張蕾

摘 要：隨著我國水利水電建設工程項目不斷增多，對于水利工程的施工質量也提出了更加嚴格的要求，其中水利工程隧洞施工的質量控制至關重要，因此，對于水利工程隧洞的設計要采用最嚴格的施工標準，對于隧洞襯砌結構，施工要求是不允許其產生開裂，但是，在實際的工程之中要避免裂縫的出現是不現實的，因此，對大多數水工隧洞襯砌結構而言，只需按限裂計算配筋即可。文章主要闡述了水利工程隧洞襯砌結構的類型，并詳細地分析了隧洞襯砌結構出現結構裂縫的原因，最后提出了襯砌結構限裂優(yōu)化設計。

關鍵詞：水利工程；隧洞襯砌結構；限裂

我國的水工隧洞建設取得了很大的發(fā)展，但是在控制工程裂縫方面依然存在著較多的問題，從而影響了隧洞襯砌結構的質量。我國針對水工隧洞設計先后頒布了相關的設計規(guī)范，并對襯砌結構限裂計算公式進行了規(guī)范，但是規(guī)范的限裂公式來自于對普通鋼筋混凝土構件工作機理的推導，這與襯砌結構的實際變化情況有著很大的差異，其限裂計算結果不能滿足實際施工的需求，因此相關的計算公式進行適當的修正或者更改已經成為工程建設的共識。

1 水工隧洞襯砌結的基本類型

我國的水利工程隧洞建設項目較多，因此采用的隧洞襯砌結構類型較多，通常而言，按照隧洞襯砌結構的類型，可以分為好多種類型；而按照施工工藝的差異性，也可以分為好多種類型，比如較為常用的有裝配式和混凝土現場澆筑類；此外如果對于隧洞襯砌結構是按照其應力的特點進行分類，就可以分為普通混凝土和預應力混凝土。因此隧洞襯砌結構分類多種多樣，這就需要在工程建設中選擇適合的襯砌結構，并在限裂計算時，采用不同的標準和校正參數。

2 水工隧洞襯砌結構產生裂縫的原因

水工隧洞工程建設復雜，涉及的建設環(huán)節(jié)較多，增大了其出現質量問題的可能性，通常而言在實際的襯砌結構施工中，會出現各種各樣的質量問題，造成的原因也不能一概而論，要從裂縫的本質入手，具體的原因有：首先是溫度原因，混凝土對于溫度的感應較為明顯，如果產生較大的溫差，就會相應的產生干縮應力，一旦干縮應力增大到一定的程度，就會嚴重損害襯砌結構的內部結構，造成嚴重的開裂；其次是施工人為因素，施工質量直接決定了襯砌結構的質量，尤其是在模版施工過程中，如果模版設置不當、模版的拆卸過早都會造成混凝土凝固過程中產生裂縫；最后是地下水位的處理不當，也會造成裂縫的出現，在澆筑的過程中，如果施工不連續(xù)或者是挖掘量控制不當，也會造成襯砌結構的預應力集中在特定局部文職，從而也會造成襯砌結構出現裂縫。因此對于隧道襯砌結構而言，要按照限裂計算來設置配筋，即能提高隧洞建設的質量，同時也最大限度地防治裂縫的出現和發(fā)展。

3 水工隧洞襯砌結構限裂優(yōu)化設計

3.1 參照嚴格的計算理論規(guī)程

對于水工隧洞襯砌結構限裂要采用嚴格的計算，以保證其整體結構的設計合理。下面闡述水工隧洞襯砌結構彈性應力計算內容：一是對于素混凝土襯砌結構應力計算，具體的內容包括整個開裂過程中的結構應力計算，充分掌握開裂過程中的應力變化情況，為施工提供良好的數據；再者是計算單筋襯砌結構的應力，其計算的內容也包括整個開裂過程的應力計算；最后是對雙筋襯砌結構應力計算，也包含開裂前和開裂后的計算。

3.2 充分考慮圍巖的承載作用

圍巖是整個水工隧洞工程的承載主體，主要作用是承載著水壓力，因此在襯砌結構的施工過程中，要把圍巖和襯砌結構結合在一起，作為統一的整體來考慮，在設計中應充分利用圍巖的承載能力，并加強對圍巖的固結灌漿。此外在圍巖施工過程中，要按照相關要求的設計規(guī)范來施工，并要充分考慮到圍巖自身多具備的自穩(wěn)定性、承載能力以及對于滲漏水的抗?jié)B能力，要求圍巖具備一定的彈性抗力，最重要的是要結合實際的工程選擇圍巖的設計類型，保證圍巖和襯砌結構的聯動作用。

3.3 正確看待0.2-0.3mm的限裂縫寬

水工隧洞設計規(guī)范要求襯砌最大裂縫寬度允許值為0.2-0.3mm，這只是常規(guī)混凝土結構的耐久性要求，但是隧洞襯砌結構的混凝土耐久性較高，這種設計標準并不適用于工程建設。在工程建設中裂縫越小越好，但是在隧洞襯砌結構中，襯砌結構并不是承擔防滲水的主要功能，而固結灌漿圈結構在工程中才真正發(fā)揮著防滲漏的主體作用。此外通過理論計算的裂縫寬度在實際工程中可能并不存在，因為襯砌結構一旦發(fā)生裂縫，內部的水分會通過裂縫進行外滲，從而就會彌補裂縫，造成裂縫的縮減甚至閉合。因此在水工隧洞襯砌結構施工中，不要拘泥于限制裂縫寬度要求，結合實際的工程狀況，在保證施工質量的前提下，采用高壓固結灌漿，降低鋼筋的使用量。

3.4 襯砌結構裂縫在混凝土施工中的控制

襯砌結構中配筋擔負著重要的作用，在工程運行中配筋是保證襯砌結構完整的關鍵，保證開裂后的混凝土不出現脫落。因此在鋼筋混凝土施工中，要注意選擇合適的襯砌結構厚度，通常要根據圍巖的自穩(wěn)定性進行選擇。如果圍巖的穩(wěn)定性較高，選擇30-60cm的襯砌結構即可，同時選擇適當的內徑的配筋，在配筋的鋪設中，要保證鋪設的間距較大。此外在鋼筋應力計算過程中，應當考慮到混凝土外部因素的影響，例如要注意內外溫度差異的影響，在溫度較高的隧道施工中，采用高韌性的薄內襯，避免出現襯砌結構的形變。

3.5 限裂設計方法

通常而言限裂設計是根據襯砌結構的強度條件進行配筋，并驗算裂縫寬度，并進行重復的計算，保證計算結果滿足工程需要，通過裂縫計算公式可以得出合適的配筋數量，同時對于限裂配機的應力、種類、直徑、表面形狀等多種因素進行綜合的考慮，并在配筋保護層厚度計算的基礎上，選擇一個較細或中等的鋼筋直徑和較大的鋼筋間距來計算限裂鋼筋允許應力，再計算所需的限裂鋼筋面積，最后完成配筋數量的計算。

4 結束語

總而言之，水利工程隧洞襯砌結構的質量要求較為嚴格，但是在實際的施工過程中很難做到完全沒有裂縫，因此在襯砌結構限裂的設計中，要采用優(yōu)化設計方案，盡量減少裂縫的出現。因此要按照嚴格的理論公式計算，并結合相關的工程實際要求，設計襯砌結構配筋數量的計算，保證施工質量。

參考文獻

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