宏整推—票—指现场清彼理役—手—并验收睛

c挤.盘灌浆施工方法挽球①顿在对现场和裂第缝进行了详尽湖的调查准备工换作后，现场施阴工开始。垦震②乓在选好孔位后秃，开始钻孔，肾钻孔时必须定扯位开孔，准确怀控制进孔方向掩，确保孔缝相盯交，达到预期婆灌浆效果。后垃③抗灌浆塞采用根茎据膨胀螺栓的额原理制成的专激用灌浆塞。午垒④天由于浆液的固笑化时间可以调姐整，因此不同推的裂缝、不同筋的灌浆时段，判采用不同的配基比。配浆时要捎求称量准确，遍搅拌均匀，不智能漏加或错加今任一组份，斩以剥“普少配、勤舰配摘”趁为原则，既避竿免了材料的浪炉费，同时也适符应了环保要求刃。表挪⑤忍灌浆时选用的碎轻化灌泵和德倡国瓦格纳公司摸生产的电动隔倾膜泵。两者各渡项技术参数见鹅表并1军。轻型化灌浆于泵设计灌浆压筒力和进浆量较泳小；电动隔膜暗灌浆压力高，浙并且配有无级奴调速装置，能谋够很好的控制浩进浆量。现场绸灌浆时根据不折同的裂缝和灌事浆压力要求采忌用相应的灌浆察设备。表1蝇

难

爬技术参数存类型瓶马达功率徒（捆K塞W叶）甲

范重裤

乘爹量途

减别（司K凑g植）纤

依电放

筐奉压秩

宴倒（天V百）菠

纠圈进煌工浆画诚量闻

药代（哪L/mi按n肃）晋最炭岁大栽施压扣果力挥（元Mp任a活）青电动隔膜匪1.45冻38.5馒230v/5祝0HZ狠2.8尺25弟轻型化灌泵摘

久7.0运

肠1.0窜1唯掌⑥涝灌浆结束后，舌及时清理裂缝副表面残留浆液蒸，保持现场清斧洁。豆榨⑦冲浆液固化后，楚采梳用降Sikadu讽r73砍1球涂抹缝面，并威用磨光机修面光。驶

d旗.庙灌浆材料殊歇①脑环氧树脂灌浆瓜材掘料隆划环氧树脂系列乳灌浆材料粘度鞭小，固化时间象可以调整，适拆合于开度较小肾，渗水不太严余重的环向裂缝自的灌浆施工，蓝而且环氧树脂研材料强度较高晓，在堵漏的同踏时也起到了补滩强和抗冲刷的游作用，是一种艺理想的灌浆材携料，在室温下桨其各项性能指朵标见漏表创2嚷。表2春初始和粘度毛(读mpa.s)吵比链勒重洲PH墓值暖纯浆硬化物强班度堆（乱Mp反a忧）抹浆液粘强度秀（旦Mp叶a而）娇固砂体动弹模熄

选同抗窗

当桂压降抗拉链干缝窃湿缝狠固砂体动弹模有屈掉

魂吓服屡破突

御棒坏昌

欺>1.0*境1.035相6况30~70村80~100困12.5~1宏4.8撞1.9米1.7渣1.6~2.刚5舱注筹:蚀*截—脑—晨浆液粘度随不难同的配比而变屠化餐铲②妇Y董N养—罢—旬聚氨酯堵漏剂段

Y呈N故—怎—唐聚氨酯堵漏剂钓粘度较大，以图水为固化剂，浅遇水后在几十向秒内迅速与水揪反应，后成一恢种弹性体，短揉时间内即可止拢水，适用于漏坑水较大的环向黎裂缝和伸缩缝蒸，在室温下其券各顶性能指标枕见尊表胆3闻。表3鼓粘度汪（暴mpa.瞒s敲）输诱导凝固时间阶（解

鲁s却）三膨浅

滔敬胀现

减禽率终40~80他20~900恢≥武350%事

e斜.宫化学灌浆质量豆保证版蒜肿在进行充分的南调查研究后，遇制定出以上方应案，根据以往避化学灌浆处理浩经满验筝,曾漏水的裂缝逐证渐变干燥，浆茫液在裂缝内部悔能起到止水的掏作用，灌入裂东缝中浆液除了虎堵水这外，还猎可以对周边的坛混凝土起到补至强的作用。抛

f偷.渐施工设备泛施工主要设备筹见否表锐4表4宪序溜更号铅名碰

扬旅称呈单燥

里搞位论数晋

崇涂量怒备冷

底慈注耀1钟LILT兼I浙电锤霉台衣2此

俗2茄高压化灌泵鼠台男2饺

仔3惰轻型化灌泵启台梯2文

治4旁磨光机够台咐1坝

水5错0.2m3暴气泵晋台帅1峰

收6唉五十铃胖交通略车年辆恒1担

汽

g虹.削施工进度及人深员配置睬拔锡以处理仗200m盯裂缝长度施工输进度及人员配杆置为列。详见烟表伯5魔、让6颜。片表挣5

名胞繁战陡裂缝处理施工哲进度计划知时藏

厚翅间怕（栗d躲）饮1劈2躁3昨4帆5堡6房前期准备签

邪

峡

谎

除

异

秘钻孔、灌浆施棒工菠

钻

使

闪

浑

忌

欣缝面清理及施航工平台转移畜

岸

娇

疮

沾

训

蜡表覆6

录虑叔掏缘人员配置计划离类别腔高级工程师衣工程师渐技术工人翻普通工人察合计扒人数嘱1浅1组4你4兴10废

h论.召安全施工素胶①衔增强文明施工流、安全生产的辈意识，操作人编员要穿戴好防扁护用品，进入堡施工现场要戴壁安全帽，现场境严禁吸烟；落煤②插有些化灌材料私有毒易燃，应拳存放在阴凉、登干燥、通风良降好的地方，特种别注意防火、超防毒，确保安吐全，备好必要校的防火器材；蛋辛③玻施工现场要加玻强通风、排毒艺，保证施工人埋员身体健康；纳④悄设备、器皿、寒工具要及时清券洗。菊欠屠五、经验总结训根据施工中的径具体情况，我蝶们实施了卧四俱.补1厕条所述的预防袜措施，收到了妻良好效果，化都学灌浆也取得创成功。但是，勤值得我们吸取酷的经验之一是野在隧洞开挖中枯一定要避免大锡面积的超挖特扁别是严重超挖逼，其次是切实茄做好高温季节继骨料的降温工雀作。只有这样匹，才能少出裂忆缝从而取得好析的施工质量和懂经济效益。怒笑赏仙叛混凝土配合比轧（未掺粉煤用）粪私醒（泵送辞）财瓦栽附表一瑞设云

捕纽计卵标恒

枣晕号咏石子级折配锅(煎%)原砂涛率未(挪%)尚水召灰毙比译坍久落葛度窗每方砼材料用红量智（哲kg/m窄3俘）诱5~20鹿mm观20~40嫩mm窜水泥轮砂子心5~燥20mm暑20