引水隧洞混凝土衬砌施工缺陷及处理措施

宣学经

(甘肃省水利水电工程局有限责任公司,甘肃 兰州 730030)

在现阶段水利水电事业发展的进程中，国民经济得到有效的推动，其属于国民经济壮大的关键组成部分，但是还需重点考虑相关影响因素的存在[1]。引水隧洞工程施工质量和外观极易受到多种因素的影响，如，地质、气候等，若是在施工中忽视了相关的影响因素，势必降低项目建设成效，还可埋下诸多的隐患。工程实践中，应该重视隧洞建设安全与高效，这是项目正常开展的前提。引水隧洞工程涵盖着开凿隧洞、隧洞衬砌以及隧洞边坡支护等不同的环节，施工的过程必须要格外重视一些有效性问题[2]。

1 工程项目概况

甘肃省引洮供水二期工程主体工程施工第38-1标段所承建的隧洞混凝土衬砌总长度为6 205.55m，其中五干渠3#隧洞长3 995.33m(桩号11+248.67～15+244)，4#隧洞长1 854.22m(桩号15+315.78～17+170)，5#隧洞长357m(桩号18+425.00～18+782)。五干渠3#、4#隧洞采用三心圆断面型式，纵坡1/2 000，净断面尺寸宽×高=1.6×1.923(m)(小断面)，设计水深h=0.744m，设计流速v=0.86m/s；5#隧洞采用城门洞型，纵坡1/2 000，净断面尺寸宽×高=1.6×1.9(m)，设计水深h=0.713m，设计流速v=0.833m/s。

2 主要工序施工方法

2.1 施工总说明

本工程隧洞二次衬砌施工根据设计图纸按每10m为一个单元分段施工，每10m设置一条永久环向伸缩缝。二次衬砌钢筋砼采用钢模台车浇筑，底板与侧顶拱分开浇筑，按先底板后侧顶拱的浇筑顺序进行施工，纵向施工缝设置在底拱脚上50cm小边墙位置处，纵(横)向施工缝并设置止水，浇筑过程中严格控制砼表面光洁度。隧洞底板混凝土浇筑时安装小边墙及堵头模板，结构面人工摸平压光；侧顶拱混凝土浇筑用加工成型钢模台车作为重要的结构模板以及相关的支撑系统。混凝土拌和物由布置在洞口的拌和站集中拌和，混凝土罐车配合输送泵运输入仓，人工调节入仓点及平仓、插入式振动器辅助附着式振动器振捣。

2.2 施工工艺流程及施工方法

2.2.1 工艺流程

隧洞建基面保护层清除→底板垫层混凝土浇筑→钢筋制作、运输及安装→底板、小边墙混凝土浇筑→底板、小边墙模板拆除强度达到后→洞身拱墙施工台车就位及加固→止水安装及堵头安装→拱墙混凝土浇筑→脱模、养护、嵌缝、成品保护及缺陷处理。

2.2.2 施工方法

钢筋制作、运输及安装：本工程钢筋在钢筋加工厂集中制作。钢筋运输根据施工现场条件用小型自卸车或自制钢筋拖车按照安装计划及次序运输。运输时要在自卸汽车或自制钢筋拖车上搭设运输架，钢筋由人工逐根装卸，禁止倾倒及抛掷，防止运输过程中异型钢筋变形过大。钢筋安装采用现场手工绑扎，绑扎时遵循布料——划线——绑扎——焊接——仓位清理的工序。绑扎时隧洞钢筋按先绑扎外侧环向筋，再绑扎架立筋，最后绑扎纵向、结构筋的次序进行。形成骨架时环向筋尽可能与支护锚杆一起焊接。

台车就位及加固：台车就位在底板混凝土达到一定强度后进行。本隧洞混凝土衬砌台车设计长度10m。台车移动就位及加固应按如下程序进行：拟衬砌跨钢轨铺设——已衬砌跨台车脱模——已浇筑跨枕木及钢轨铺设——台车移动就位——台车初步校正——钢筋调整——台车精确校正及加固。台车就位后，先进行顶拱模板与洞轴线的调中，对中心和高程调整好后，再安装两侧水平支撑丝缸，禁止在水平支撑丝缸安装好的情况下进行调中和调高操作，否则，将会破坏模板铰链或丝缸系统部件，甚至发生其他伤害事件，钢模台车如图1所示。

混凝土入仓及振捣：混凝土两侧拱要对称入仓，一次连续分层浇筑高度既要保证台车的自稳，还要保证其余已浇筑面混凝土不能出现初凝现象，综合各个因素，分层厚度控制在300mm～500mm，一次浇筑高度控制在800mm～1 000mm，C25混凝土浇筑间歇时间控制在2h之内。因泵送混凝土坍落度较大，隧洞反弧段(底拱部分)、台车面板与混凝土接触面积水、气泡较难引出，在台车设计时采用附着式振捣器振捣并用插入式振捣器配合引水及引气。插入式振捣器移动间距400mm左右，振捣时间在15s～30s、浆液不返气泡为宜，避免出现蜂窝、麻面等质量缺陷。

3 引水隧洞混凝土衬砌施工缺陷类型

本工程引水隧洞衬砌混凝土的缺陷类型主要有：错台，止水处渗水，施工裂缝、冷缝，露筋，混凝土蜂窝、麻面，产生缺陷的原因具体如下。

3.1 错台

产生错台的主要原因有钢模台车底部钢模与小边墙墙体间不密实、有缝隙，钢模台车与上仓已浇筑完成的砼面(伸缩缝)间有缝隙，造成漏浆或出现错台。

3.2 止水处渗水

止水及堵头处渗水的主要原因是具体安装的时候，模板被严重的损坏，也可能是止水带(片)出现褶皱、过于靠近钢筋等，还有些骨料被堵塞并停滞，从而出现了局部空隙[3]。

3.3 混凝土裂缝、冷缝

混凝土裂缝出现的原因是混凝土温度控制措施不合理，实际浇筑的混凝土冷却以及养护不到位，此外力因素对混凝土整体结构带来了一定的负面作用，致使其出现开裂现象。浇筑过程中，由于外界因素影响未能连续浇筑，停歇间隔时间超过了混凝土允许间隔时间，从而产生了冷缝。

3.4 露筋

依照钢筋外露和混凝土架空而产生空洞的情况，分析主要的原因是混凝土浇筑过程中模板和钢筋的保护层不够合理，以致于保护层衬垫产生了明显的移位情况。保护层混凝土未能科学的振动，过度吸水的问题使得露筋问题明显。混凝土浇筑的过程中，保护层较薄，导致混凝土产生了明显的泄露问题，钢筋发生了外露的情况。

3.5 混凝土蜂窝、麻面

混凝土骨料以及砂浆混合不到位的情况下，加之未能充分的搅拌以及振动，使得浆料返回程度不达标。卸料时骨料分离，产生集料集中的问题，砂浆较少的时候，也会使得混凝土的部分位置不闭合，从而产生了蜂窝问题。

出现混凝土麻面的问题重点是因为模板表面粗糙，缺乏一定的光滑度和平整度，未能及时的清洁硬水泥垢或者是沉积物，模板本身的填缝不严谨，存在着漏浆的情况。施工时间的把控不到位，若是混凝土浇筑中的间歇时间较长，则会使得混凝土出现凝固的情况，从而产生麻面。

4 引水隧洞混凝土衬砌施工缺陷的处理措施

隧洞在衬砌混凝土施工过程中，隧洞外观不同程度出现一些质量缺陷问题。针对衬砌混凝土外观质量缺陷，对混凝土外观有缺陷的进行修补处理，满足混凝土外观质量要求。

4.1 错台处理

运用凿子将其凿平，再用专业的设备对其表面进行磨光操作，确保其边缘的平顺衔接，并对其顺水流向和垂直水流向的坡度进行合理控制。涂刷环氧胶泥进行修补，完成之后，利用海绵拉毛，当环氧胶泥硬化后，方可使用细砂纸打磨光洁。

4.2 针对止水处渗水缺陷的治理措施

渗水现象一般出现在伸缩缝接缝中，一般是在该部位粘贴止水带达到止水效果。凿除该部位的松散混凝土，看到全部的止水带时停止，对其清洗、削平、挫毛，并在其表面涂上粘结胶，粘贴橡胶止水带。然后在其周边设置遇水膨胀止水条。粘贴膨胀止水条前，然后利用钢丝刷对其进行彻底清理，避免出现杂物，并对其进行吹干保持干燥。之后才能实施膨胀止水条粘贴操作，最后用预缩砂浆修补。

4.3 针对混凝土裂缝以及冷缝的治理措施

如果混凝土表面的裂缝尺寸和深度都比较小，对整体结构的安全性影响不大，可以利用钢丝刷对其周边五厘米的范围进行刷毛，然后使用专业的丙酮进行彻底清洗，吹干并达到干燥状态之后，在表面涂抹环氧基液，并对其表面进行抹平处理，同时要确保其与原色相同。

针对细微裂缝来说，必须要先将裂缝清洗干净，然后涂刷环氧脂浆2～3次，在此基础上做好刮抹料，并且做好混凝土表面的调色，以便于修补之后的混凝土颜色与原本混凝土颜色一致。

针对贯通性裂缝修补来说，必须要沿着裂缝方向进行V槽刨凿施工，确保刨凿宽度为5cm，深度为3cm，在槽内骑缝每隔0.5m钻一孔，保障孔深度为衬砌厚度的1/3或者2/3，需要注意的是不能够穿透衬砌，杜绝跑浆的情况出现。进行完毕一系列施工之后，应该对V槽进行冲洗，避免V槽当中存在粉尘以及杂物的情况。在对V槽清理完毕之后，应该在孔内插入压浆管，结合工程的实际情况对压浆管的型号进行明确，并且借助环氧树脂水泥砂浆进行锚固，借助灰刀来对砂浆压平。

针对密集裂缝来说，在进行处理和施工过程中，应该注重以下几个环节的施工。因为衬砌背后空洞、衬砌厚度不足的情况，很容易引起密集裂缝情况，针对此种情况应该做好防水和地层加固处理工作。沿着裂缝两侧，每隔1.2m～1.5m交错布点，刨凿成10cm×10cm的方槽，确保其深度为5cm，施工的过程中应该确保逐级灌浆施工，确保注浆的压力为0.4MPa～0.6MPa。在注浆完毕之后，应该重新进行凿孔施工，新凿出来的空洞压力应该保持在0.6MPa～1MPa，在压力满足标准要求之下，对其灌注程度进行把控，确保其注浆质量。注浆完毕的24h之后便可以安装锚杆垫板，使用环氧树脂砂浆平方槽，并对表面进行调色和刮抹处理。

主要使用嵌缝法对施工冷缝展开治理，在出现施工冷缝的部位以及周边区域开凿沟槽，并在其内部空间镶嵌刚性止水材料，提升其整体结构的密封性和封闭性。一般情况下，沟槽要呈现“U”形，其宽度和深度要结合具体情况合理设置，通常分别为3cm和5cm。之后利用高压水进行冲洗，去除杂物，回填环氧砂浆，利用设备进行振捣压实，强化结构稳固性和密实性，最后要对其表面进行抹平，保证平整性。

4.4 针对露筋缺陷的治理措施

如果钢筋外露会引起锈蚀现象，影响其整体结构的稳定性和安全性。在对该缺陷进行处理时，要先对其打磨除锈，在干燥状态下对其表面涂抹一定厚度的聚脲。但是如果露筋深度较大，需要将其周边松动的混凝土进行凿除，形成方形空间，保持四边与水平面90°夹角，直到看到密实混凝土。然后采用分层方式对预缩砂浆进行锤填。如果凿挖深度不小于6cm，要利用更高级配的混凝土进行分层回填，确保整体结构表面颜色的一致性。

4.5 针对蜂窝、麻面的治理措施

在具体的治理过程中，一般结合蜂窝麻面深度的不同，选择针对性的治理方式。如果其缺陷深度在五毫米以下，也要挖掘出等深的修补空间，对该空间的边缘区域进行挖凿，使其呈现齿槽状，然后对其边缘进行修整，确保其规正、整齐。要利用钢丝刷进行清理，并用高压水冲洗，最后才能实施环氧砂浆回填环节。

如果其深度不低于五毫米，需要先把该缺陷实施凿除，使其呈现为多边形的平面外观，并且要保障其内角在70°以上。要结合缺陷的具体深度进行凿除，一般情况下，凿除深度要比缺陷深度延长5mm。一旦出现蜂窝缺陷延伸到钢筋内部结构的现象，需要借助錾子的作用，把不符合标准强度的混凝土敲打掉。最后才能实施预缩砂浆修补操作。

如果二衬混凝土表面发生该缺陷，利用钢丝刷对其表面的杂质刷除，然后利用高压清水进行冲洗，避免麻点残留杂物。按照科学的比例对粘结胶与水泥进行配置，使其变为水泥素浆，从而实现对麻面的修补。其调配比例要结合具体情况科学设置，通常情况下采取1∶7～8的调比进行拌制。选择的水泥标号要与原色相同，并对混凝土表面进行抹平，然后利用细砂纸全面打磨，确保外观平整、美观性。

5 结 语

引水隧洞混凝土衬砌施工中，应该全面的分析一些细节问题，采取科学化的施工工艺，让施工缺陷得到有效的处理，规避可能出现的异常情况，促使部分缺陷科学的解决，保证引水隧洞施工正常开展，合理的落实好相应的细节之处，保障基本工作稳步推进。