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中图分类号：TU528.1文献标识码： A 文章编号：
摘要：隧洞的混凝土层由于施工设计、地质条件、施工材料等问题容易出现裂缝与涵洞伸缩缝，严重影响了隧洞的安全使用并降低其使用寿命。本文根据前人的研究结果以及工程实践中的经验总结，从隧洞混凝土层裂缝的成因角度出发讨论其处理与施工工艺。在处理方面设计一套可供实践操作的处理方法，并明确规定了材料的使用规则。在施工工艺方面则分别从普通施工工艺以及涵洞伸缩缝处理方案说明其施工要点。
关键词：隧洞；混凝土裂缝；处理方案；施工工艺
Abstract: the concrete tunnel construction design, layer due to the geological condition, the construction materials question is easy to crack and culverts expansion joint, the serious influence the safe use of the tunnel and reduce its service life. In this paper, according to the results of the study and project predecessors in the practice of the experience, from the tunnel concrete layer the causes of cracks Angle discuss its processing and construction technology. In treatment for design a practical operation, the processing method and clearly specified the use of material rules. In the construction technology, construction technology and respectively from the ordinary culverts expansion joints that the key points of construction scheme.
Keywords: tunnel; Concrete crack; A plan to deal with; Construction technology
1 隧洞混凝土裂缝的成因及其危害
1.1 隧洞混凝土裂缝的成因
隧洞混凝土裂缝的成因多种多样，按照成因方式主要分为如下若干种情况：
1.1.1 地质条件
隧洞施工主要依附于施工场地的地质条件，地质条件决定了混凝土的使用寿命。地质条件的主要评价依据为施工场地地质成分以及岩体的刚性指标。如果地质成分刚性较硬，且岩石稳定性良好，则不容易对隧洞的混凝土层造成危害。相反，在施工过程中围岩破坏程度较大导致其整体刚性下降，则容易造成隧洞混凝土层出现裂缝。
1.1.2 施工设计
在隧洞施工过程中，需要对隧洞的承压等条件进行测量并计算，并根据获得的相关数据进行严密的施工设计。在实际施工过程中往往由于当地水源等条件的改变而使承压条件发生变化，使得其使用条件高于设计承压。在这样的情况下施工，极易造成隧洞混凝土层出现裂缝。
1.1.3 施工材料
在混凝土层施工过程中，材料质量等级低以及在配比过程中的遵从现象会对混凝土层的最终施工质量以及使用寿命造成一定影响。因此，在施工过程中必须严控施工材料质量以及施工章程，否则容易出现混凝土层裂缝。
1.1.4 其他原因
除上述若干原因易造成隧洞混凝土层出现裂缝外，其他原因造成的裂缝同样影响隧洞的实际使用。其他成因相对复杂，具体可归结为温差较大、工艺不合理、地质变动、人为扰动等。
1.2 混凝土裂缝的危害
混凝土裂缝的存在会严重影响到隧洞的使用安全及使用寿命。一方面，混凝土裂缝在水体侵蚀下会进一步扩大进而危及到隧洞整体质量与安全；另一方面隧洞混凝土层裂缝的存在容易造成水体流失，使水体混入周边地质元素，进而造成严重水体污染。
2输水隧洞混凝土裂缝处理方案及材料
2.1输水隧洞混凝土裂缝处理方案
结合前人已有结论以及本人实践经验，确定了如下（图1）混凝土裂缝处理试验方案。此方案遵循灌浆—涂抹的基本施工思路。具体施工方案如下：首先在隧洞混凝土裂缝内部进行化学灌浆处理，然后在裂缝表面涂刷柔性防渗涂料封闭。
该方案已在内蒙赤峰三座店水电站输水隧洞裂缝、张家口清水河混凝土挡墙裂缝、云南云桥上库混凝土面板裂缝、云南景洪水电站溢流坝伸缩缝及水垫塘伸缩缝、北京十三陵抽水蓄能电站上库面板裂缝、辽宁丹东蒲石河抽水蓄能电站上库面板裂缝、河南宝泉抽水蓄能电站上库进水口混凝土面板裂缝及伸缩缝、吉林双沟水电站混凝土面板裂缝、深圳龙茜输水隧洞裂缝、深圳东江水源工程渡槽伸缩缝、辽宁太平哨水电站溢流面伸缩缝、安徽白莲崖水库泄洪洞孔混凝土裂缝、三峡水电站泄洪底孔伸缩缝、新疆伊利十八板输水隧洞裂缝、新疆吉林台混凝土面板裂缝、新疆温泉水电站混凝土面板裂缝、四川芭蕉河混凝土面板裂缝等工程中得到了广泛应用，取得了良好效果。
从实际施工的效果来看，此方案可有效修补隧洞混凝土裂縫。同时，由于其处理效果牢固、处理施工周期较短进而具有实际推广的意义。
2.2混凝土裂缝修补材料
2.2.1裂缝内部化学灌浆材料
隧洞混凝土裂缝一般为温度变形缝，因此宜采用柔性灌浆材料。对大于0.2mm的裂缝或深层及贯穿裂缝，建议采用水溶性聚氨脂化学灌浆材料（材料性能指标详见表1），该材料是一种在防水工程中普遍使用的灌浆材料，该灌浆材料可灌性好、强度高、无毒性，其固结体具有遇水膨胀和弹性止水较好的特性，并具有吸水后再次膨胀止水的双重止水功能，特别适用于变形缝的漏水处理。当聚氨脂被灌入含水的混凝土裂缝中时，迅速与水发生反应，形成二氧化碳气体及不溶于水、不透水的凝胶体，聚氨酯膨胀作用及凝固作用同时进行，反应完全后体积会产生一定的膨胀，形成二次渗透扩散现象（灌浆压力形成一次渗透扩散），从而达到堵水止漏、补强加固的处理效果。
表1 聚氨酯化学灌浆材料主要性能指标
试验项目 技术要求 实测值
粘度（25℃，mPa.s） 40～70 45
凝胶时间（min）浆液:水=100:3 ≤20 7.7
粘接强度（MPa）（干燥） ≥2.0 2.6
2.2.2裂缝表面柔性防渗涂料
裂缝内部化学灌浆结束后，在裂缝表面采用SK柔性防渗涂料（复合胎基布）进行封闭。SK柔性防渗涂料分两种材料，一种是SK手刮聚脲防渗涂料（主要技术指标见表2），另一种是SK柔性抗冲磨防渗涂料（主要技术指标见表3）。
表2 SK手刮聚脲防渗涂料的主要技术指标
项目 拉伸强度（MPa） 固含量
（%） 伸长率（%） 撕裂强度
（kN/m） 粘接强度
（MPa）
技术指标 大于16 大于80 大于380 大于30 大于2.5
表3SK柔性抗冲磨防渗涂料的主要技术指标
项目 拉伸强度（MPa） 硬度 伸长率
（%） 撕裂强度（kN/m） 粘接强度
（MPa）
技术指标 大于20 大于A70 大于220 大于50 大于2.5
上述兩种柔性防渗涂料具有如下特点：
抗冲磨性能好、耐老化性能好，不变色；
防渗、抗冻效果好，耐化学腐蚀；
强度高、延伸率大，与基础混凝土粘接强度大于2.5MPa；
无毒，可用于饮用水工程；
（5）分层施工，可保证涂层厚度的均匀性；
（6）混凝土裂缝及伸缩缝表面封闭可以增设胎基布增强；
（7）局部缺陷修补使用同一种材料，施工方便。
3 施工工艺
3.1 普通施工工艺
（1）在混凝土裂缝两次打孔及清洗，孔距0.2～0.4m，孔深25cm以上，保证斜孔与裂缝相交，埋灌浆嘴，灌浆；
（2）灌浆结束后，沿混凝土裂缝表面进行打磨（20cm宽）、在15cm范围内的边缘打磨成三角型，边缘深度3mm，清洗干净；
（3）晾干后涂刷BE14界面剂（18cm宽）；
（4）待界面剂表面风干后直接刮涂15cm宽SK柔性防渗涂料，保证裂缝中间部位涂料厚度大于3mm；
（5）养护。
3.2 涵洞伸缩缝处理方案及施工工艺
清除涵洞伸缩缝周边已经松动、脱落的基材，剔除伸缩缝内木板，用电锤开倒梯形槽，深度大于6cm，如有漏水，先进行化学灌浆，内部再用快速堵漏剂临时堵水（约2cm）。涂刷3mm厚SK柔性抗冲磨防渗涂料，在倒梯形槽内回填聚合物水泥砂浆或发泡聚氨脂，涂刷BE14潮湿面界面剂，表干后涂刷1遍SK柔性抗冲磨防渗涂料（宽大于20cm），粘贴胎基布，再涂刷2遍SK手刮聚脲（中部厚度大于4.0mm）。
处理方案示意图见图2。
主要材料技术指标见表3。
注意事项：
（1）SK柔性抗冲磨防渗涂料与混凝土搭边之间的收边要求顺滑，边缘打磨成三角型，边缘深度3～4mm，边沿喷涂聚脲与混凝土平滑过渡。
（2）保证伸缩缝部位聚脲厚度大于4mm。
（3）涂刷均匀且要求一次成型，避免来回涂刷，防止出现小包。
4 总结
本文首先分析了隧洞混凝土裂缝的成因，进而研究了隧洞混凝土裂缝的补救措施，在其基础之上对不同类型的裂缝分别提出了相应的处理方案及施工工艺，并强调了在处理过程中的注意事项。望给今后的水利施工中提供一定的试验经验与理论指导。
参考文献
[1] 樊恒辉,陈涛,李永红等.定边二号隧洞混凝土腐蚀原因的初探[J].水利与建筑工程学报,2003,1(2):14-16,52.
[2] 孔祥春,高岩,姜伟民等.丙乳砂浆在压力隧洞混凝土表面缺陷处理中的应用[J].东北水利水电,2010,28(11):17-19.
[3] 谭冬明.龙滩水电站隧洞混凝土施工技术浅析[J].四川水力发电,2011,30(3):152-156.
[4] 袁黎明.浅谈普棚水库隧洞混凝土修补方案[C].//第九届全国水工混凝土建筑物修补与加固技术交流会论文汇编.2007:106-108.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
摘要：隧洞的混凝土层由于施工设计、地质条件、施工材料等问题容易出现裂缝与涵洞伸缩缝，严重影响了隧洞的安全使用并降低其使用寿命。本文根据前人的研究结果以及工程实践中的经验总结，从隧洞混凝土层裂缝的成因角度出发讨论其处理与施工工艺。在处理方面设计一套可供实践操作的处理方法，并明确规定了材料的使用规则。在施工工艺方面则分别从普通施工工艺以及涵洞伸缩缝处理方案说明其施工要点。
关键词：隧洞；混凝土裂缝；处理方案；施工工艺
Abstract: the concrete tunnel construction design, layer due to the geological condition, the construction materials question is easy to crack and culverts expansion joint, the serious influence the safe use of the tunnel and reduce its service life. In this paper, according to the results of the study and project predecessors in the practice of the experience, from the tunnel concrete layer the causes of cracks Angle discuss its processing and construction technology. In treatment for design a practical operation, the processing method and clearly specified the use of material rules. In the construction technology, construction technology and respectively from the ordinary culverts expansion joints that the key points of construction scheme.
Keywords: tunnel; Concrete crack; A plan to deal with; Construction technology
1 隧洞混凝土裂缝的成因及其危害
1.1 隧洞混凝土裂缝的成因
隧洞混凝土裂缝的成因多种多样，按照成因方式主要分为如下若干种情况：
1.1.1 地质条件
隧洞施工主要依附于施工场地的地质条件，地质条件决定了混凝土的使用寿命。地质条件的主要评价依据为施工场地地质成分以及岩体的刚性指标。如果地质成分刚性较硬，且岩石稳定性良好，则不容易对隧洞的混凝土层造成危害。相反，在施工过程中围岩破坏程度较大导致其整体刚性下降，则容易造成隧洞混凝土层出现裂缝。
1.1.2 施工设计
在隧洞施工过程中，需要对隧洞的承压等条件进行测量并计算，并根据获得的相关数据进行严密的施工设计。在实际施工过程中往往由于当地水源等条件的改变而使承压条件发生变化，使得其使用条件高于设计承压。在这样的情况下施工，极易造成隧洞混凝土层出现裂缝。
1.1.3 施工材料
在混凝土层施工过程中，材料质量等级低以及在配比过程中的遵从现象会对混凝土层的最终施工质量以及使用寿命造成一定影响。因此，在施工过程中必须严控施工材料质量以及施工章程，否则容易出现混凝土层裂缝。
1.1.4 其他原因
除上述若干原因易造成隧洞混凝土层出现裂缝外，其他原因造成的裂缝同样影响隧洞的实际使用。其他成因相对复杂，具体可归结为温差较大、工艺不合理、地质变动、人为扰动等。
1.2 混凝土裂缝的危害
混凝土裂缝的存在会严重影响到隧洞的使用安全及使用寿命。一方面，混凝土裂缝在水体侵蚀下会进一步扩大进而危及到隧洞整体质量与安全；另一方面隧洞混凝土层裂缝的存在容易造成水体流失，使水体混入周边地质元素，进而造成严重水体污染。
2输水隧洞混凝土裂缝处理方案及材料
2.1输水隧洞混凝土裂缝处理方案
结合前人已有结论以及本人实践经验，确定了如下（图1）混凝土裂缝处理试验方案。此方案遵循灌浆—涂抹的基本施工思路。具体施工方案如下：首先在隧洞混凝土裂缝内部进行化学灌浆处理，然后在裂缝表面涂刷柔性防渗涂料封闭。
该方案已在内蒙赤峰三座店水电站输水隧洞裂缝、张家口清水河混凝土挡墙裂缝、云南云桥上库混凝土面板裂缝、云南景洪水电站溢流坝伸缩缝及水垫塘伸缩缝、北京十三陵抽水蓄能电站上库面板裂缝、辽宁丹东蒲石河抽水蓄能电站上库面板裂缝、河南宝泉抽水蓄能电站上库进水口混凝土面板裂缝及伸缩缝、吉林双沟水电站混凝土面板裂缝、深圳龙茜输水隧洞裂缝、深圳东江水源工程渡槽伸缩缝、辽宁太平哨水电站溢流面伸缩缝、安徽白莲崖水库泄洪洞孔混凝土裂缝、三峡水电站泄洪底孔伸缩缝、新疆伊利十八板输水隧洞裂缝、新疆吉林台混凝土面板裂缝、新疆温泉水电站混凝土面板裂缝、四川芭蕉河混凝土面板裂缝等工程中得到了广泛应用，取得了良好效果。
从实际施工的效果来看，此方案可有效修补隧洞混凝土裂縫。同时，由于其处理效果牢固、处理施工周期较短进而具有实际推广的意义。
2.2混凝土裂缝修补材料
2.2.1裂缝内部化学灌浆材料
隧洞混凝土裂缝一般为温度变形缝，因此宜采用柔性灌浆材料。对大于0.2mm的裂缝或深层及贯穿裂缝，建议采用水溶性聚氨脂化学灌浆材料（材料性能指标详见表1），该材料是一种在防水工程中普遍使用的灌浆材料，该灌浆材料可灌性好、强度高、无毒性，其固结体具有遇水膨胀和弹性止水较好的特性，并具有吸水后再次膨胀止水的双重止水功能，特别适用于变形缝的漏水处理。当聚氨脂被灌入含水的混凝土裂缝中时，迅速与水发生反应，形成二氧化碳气体及不溶于水、不透水的凝胶体，聚氨酯膨胀作用及凝固作用同时进行，反应完全后体积会产生一定的膨胀，形成二次渗透扩散现象（灌浆压力形成一次渗透扩散），从而达到堵水止漏、补强加固的处理效果。
表1 聚氨酯化学灌浆材料主要性能指标
试验项目 技术要求 实测值
粘度（25℃，mPa.s） 40～70 45
凝胶时间（min）浆液:水=100:3 ≤20 7.7
粘接强度（MPa）（干燥） ≥2.0 2.6
2.2.2裂缝表面柔性防渗涂料
裂缝内部化学灌浆结束后，在裂缝表面采用SK柔性防渗涂料（复合胎基布）进行封闭。SK柔性防渗涂料分两种材料，一种是SK手刮聚脲防渗涂料（主要技术指标见表2），另一种是SK柔性抗冲磨防渗涂料（主要技术指标见表3）。
表2 SK手刮聚脲防渗涂料的主要技术指标
项目 拉伸强度（MPa） 固含量
（%） 伸长率（%） 撕裂强度
（kN/m） 粘接强度
（MPa）
技术指标 大于16 大于80 大于380 大于30 大于2.5
表3SK柔性抗冲磨防渗涂料的主要技术指标
项目 拉伸强度（MPa） 硬度 伸长率
（%） 撕裂强度（kN/m） 粘接强度
（MPa）
技术指标 大于20 大于A70 大于220 大于50 大于2.5
上述兩种柔性防渗涂料具有如下特点：
抗冲磨性能好、耐老化性能好，不变色；
防渗、抗冻效果好，耐化学腐蚀；
强度高、延伸率大，与基础混凝土粘接强度大于2.5MPa；
无毒，可用于饮用水工程；
（5）分层施工，可保证涂层厚度的均匀性；
（6）混凝土裂缝及伸缩缝表面封闭可以增设胎基布增强；
（7）局部缺陷修补使用同一种材料，施工方便。
3 施工工艺
3.1 普通施工工艺
（1）在混凝土裂缝两次打孔及清洗，孔距0.2～0.4m，孔深25cm以上，保证斜孔与裂缝相交，埋灌浆嘴，灌浆；
（2）灌浆结束后，沿混凝土裂缝表面进行打磨（20cm宽）、在15cm范围内的边缘打磨成三角型，边缘深度3mm，清洗干净；
（3）晾干后涂刷BE14界面剂（18cm宽）；
（4）待界面剂表面风干后直接刮涂15cm宽SK柔性防渗涂料，保证裂缝中间部位涂料厚度大于3mm；
（5）养护。
3.2 涵洞伸缩缝处理方案及施工工艺
清除涵洞伸缩缝周边已经松动、脱落的基材，剔除伸缩缝内木板，用电锤开倒梯形槽，深度大于6cm，如有漏水，先进行化学灌浆，内部再用快速堵漏剂临时堵水（约2cm）。涂刷3mm厚SK柔性抗冲磨防渗涂料，在倒梯形槽内回填聚合物水泥砂浆或发泡聚氨脂，涂刷BE14潮湿面界面剂，表干后涂刷1遍SK柔性抗冲磨防渗涂料（宽大于20cm），粘贴胎基布，再涂刷2遍SK手刮聚脲（中部厚度大于4.0mm）。
处理方案示意图见图2。
主要材料技术指标见表3。
注意事项：
（1）SK柔性抗冲磨防渗涂料与混凝土搭边之间的收边要求顺滑，边缘打磨成三角型，边缘深度3～4mm，边沿喷涂聚脲与混凝土平滑过渡。
（2）保证伸缩缝部位聚脲厚度大于4mm。
（3）涂刷均匀且要求一次成型，避免来回涂刷，防止出现小包。
4 总结
本文首先分析了隧洞混凝土裂缝的成因，进而研究了隧洞混凝土裂缝的补救措施，在其基础之上对不同类型的裂缝分别提出了相应的处理方案及施工工艺，并强调了在处理过程中的注意事项。望给今后的水利施工中提供一定的试验经验与理论指导。
参考文献
[1] 樊恒辉,陈涛,李永红等.定边二号隧洞混凝土腐蚀原因的初探[J].水利与建筑工程学报,2003,1(2):14-16,52.
[2] 孔祥春,高岩,姜伟民等.丙乳砂浆在压力隧洞混凝土表面缺陷处理中的应用[J].东北水利水电,2010,28(11):17-19.
[3] 谭冬明.龙滩水电站隧洞混凝土施工技术浅析[J].四川水力发电,2011,30(3):152-156.
[4] 袁黎明.浅谈普棚水库隧洞混凝土修补方案[C].//第九届全国水工混凝土建筑物修补与加固技术交流会论文汇编.2007:106-108.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。