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摘要：本文针对水工隧洞混凝土衬砌施工中经常出现的质量缺陷原因进行分析并提出了防治措施。
关键词：水工隧洞；质量缺陷；防治方法
1 衬砌质量缺陷产生的原因
1．1 表面破坏
表面破坏产生的主要原因是由于底板不平整及底板表面强度过低，在高速水流作用下发生表面破坏。底板不平整主要原因是在施工过程中采取的方法不正确。目前水平底板表面采用人工收面抹平压光，施工人员借助两米左右靠尺工具进行找平，由于洞内照明条件不足，操作工人的责任心不强，找平的底板表面平整度往往很难达到要求。
为了更大地降低水化热及改善混凝土的和易性， 目前混凝土配合比均不同程度地掺入粉煤灰，在浇筑过程中，由于隧洞较长，入仓方式一般采用混凝土泵送，泵送混凝土的塌落度较大， 因此在振捣过程中表面一层厚度2cm 左右主要为细颗粒(主要为粉煤灰、水泥、细砂)，且表面水分较多，相应改变了表层混凝土的水灰比，导致其表面强度大大降低。
底板施工完成后如果未加任何保护措施，在后续工作进行中也会对表面产生破坏。
1．2 水平施工缝渗水
在底拱部分施工完成后，在对边顶拱进行衬砌时由于水平施工缝凿毛时间过早，混凝土水化反应仍在进行，表面形成再生乳皮，清仓时处理不干净，砂浆铺设不认真，地下水引排不当都易使施工缝产生渗水，并影响衬砌质量。
1．3 伸缩缝渗水
洞身段一般按10m左右進行分缝，在伸缩缝内常规设置了一道橡皮止水或金属止水。橡皮止水因固定不牢，在浇筑混凝土时操作人员稍有忽视极易翻卷(特别是顶拱部分人员不易进入仓内)；其次橡皮止水如粘接不牢固，易造成人为破损。金属止水焊接时也容易导致漏焊、破损等。这都将使止水失效，从而造成伸缩缝渗水。
1．4 错台
底拱边墙、洞身每段之间出现的错台，主要是由于底拱边墙顶部在浇筑时几何尺寸不准确、沿水流方向不顺直，钢模台车刚度强度不够造成。
1．5 顶拱脱空
顶拱混凝土浇筑时由于顶拱空间较小，人员一般无法进行平仓振捣，只依靠混凝土泵送附以附着式振捣器进行振捣。特别在跳仓浇筑时，夹仓段顶拱脱空现象较多，主要原因是仓内排气不畅，人员无法进入仓内。
1．6 灌浆孔
目前隧洞灌浆孔主要采取的是预埋PC管，预埋管在混凝土浇筑过程中由于固定不牢易发生位移，待灌浆造孔时，找不到预埋的管口位置，钻机在原位任意开孔，碰到钢筋时重新换位，使原本一个孔位的地方造出许多废孔，严重影响了洞身的外观。灌浆结束时封孔如不按要求进行，易导致灌浆孔严重渗水。
1．7 洞身混凝土裂缝
洞身混凝土产生裂缝的因素是多方面的，温度应力产生的裂缝是其主要的一个因素。
2 预防处理措施
2．1 底板施工控制
为避免底板混凝土表面强度降低，浇筑中在保证水灰比不变的同时，应尽量采用较小的塌落度，采用其他入仓方式而不用泵送，这样即可保证表面混凝土强度不降低，又可减少表面混凝土产生收缩裂缝。
在找平收面时，对两端模板加强固定，并使模板顶面标高符合设计标高，采用长出底板两端各50cm 的经加工的槽钢(必须具有足够的钢度)上附振捣器进行大面找平，而后人工再辅以两米靠尺局部找平收面。
为减少人为对已施工完成的底板造成破坏，可在浇筑完成的底板上铺设一层柔性材料进行保护。
2．2 水平施工缝的处理
对水平施工缝应在混凝土强度达到100 ％以上后才进行凿毛，钢筋安装完成立模前再将表面乳皮等凿除，混凝土浇筑前洒水保湿使老混凝土充分湿润。浇筑时仓内不得有积水，在铺筑砂浆后，人工用钢丝刷在仓面仔细认真地涂刷，待仓内砂浆全部涂刷均匀后开始浇筑第一层混凝土。在地下水丰富洞段，应加强引排水措施。
2．3 伸缩缝渗水的质量控制
伸缩缝渗水的主要原因是施工过程中止水发生移位或破损。为防止伸缩缝渗水，必须严格控制止水的安装。止水安装首先要满足设计及规范要求，搭接粘接要牢固，不得有破损现象；其次是浇筑过程中必须控制入仓方式以保证止水的牢固性、受力的均衡性，避免止水移位。混凝土浇筑过程中在止水两侧混凝土入仓要均匀缓慢上升，安排专人看护，有骨料集中时应清除集中的骨料，振捣过程要避免止水移位。对顶拱浇筑时，人员必须进入仓内，待混凝土完全填充满止水底部，上层覆盖后再出仓。如确属仓内不能满足进人条件，应用钢筋作成止水卡子，每30cm～5Ocm设置一道，对止水进行加固，使其不易发生翻卷。
2．4 错台的控制预防
底拱立模浇筑时，左右两边墙几何尺寸放线要准确，水平施工缝要保证在一条水平线，这样在立边顶拱模板时才能严密。采用钢模台车进行边顶拱衬砌时，钢模台车要经过科学的设计，台车必须具备一定的刚度、强度，面板厚度必须满足要求。往往台车所采用的千斤支撑不能满足要求，因此应按工程实际情况增加部分临时支撑，以确保台车的牢固稳定。
2．5 避免顶拱脱空的措施
水工隧洞工程一般情况都带有一定的纵坡，因此在通常情况下边顶拱衬砌时建议采用从下游向上游推进的方式，挨仓浇筑，避免采用跳仓浇筑的方式。这样操作的优点有二：一是由于纵坡的存在，混凝土从上游侧入仓，施工人员容易观察确保使混凝土全端面浇筑，克服了夹仓浇筑排气不畅，混凝土泵送不进，人员无法观察判断等不利因素影响，有利于避免顶拱由于混凝土浇筑不满产生脱空现象的发生；二是人员可以进入仓内，及时对止水进行保护，确保伸缩缝不会由于止水原因而产生渗水。
2．6 灌浆孔的处理
由于目前灌浆孔所采取的预埋管方式在造孔时为找到孔位，容易破坏洞身外观质量。因此建议灌浆孔采用拔管成孔法进行。具体做法：在钢模台车上按设计孔位放点开孔，在孔内先安置好钢管(直径略大于灌浆孔径)，混凝土浇筑过程中派专人随混凝土浇筑边浇边转动埋管，待混凝土终凝后将管拔出成孔。(当然改变灌浆孔的布置形式前，必须征得设计部门的同意)。灌浆孔封孔不严主要是操作人员的素质，只要加强管理，严格按程序按要求进行即能满足。
2．7 洞身混凝土裂缝预防
为防止洞身混凝土由于温度应力而产生的裂缝，在对原材料水泥的选择上应优先选用中低热水泥，合理科学的设计配合比，降低混凝土绝热升。在施工过程中应严格控制混凝土入仓温度，炎热夏季要有降温措施。低温季节，应将要施工的部位采用隔离措施，避免洞身内有穿堂风。加强混凝土的表面养护，尽可能减少混凝土内外温差，从而降低因温度应力而产生的裂缝。
3 结 语
综上所述；水工隧洞混凝土衬砌施工中经常出现底板不平整、过水后表面破坏严重，水平施工缝渗水，止水失效、边顶拱同底拱产生较大错台，顶拱脱空，灌浆预埋管移位造成造孔时对洞身破坏及灌浆后封堵不严，洞身裂缝等质量缺陷。本文通过一些工程的实践，针对以上问题在施工中产生的原因及应采取的措施进行了探讨。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：水工隧洞；质量缺陷；防治方法
1 衬砌质量缺陷产生的原因
1．1 表面破坏
表面破坏产生的主要原因是由于底板不平整及底板表面强度过低，在高速水流作用下发生表面破坏。底板不平整主要原因是在施工过程中采取的方法不正确。目前水平底板表面采用人工收面抹平压光，施工人员借助两米左右靠尺工具进行找平，由于洞内照明条件不足，操作工人的责任心不强，找平的底板表面平整度往往很难达到要求。
为了更大地降低水化热及改善混凝土的和易性， 目前混凝土配合比均不同程度地掺入粉煤灰，在浇筑过程中，由于隧洞较长，入仓方式一般采用混凝土泵送，泵送混凝土的塌落度较大， 因此在振捣过程中表面一层厚度2cm 左右主要为细颗粒(主要为粉煤灰、水泥、细砂)，且表面水分较多，相应改变了表层混凝土的水灰比，导致其表面强度大大降低。
底板施工完成后如果未加任何保护措施，在后续工作进行中也会对表面产生破坏。
1．2 水平施工缝渗水
在底拱部分施工完成后，在对边顶拱进行衬砌时由于水平施工缝凿毛时间过早，混凝土水化反应仍在进行，表面形成再生乳皮，清仓时处理不干净，砂浆铺设不认真，地下水引排不当都易使施工缝产生渗水，并影响衬砌质量。
1．3 伸缩缝渗水
洞身段一般按10m左右進行分缝，在伸缩缝内常规设置了一道橡皮止水或金属止水。橡皮止水因固定不牢，在浇筑混凝土时操作人员稍有忽视极易翻卷(特别是顶拱部分人员不易进入仓内)；其次橡皮止水如粘接不牢固，易造成人为破损。金属止水焊接时也容易导致漏焊、破损等。这都将使止水失效，从而造成伸缩缝渗水。
1．4 错台
底拱边墙、洞身每段之间出现的错台，主要是由于底拱边墙顶部在浇筑时几何尺寸不准确、沿水流方向不顺直，钢模台车刚度强度不够造成。
1．5 顶拱脱空
顶拱混凝土浇筑时由于顶拱空间较小，人员一般无法进行平仓振捣，只依靠混凝土泵送附以附着式振捣器进行振捣。特别在跳仓浇筑时，夹仓段顶拱脱空现象较多，主要原因是仓内排气不畅，人员无法进入仓内。
1．6 灌浆孔
目前隧洞灌浆孔主要采取的是预埋PC管，预埋管在混凝土浇筑过程中由于固定不牢易发生位移，待灌浆造孔时，找不到预埋的管口位置，钻机在原位任意开孔，碰到钢筋时重新换位，使原本一个孔位的地方造出许多废孔，严重影响了洞身的外观。灌浆结束时封孔如不按要求进行，易导致灌浆孔严重渗水。
1．7 洞身混凝土裂缝
洞身混凝土产生裂缝的因素是多方面的，温度应力产生的裂缝是其主要的一个因素。
2 预防处理措施
2．1 底板施工控制
为避免底板混凝土表面强度降低，浇筑中在保证水灰比不变的同时，应尽量采用较小的塌落度，采用其他入仓方式而不用泵送，这样即可保证表面混凝土强度不降低，又可减少表面混凝土产生收缩裂缝。
在找平收面时，对两端模板加强固定，并使模板顶面标高符合设计标高，采用长出底板两端各50cm 的经加工的槽钢(必须具有足够的钢度)上附振捣器进行大面找平，而后人工再辅以两米靠尺局部找平收面。
为减少人为对已施工完成的底板造成破坏，可在浇筑完成的底板上铺设一层柔性材料进行保护。
2．2 水平施工缝的处理
对水平施工缝应在混凝土强度达到100 ％以上后才进行凿毛，钢筋安装完成立模前再将表面乳皮等凿除，混凝土浇筑前洒水保湿使老混凝土充分湿润。浇筑时仓内不得有积水，在铺筑砂浆后，人工用钢丝刷在仓面仔细认真地涂刷，待仓内砂浆全部涂刷均匀后开始浇筑第一层混凝土。在地下水丰富洞段，应加强引排水措施。
2．3 伸缩缝渗水的质量控制
伸缩缝渗水的主要原因是施工过程中止水发生移位或破损。为防止伸缩缝渗水，必须严格控制止水的安装。止水安装首先要满足设计及规范要求，搭接粘接要牢固，不得有破损现象；其次是浇筑过程中必须控制入仓方式以保证止水的牢固性、受力的均衡性，避免止水移位。混凝土浇筑过程中在止水两侧混凝土入仓要均匀缓慢上升，安排专人看护，有骨料集中时应清除集中的骨料，振捣过程要避免止水移位。对顶拱浇筑时，人员必须进入仓内，待混凝土完全填充满止水底部，上层覆盖后再出仓。如确属仓内不能满足进人条件，应用钢筋作成止水卡子，每30cm～5Ocm设置一道，对止水进行加固，使其不易发生翻卷。
2．4 错台的控制预防
底拱立模浇筑时，左右两边墙几何尺寸放线要准确，水平施工缝要保证在一条水平线，这样在立边顶拱模板时才能严密。采用钢模台车进行边顶拱衬砌时，钢模台车要经过科学的设计，台车必须具备一定的刚度、强度，面板厚度必须满足要求。往往台车所采用的千斤支撑不能满足要求，因此应按工程实际情况增加部分临时支撑，以确保台车的牢固稳定。
2．5 避免顶拱脱空的措施
水工隧洞工程一般情况都带有一定的纵坡，因此在通常情况下边顶拱衬砌时建议采用从下游向上游推进的方式，挨仓浇筑，避免采用跳仓浇筑的方式。这样操作的优点有二：一是由于纵坡的存在，混凝土从上游侧入仓，施工人员容易观察确保使混凝土全端面浇筑，克服了夹仓浇筑排气不畅，混凝土泵送不进，人员无法观察判断等不利因素影响，有利于避免顶拱由于混凝土浇筑不满产生脱空现象的发生；二是人员可以进入仓内，及时对止水进行保护，确保伸缩缝不会由于止水原因而产生渗水。
2．6 灌浆孔的处理
由于目前灌浆孔所采取的预埋管方式在造孔时为找到孔位，容易破坏洞身外观质量。因此建议灌浆孔采用拔管成孔法进行。具体做法：在钢模台车上按设计孔位放点开孔，在孔内先安置好钢管(直径略大于灌浆孔径)，混凝土浇筑过程中派专人随混凝土浇筑边浇边转动埋管，待混凝土终凝后将管拔出成孔。(当然改变灌浆孔的布置形式前，必须征得设计部门的同意)。灌浆孔封孔不严主要是操作人员的素质，只要加强管理，严格按程序按要求进行即能满足。
2．7 洞身混凝土裂缝预防
为防止洞身混凝土由于温度应力而产生的裂缝，在对原材料水泥的选择上应优先选用中低热水泥，合理科学的设计配合比，降低混凝土绝热升。在施工过程中应严格控制混凝土入仓温度，炎热夏季要有降温措施。低温季节，应将要施工的部位采用隔离措施，避免洞身内有穿堂风。加强混凝土的表面养护，尽可能减少混凝土内外温差，从而降低因温度应力而产生的裂缝。
3 结 语
综上所述；水工隧洞混凝土衬砌施工中经常出现底板不平整、过水后表面破坏严重，水平施工缝渗水，止水失效、边顶拱同底拱产生较大错台，顶拱脱空，灌浆预埋管移位造成造孔时对洞身破坏及灌浆后封堵不严，洞身裂缝等质量缺陷。本文通过一些工程的实践，针对以上问题在施工中产生的原因及应采取的措施进行了探讨。
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