花壩子二級電站隧洞襯砌混凝土裂縫成因及其對策

花壩子二級電站隧洞襯砌混凝土裂縫成因及其對策摘要：混凝土的裂縫問題是一個普遍存在而又難于解決的工程實際問題實本文對花壩子二級電站引水隧洞工程中襯砌混凝土出現(xiàn)裂縫的原因進行了分析，并針對該工程中出現(xiàn)的具體情況，提出了一些簡單的預(yù)防和處理混凝土裂縫的對策。

關(guān)鍵詞：花壩子二級電站 混凝土 裂縫 成因 對策

1花壩子二級電站概況

花壩子二級電站位于云南省文山州與紅河州交界的那么果河河段上。電站廠址位于馬關(guān)縣八寨鎮(zhèn)毛草寨村上游約1.0km處，地理坐標(biāo)為東經(jīng)103°57′08″，北緯23°00′50″。工程區(qū)距馬關(guān)縣浪橋鄉(xiāng)31.0km，距馬關(guān)縣八寨鎮(zhèn)44.0km，距馬關(guān)縣城73.0km，距州府所在地文山92.0km，距昆明412.0km。廠區(qū)和壩址區(qū)有鄉(xiāng)村四級公路與馬關(guān)縣國營健康農(nóng)場和浪橋鄉(xiāng)相通，交通極為便利。

花壩子二級電站壩址多年平均流量19.7m3/s，采用攔河壩取水，本電站不具備調(diào)節(jié)能力，但二級電站攔河壩距一級電站廠址僅2.4km，一級電站有調(diào)節(jié)庫容6204萬m3，為年調(diào)節(jié)水庫。因此一級電站水庫實際上對二級電站進行了年調(diào)節(jié)。攔河壩設(shè)計壩體為漿砌石重力式攔河壩。漿砌石重力壩壩頂高程548.5m，壩頂長21.4m，相應(yīng)庫水位547.0m。電站設(shè)計發(fā)電水頭44.0m，裝機容量2×8.0MW，主要建筑物有攔河壩、引水隧洞、壓力池、地面廠房等。引水隧洞、主、副廠房及升壓站等均布置于河谷左岸。

2引水隧洞工程概況

花壩子二級電站引水隧洞總長1712.4m，為城門洞型無壓隧洞，開挖斷面面積32.9m2，過水?dāng)嗝婷娣e24.5m2，隧洞設(shè)計底坡1/1000，設(shè)計引水流量43.3m3。隧洞沿線屬溶蝕侵蝕中山地貌和巖溶峽谷地貌；出露地層主要有寒武系上統(tǒng)∈3x、∈3t、∈3b和第四系，寒武系地層巖性主要為白云質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)條帶灰?guī)r，局部夾泥質(zhì)粉砂巖，第四系由el+dlQ碎石質(zhì)土、粘土、亞粘土和ColQ塊石、碎石及亞粘土組成；地質(zhì)構(gòu)造主要為F31斷層，斷層于隧洞進口段穿過，斷層附近巖石較為破碎，擠壓褶皺發(fā)育，巖體完整性差；隧洞沿線一帶地下水類型主要為巖溶裂隙水為主。

隧洞埋深9～150m，隧洞進出口段由于受F31斷層影響和巖性的變化，出口段巖性以∈3x頁巖、泥質(zhì)粉砂巖為主。圍巖穩(wěn)定性差～不穩(wěn)定，圍巖類別為Ⅳ類。中間段圍巖條件相對較好，圍巖主要屬穩(wěn)定性差Ⅲ類圍巖，局部洞段可達基本穩(wěn)定Ⅱ類圍巖。

隧洞出口標(biāo)段（1+712~1+200段）于2005年7月12日開始斷面開挖，由于工程區(qū)處于雨季多發(fā)時節(jié)，降雨頻繁，再加之受地質(zhì)條件影響，塌方嚴(yán)重，到7月底施工方仍未進入正常施工階段。8中旬，經(jīng)業(yè)主方和施工方的共同協(xié)商，同意隧洞出口采用局部先襯砌后開挖（1+703.5~1+693.5段）的辦法進行施工。為了減少投資，與季節(jié)性降雨搶時間，縮短工期，經(jīng)業(yè)主同意，決定不采用文山州水利水電勘察設(shè)計院的設(shè)計，改由業(yè)主自行設(shè)計對該段隧洞進行全斷面鋼筋混凝土襯砌，隧洞邊墻混凝土最大厚度120cm，最小厚度45cm，拱頂混凝土厚度45cm。該單元工程于8月24襯砌結(jié)束，并在業(yè)主方的強烈要求下于9月6日開始對該段隧洞頂部進行土方回填。經(jīng)觀察，回填后不到一個星期，隧洞起拱位置邊緣和拱頂開始出現(xiàn)縱向裂縫，裂縫大小共計10余條，平均裂縫寬度5~7mm。到目前為至，尚未就裂縫進行任何處理，隧洞周圍也未出現(xiàn)新的裂縫，隧洞工程現(xiàn)在按超前支護方法繼續(xù)進行施工。

3引水隧洞混凝土裂縫成因分析

裂縫產(chǎn)生的形式和種類很多，要根本解決混凝土中裂縫問題，還是需要從混凝土裂縫的形成原因人手。正確判斷和分析混凝土裂縫的成因是有效地控制和減少混凝土裂縫產(chǎn)生的最有效的途徑。本人作為當(dāng)時工程的設(shè)計人員和現(xiàn)場施工技術(shù)負責(zé)人，現(xiàn)就該工程出現(xiàn)的混凝土裂縫成因做出如下分析：

3.1設(shè)計原因

因為設(shè)計中隧洞的拱圈采用的是半圓拱，混凝土等級采用C20混凝土，分析認(rèn)為是設(shè)計結(jié)構(gòu)中的斷面突變而產(chǎn)生的應(yīng)力集中造成構(gòu)件裂縫的和混凝土等級過高造成的裂縫可能性均不大。故認(rèn)為：

1.在設(shè)計中隧洞拱頂構(gòu)造鋼筋配置過少或過粗（8#槽鋼）等引起構(gòu)件裂縫。

2．在設(shè)計中

1未充分考慮混凝土構(gòu)件在摻外加劑情況下的收縮變形。

3.2材料原因

1．粗細集料：因施工場地狹窄，砂石料場沒有進行全面清理，加之在雨季施工，并且砂石料均用裝載機進行上料，致使砂石料含泥量過大，加之由于砂料加工期間，設(shè)備運轉(zhuǎn)不正常，加工的集料顆粒級配不良，在混凝土施工過程中采用了不恰當(dāng)?shù)拈g斷級配，造成混凝土收縮的增大，誘導(dǎo)了裂縫的產(chǎn)生。

2．骨料粒徑：由于碎石加工中找不到理想的石灰?guī)r作料場，采用了炭泥質(zhì)灰?guī)r作料場，使得加工出來的碎石塊徑級配不均勻，粉塵也較多，針片含量較大，使得混凝土單方用灰量、用水量增多，收縮量增大。

3．混凝土外加劑：在隧洞邊墻底部施工中混凝土外加劑采用了紅星一號速凝劑，由于市場缺貨，到了邊墻上部和拱頂澆筑時改用了（氯化鈣），在混凝土攪拌過程中，由于施工員未嚴(yán)格過磅，使得早強劑摻量不當(dāng)（不均勻），嚴(yán)重增加的混凝土不均勻收縮。

4．鋼材：施工單位在隧洞拱頂施工中沒有嚴(yán)格按設(shè)計要求使用國標(biāo)8#熱軋槽鋼，而使用了不符合國標(biāo)的8#廢舊槽鋼（厚度不符合國標(biāo)要求），抗拉強度不夠，過早疲勞，也是造成混凝土出現(xiàn)裂縫的原因。

3.3混凝土配合比設(shè)計原因

因為施工中業(yè)主提供的配合比沒有做過配合比實驗，是從有關(guān)混凝土配合比設(shè)計手冊中隨機查抄的，并且在施工過程中總共換了兩種配合比，雖然兩種配合比水灰比出入不大，但是施工過程中，業(yè)主過分強調(diào)水泥的用量。使得混凝土單方水泥用量較大、用水量過高，表現(xiàn)為水泥漿體積較大、坍落度較大，收縮量也隨之增大。另外，配合比設(shè)計中砂率、水灰比選擇不當(dāng)造成混凝土和易性偏差，導(dǎo)致混凝土離淅、泌水、保水性不良，也增加了混凝土的收縮值。

3.4施工及現(xiàn)場養(yǎng)護原因

1．現(xiàn)場澆搗混凝土?xí)r，振搗或插入不當(dāng)，漏振、過振或振搗棒抽撤過快，均影響了混凝土的密實性和均勻性，誘導(dǎo)裂縫的產(chǎn)生。

2．大體積混凝土澆注，對水化計算不準(zhǔn)、現(xiàn)場混凝土降溫及保溫工作不到位，引起混凝土內(nèi)部溫度過高或內(nèi)外溫差過大，混凝土產(chǎn)生溫度裂縫。

3．現(xiàn)場養(yǎng)護措施不到位，混凝土早期脫水，引起收縮裂縫。

3.5使用原因(外界因素)

混凝土養(yǎng)護期不到，就向隧洞拱頂回填土，且回填量過大，混凝土使用荷載超負。這也是該工程中混凝土出出裂縫的原因。

4混凝土裂縫預(yù)防和處理對策

裂縫的出現(xiàn)不但會影響結(jié)構(gòu)的整體性和剛度，還會引起鋼筋的銹蝕、加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲勞、抗?jié)B能力。因此根據(jù)裂縫的性質(zhì)和具體情況我們要區(qū)別對待、及時處理，以保證建筑物的安全使用。

結(jié)合花壩子二級電站引水隧洞混凝土襯砌工程，究其原因不難看出，我們只要從根本上按規(guī)范設(shè)計，按規(guī)范嚴(yán)格施工，杜絕盲目節(jié)約投資，盲目趕工期，偷工減料，主觀上提高混凝土設(shè)計施工管理人員素質(zhì)，要預(yù)防混凝土裂縫的產(chǎn)生其實也不難。當(dāng)然這里面還包含有其他技術(shù)方面的因素，在今后的工作中將會進行深入的探討。下面就該工程中混凝土裂縫的修補處理對策提出以下一些方法：表面修補法，灌漿、嵌逢封堵法。

1.表面修補法

表面修補法是一種簡單、常見的修補方法，它主要適用于穩(wěn)定和對結(jié)構(gòu)承載能力沒有影響的表面裂縫以及深進裂縫的處理。通常的處理措施是在裂縫的表面涂抹水泥漿、環(huán)氧膠泥或在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料，在防護的同時為了防止混凝土受各種作用的影響繼續(xù)開裂，通?？梢圆捎迷诹芽p的表面粘貼玻璃纖維布等措施。

2.灌漿、嵌逢封堵法

灌漿法主要適用于對結(jié)構(gòu)整體性有影響或有防滲要求的混凝土裂縫的修補，它是利用壓力設(shè)備將膠結(jié)材料壓入混凝土的裂縫中，膠結(jié)材料硬化后與混凝土形成一個整體，從而起到封堵加固的目的。常用的膠結(jié)材料有水泥漿、環(huán)氧樹脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化學(xué)材料。

嵌縫法是裂縫封堵中最常用的一種方法，它通常是沿裂縫鑿槽，在槽中嵌填塑性或剛性止水材料，以達到封閉裂縫的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯膠泥、塑料油膏、丁基橡膠等等；常用的剛性止水材料為聚合物水泥砂漿。

5結(jié)論

裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)中普遍存在的一種現(xiàn)象，它的出現(xiàn)不僅會降低建筑物的抗?jié)B能力，影響建筑物的使用功能，而且會引起鋼筋的銹蝕，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影響建筑物的承載能力，因此要對混凝土裂縫結(jié)合實際、進行認(rèn)真研究、區(qū)別對待，采用合理的方法進行處理，并在施工中采取各種有效的預(yù)防措施來預(yù)防裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展，保證建筑物和構(gòu)件安全、穩(wěn)定地工作。

參考文獻

[1]鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范.中國建