【摘要】在水利工程施工過(guò)程中，引水涵洞的施工質(zhì)量對(duì)水利工程的整體質(zhì)量有著重要影響，基于引水涵洞的重要性，如何提高引水涵洞質(zhì)量成為了水利工程中的重要內(nèi)容。但是從引水涵洞的施工實(shí)際來(lái)看，受到原材料、環(huán)境溫度、施工方法等多種因素的影響，水利工程引水涵洞不可避免的出現(xiàn)了裂縫，并對(duì)整個(gè)水利工程的質(zhì)量造成了嚴(yán)重危害。為此，認(rèn)真分析引水涵洞裂縫原因，并對(duì)引水涵洞的裂縫進(jìn)行及時(shí)修補(bǔ)，是保證水利工程引水涵洞施工質(zhì)量的關(guān)鍵。

【關(guān)鍵詞】水利工程；引水涵洞；裂縫原因；修補(bǔ)方法

水利工程引水涵洞存在裂縫是水利工程引水涵洞最常見的病害，導(dǎo)致其產(chǎn)生的原因是多方面的，但是，就本人多年的工作經(jīng)驗(yàn)和總結(jié)，我認(rèn)為最主要的原因就是化學(xué)原因，物理原因，力學(xué)原因和施工原因，本文將詳細(xì)有重點(diǎn)的探討有關(guān)原因，并提出相應(yīng)的修補(bǔ)方法。

一、水利工程引水涵洞裂縫病害的原因

1、工程引水涵洞裂縫病害的化學(xué)原因

工程引水涵洞裂縫病害的化學(xué)原因主要是指構(gòu)成涵洞鋼筋混凝土堿骨料的化學(xué)反應(yīng)和鋼筋的銹蝕化學(xué)反應(yīng)。

1）水程引水涵洞裂縫病害的堿骨料化學(xué)反應(yīng)

鋼筋混凝土內(nèi)部的堿骨料反應(yīng)主要是指水泥中的堿性材料與活性的水泥成分的堿性化學(xué)反應(yīng)，具體來(lái)說(shuō)主要是一些化學(xué)水和反應(yīng)，比如氫氧化鈣和二氧化硅的反應(yīng)等，在有水的條件下，氫氧化鈣溶于水中形成堿性的水溶液，這也正是引水涵洞所提供的不利的條件之一，在這樣的水溶液中，二氧化硅屬于酸性氧化物，二者反應(yīng)，生成硅酸凝膠物質(zhì)，這種物質(zhì)在不同的溫度下變形較大，溫度高時(shí)會(huì)膨脹，使得混凝土開裂，在緩慢而又時(shí)間長(zhǎng)的化學(xué)反應(yīng)下，混凝土表面會(huì)因?yàn)榕蛎浽虍a(chǎn)生一些不規(guī)則的細(xì)小的眾多的裂縫，裂縫的深度是隨著時(shí)間和反應(yīng)不斷加深加寬的，最終形成我們?nèi)庋鬯芸匆姷暮幢谏系牧芽p，嚴(yán)重影響涵洞的耐久性和使用壽命，所以在選擇涵洞用水泥時(shí)一定要選擇優(yōu)質(zhì)骨料和低堿含量的水泥，施工時(shí)要適當(dāng)?shù)慕档退冶取?/p>

對(duì)于引水涵洞施工而言，原材料的選擇及質(zhì)量對(duì)引水涵洞的施工產(chǎn)生了較大的影響，如果不加強(qiáng)對(duì)原材料質(zhì)量的控制，并完善原材料選用程序，引水涵洞的裂縫問(wèn)題將不會(huì)得到根本性改善。因此，加強(qiáng)對(duì)原材料的控制，并降低原材料的影響，是提高引水涵洞整體質(zhì)量和滿足引水涵洞施工需要的重要內(nèi)容，對(duì)引水涵洞的施工具有重要意義。

2）工程引水涵洞裂縫病害的鋼筋銹蝕化學(xué)反應(yīng)

在水利工程涵洞中，鋼筋的銹蝕主要化學(xué)反應(yīng)包括兩種，一種是電化學(xué)反應(yīng)，另一中時(shí)氯離子化學(xué)反應(yīng)。

鋼筋的銹蝕主要是由于涵洞臂初襯砌的保護(hù)層厚度不夠，表面出現(xiàn)一些細(xì)小的裂縫后，鋼筋就被裸露了出來(lái)，在空氣，水，鋼筋和一些電介質(zhì)共同存在的條件下，發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，由于是水里涵洞，所以水和空氣的條件很容易被滿足，再者混凝土里的一些活性物質(zhì)和鋼筋自身的碳元素，都可以作為電介質(zhì)，這樣就加快了鋼筋的銹蝕速度，再者，銹蝕后的生成產(chǎn)物氧化鐵能加快鋼筋的銹蝕，所以鋼筋的銹蝕最主要的原因就是電化學(xué)反應(yīng)。

鋼筋的另一種銹蝕就是氯元素主導(dǎo)的化學(xué)反應(yīng)，這種反應(yīng)是一種循環(huán)不斷的化學(xué)反應(yīng)，從長(zhǎng)期的角度來(lái)看，對(duì)鋼筋是非常不利的。

由于鋼筋的銹蝕使得鋼筋的受力能力減弱，被拉長(zhǎng)或者拉斷，導(dǎo)致涵洞裂縫的寬度和深度進(jìn)一步的加大，所以，通常采用低氯元素含量的水泥和把保護(hù)層加厚的措施來(lái)防止這樣的鋼筋銹蝕。

從目前引水涵洞的施工過(guò)程來(lái)看，如果鋼筋在施工過(guò)程中防腐效果不理想，或者根本未進(jìn)行防腐，鋼筋將會(huì)在使用過(guò)程中不可避免的出現(xiàn)銹蝕，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，就會(huì)對(duì)周邊的混凝土產(chǎn)生不良影響，最終導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。因此，在引水涵洞施工過(guò)程中對(duì)鋼筋進(jìn)行必要的防腐處理是十分必要的，并確保鋼筋的使用壽命能夠得到延長(zhǎng)。

2、工程引水涵洞裂縫病害的物理原因主要是指溫度裂縫

工程引水涵洞裂縫病害的物理原因主要是指溫度裂縫原因。

工程引水涵洞溫度裂縫中，溫度的產(chǎn)生原因主要有因?yàn)樗嗟乃磻?yīng)產(chǎn)應(yīng)放熱引起的溫度變化和外界自然氣候引起的溫度變化。

通常水利工程涵洞使用的水泥材料的水化反應(yīng)放熱不會(huì)導(dǎo)致溫度裂縫，因?yàn)樗こ毯床凰闶谴篌w積混凝土工程，水化反應(yīng)的熱量少而且很快就被消散在周圍了。通常引起水利工程涵洞裂縫的最主要溫度因素是氣候的變化和水的因素，因?yàn)樵谒c空氣交界處，有水的地方涵洞的溫度明顯會(huì)低于無(wú)水的地方，水的比熱容較大，夏季表現(xiàn)的極為明顯，再者就是冬季凍融循環(huán)的影響都能導(dǎo)致涵洞裂縫的發(fā)展，雖然涵洞設(shè)置有一些溫度伸縮縫，但是對(duì)于水與空氣交界處裂縫防止卻是有一定難度的，通常是在設(shè)計(jì)時(shí)通過(guò)進(jìn)行配筋來(lái)防止這種裂縫的發(fā)生。

在水利工程的引水涵洞施工中，溫度的影響至關(guān)重要。溫度不但影響了混凝土的澆筑質(zhì)量，同時(shí)也對(duì)混凝土的壽命產(chǎn)生了重要影響。從目前引水涵洞出現(xiàn)的裂縫來(lái)看，多數(shù)都是由于混凝土開裂而造成的。因此，溫度變化是造成引水涵洞出現(xiàn)裂縫的主要原因，對(duì)引水涵洞的整體質(zhì)量有著重要影響。

3、工程引水涵洞裂縫病害的力學(xué)原因

工程引水涵洞裂縫病害的力學(xué)原因主要是指結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)配筋和荷載作用原因。

工程引水涵洞在界面梯度變換初的配筋至關(guān)重要，界面變化會(huì)發(fā)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，這對(duì)配筋來(lái)說(shuō)是一種挑戰(zhàn)，因?yàn)槭芰?fù)雜，計(jì)算時(shí)誤差會(huì)增大，配筋不準(zhǔn)確，在環(huán)境改變時(shí)容易產(chǎn)生裂縫，通常是因?yàn)榕浣钌俣蔀楸∪醐h(huán)節(jié)的涵洞壁會(huì)發(fā)生開裂現(xiàn)象。

更常見的現(xiàn)象是襯砌之外的圍巖因?yàn)槭芰?fù)雜的變換，為了建立新的平衡，會(huì)發(fā)生圍巖向涵洞內(nèi)部收縮，導(dǎo)致原有配筋受力超載，鋼筋被拉長(zhǎng)，導(dǎo)致混凝土開裂，在長(zhǎng)時(shí)間的作用下會(huì)由于徐變的因素，鋼筋疲勞，裂縫加寬。

通常會(huì)通過(guò)精確計(jì)算受力模型，提高配筋率，構(gòu)造措施和加粗鋼筋等措施來(lái)防范于未然，在設(shè)計(jì)階段將這些因素規(guī)避。

在水利工程引水涵洞施工中，承載力是衡量引水涵洞整體質(zhì)量的重要指標(biāo)?？紤]到引水涵洞承受的壓力，一旦引水涵洞的承載力不夠，將會(huì)導(dǎo)致上方壓力傳導(dǎo)，進(jìn)而對(duì)引水涵洞工程造成重壓，使引水涵洞出險(xiǎn)裂縫。因此，準(zhǔn)確計(jì)算引水涵洞的承載力數(shù)值，并根據(jù)要求進(jìn)行施工，才能保證引水涵洞的承載力達(dá)標(biāo)，進(jìn)而達(dá)到減少裂縫的目的。

4、工程引水涵洞裂縫病害的施工原因

工程引水涵洞裂縫病害的施工原因主要是保護(hù)層厚度原因，施工縫處理原因，溫度變形縫留設(shè)位置原因和施工材料以及主體養(yǎng)護(hù)原因。

工程引水涵洞洞壁的襯砌保護(hù)層厚度一定要做到位，做不到位，初襯砌和二次襯砌的鋼筋都會(huì)在表面裂縫的影響下發(fā)生銹蝕，使得裂縫發(fā)展更迅速，影響使用壽命。

工程引水涵洞施工縫處理不當(dāng)，會(huì)使得水直接通過(guò)施工縫處進(jìn)入襯砌內(nèi)部，對(duì)襯砌以外的土體或者巖體進(jìn)行溶蝕，土體體積膨脹，使得襯砌裂縫變得更大，再者會(huì)腐蝕鋼筋，使其受力承載力減小，被拉伸增加裂縫寬度。

溫度變形縫以及沉降縫的留設(shè)都要按照構(gòu)造和規(guī)范要求來(lái)設(shè)置。

施工材料的選取和應(yīng)用對(duì)工程質(zhì)量的影響是十分巨大的，它主要為水泥的選用和鋼筋的用量，水泥要用低堿含量和無(wú)氯水泥，且水泥的強(qiáng)度一定要保證，鋼筋的用量一定要保證其受力要求，一定不能有偷工減料現(xiàn)象，這不僅使得裂縫發(fā)生概率增大還將會(huì)造成工程質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。

從引水涵洞的實(shí)際施工來(lái)看，該施工段的施工難度較大，影響施工質(zhì)量的因素較多，對(duì)施工方法有著明確的要求，如果施工方法不對(duì)，或者施工方法選擇不當(dāng)，將會(huì)直接導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。因此，注重施工方法的選擇，并加強(qiáng)施工方法控制，是提高引水涵洞施工質(zhì)量并減少裂縫產(chǎn)生的重要措施。

二、水利工程引水涵洞裂縫的補(bǔ)修方法

1、水利工程引水涵洞裂縫修補(bǔ)流程

在引水涵洞裂縫修補(bǔ)過(guò)程中，要想提高裂縫修補(bǔ)效果，就要按照以下流程操作：

2、使用拉桿錨固法

如果涵洞的巖體較好，可以使用錨桿加固。從襯砌內(nèi)側(cè)向圍巖內(nèi)打入一定數(shù)量和深度的錨桿，視情況可以選擇水泥砂漿錨桿，把不穩(wěn)定的巖體固定在穩(wěn)定的巖體上，提高圍巖的粘結(jié)力，形成具有一定厚度的拱結(jié)構(gòu)，同時(shí)還可以把水平方向的巖層串聯(lián)在一起進(jìn)行工作，共同承載力的作用，同時(shí)將破碎的巖體整體化，提高圍巖穩(wěn)定性，減小對(duì)襯砌的壓力，從而穩(wěn)定裂縫，裂縫穩(wěn)定后在對(duì)裂縫進(jìn)行凈化處理，然后用水泥砂漿進(jìn)行裂縫的縫補(bǔ)，從而將裂縫從根本到外表的進(jìn)行補(bǔ)修。

從實(shí)際施工來(lái)看，拉桿錨固法對(duì)減少裂縫的產(chǎn)生以及對(duì)裂縫的修補(bǔ)有著重要影響，正確利用拉桿錨固法，是修補(bǔ)引水涵洞裂縫的重要方法，對(duì)提高引水涵洞的整體質(zhì)量和有效修補(bǔ)引水涵洞裂縫具有重要作用。因此，加強(qiáng)對(duì)拉桿錨固法的了解，并做好拉桿錨固法的應(yīng)用，對(duì)修補(bǔ)引水涵洞裂縫具有重要意義。

3、注漿加固法

向松動(dòng)的巖體中注入水泥漿和化學(xué)漿液，通常使用的是膨脹水泥，能有效的將巖體擠密，同時(shí)對(duì)圍巖中的地下水排除，防止地下水的侵入，破壞襯砌和注入漿體的硬化結(jié)合。這種情況適用于地質(zhì)情況相對(duì)良好的圍巖段的涵洞裂縫的修補(bǔ)。

如果引水涵洞的裂縫深度超過(guò)了規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，單純采用拉桿錨固法將無(wú)法達(dá)到預(yù)期目的。在此狀況下，采用注漿加固法是修補(bǔ)引水涵洞的有效方法，對(duì)提高引水涵洞裂縫修補(bǔ)效果具有重要作用?；谶@一認(rèn)識(shí)，在引水涵洞裂縫修補(bǔ)中應(yīng)對(duì)注漿加固法有全面了解，并做好注漿加固法的運(yùn)用。

4、更換襯砌

如果裂縫相當(dāng)?shù)膰?yán)重，需要進(jìn)行襯砌的更換，才能達(dá)到修護(hù)的目的。通?？梢允褂脡簼{加固巖體或者土體，使得襯砌外部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，并形成拱形受力體，穩(wěn)定圍巖變形，對(duì)已經(jīng)穩(wěn)定的圍巖，其對(duì)應(yīng)的地方使用嵌補(bǔ)加固法在縫口處采用水泥砂漿或者環(huán)氧樹脂砂漿等進(jìn)行嵌補(bǔ)。對(duì)于更加嚴(yán)重的發(fā)生位移的裂縫可以采用噴錨加固法進(jìn)行局部加固，還可以使用套拱加固法進(jìn)行加固。對(duì)與襯砌損壞嚴(yán)重已喪失承載力的用其他的整治手段都難達(dá)到結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的要求，可以對(duì)全拱更換襯砌，同時(shí)采取相應(yīng)的加固圍巖的措施，徹底解決病害。對(duì)于裂縫較為嚴(yán)重的施工段，合理運(yùn)用更換襯砌的方法是有效修補(bǔ)裂縫的重要措施。因此，正確運(yùn)用更換襯砌方法，對(duì)滿足引水涵洞裂縫修補(bǔ)需要具有重要作用。

三、結(jié)束語(yǔ)

以上是本人根據(jù)自己從事隧道工程工作多年的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)得到的一些水利工程涵洞裂縫產(chǎn)生的原因及防治措施和對(duì)裂縫的補(bǔ)修方法，具體的情況需要根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況進(jìn)行分析斷定原因，然后根據(jù)巖體和裂縫的實(shí)際情況，選擇適當(dāng)?shù)男扪a(bǔ)方法。希望本人的總結(jié)能為實(shí)際的修補(bǔ)工作帶來(lái)指導(dǎo)和幫助。

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