引水隧洞砼襯砌裂縫成因分析及防裂措施論文

時間：2022-08-17 02:44:16 畢業(yè)論文范文我要投稿

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　　【摘要】引水隧洞襯砌砼設(shè)計標(biāo)號一般較高、水泥用量大，加上基巖、原材料、結(jié)構(gòu)、施工等原因產(chǎn)生不均勻收縮而出現(xiàn)裂縫。為了防止和減少砼裂縫，分階段在施工中采取一些措施，對控制和減少裂縫起到一定的作用。

引水隧洞砼襯砌裂縫成因分析及防裂措施論文

　　【關(guān)鍵詞】引水隧洞砼襯砌裂縫成因分析防裂措施

　　一、工程概述

　　三峽右岸地下電站進(jìn)水口預(yù)建工程是三峽工程的組成部分。引水隧洞預(yù)建段有六條引水洞，隧洞地質(zhì)條件：巖體為閃云斜長花崗巖，為微風(fēng)化及新鮮巖體。裂隙率２％，變形模量１４．７～４３．１ＧＰａ，聲波測試縱波速度Ｖｐ＝４．３～５．３ｋｍ／ｓ，動彈模１８～８７ＧＰａ。引水洞單長為９４.５８ｍ，開挖斷面為圓形，直徑最大為１５．５ｍ，最小為１４．５ｍ，襯砌后直徑均為１３．５ｍ，襯砌厚度分別有１ｍ、１．５ｍ、２ｍ不等。

　　襯砌采用二級配泵送砼Ｒ２８２５０Ｄ２５０Ｓ１０，陷度為１６－１８ｃｍ、１８－２０ｃｍ兩種，骨料為人工碎石。采用底拱和邊頂拱二次襯砌的方法施工，先襯砌底部９０°范圍的底拱部分，采用翻模工藝，然后再襯砌剩余２７０°范圍內(nèi)的邊頂拱部分，使用大型專用液壓式鋼模臺車工藝施工。設(shè)計環(huán)向為雙層鋼筋網(wǎng)，分別為２８和３２，縱向分布筋均為２２。引水洞施工分為１１個標(biāo)準(zhǔn)段，每段長８ｍ，１個壓漿板段（帷幕灌漿段）５.５８ｍ，１個堵頭段。

　　二、裂縫分布狀況

　　在施工過程中陸續(xù)出現(xiàn)了一些裂縫，裂縫主要是順?biāo)飨蚍植迹贁?shù)裂縫呈環(huán)向交錯分布。部分裂縫有滲水且有鈣質(zhì)析出，其余的有濕痕。裂縫集中分布在洞身腰線附近和底拱三分點的部位，寬度在０.１ｍｍ～０．３ｍｍ之間。從裂縫出現(xiàn)時間來看，初期襯砌的砼裂縫一般出現(xiàn)在收盤后７－２０天之間，在后期（３個月以后）裂縫逐漸增多。

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　　條隧洞共出現(xiàn)３７０條裂縫，長度約為２８６５．５７米。通過取樣觀察，顯示裂縫附近無明顯的分界面存在，裂縫寬度由外至內(nèi)逐漸變細(xì)。

　　三、原因分析和預(yù)防措施

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　　砼的配合比。配合比是經(jīng)過室內(nèi)試驗取得，水泥摻量為２２５－２４０ｋｇ／ｍ３之間，所用水泥早期發(fā)熱量高、早期溫升快，熱膨脹性能不穩(wěn)定。

　　由于砼內(nèi)部水化熱溫升過高，且襯砌段為強(qiáng)基礎(chǔ)約束區(qū)，致使砼內(nèi)部溫度應(yīng)力過大而產(chǎn)生裂縫。為此，裂縫的產(chǎn)生與砼配合比有一定關(guān)系。

　　為削減砼內(nèi)部水化熱，改善砼和易性，對泵送砼配合比進(jìn)行多次調(diào)整，通過提高粉煤灰的摻量（由原設(shè)計的１０％提高到１５％、２０％、２５％）來減少水泥用量，從而降低砼水化熱。

　　２.

　　砼澆筑工藝。在砼澆筑時嚴(yán)格控制下料厚度和砼振搗時間，一般在兩側(cè)各布置２－３個下料點，以保證來料鋪設(shè)均勻，腰線以下下料厚度控制在３０ｃｍ左右，腰線以上按３０－５０ｃｍ控制。砼振搗時間根據(jù)來料情況控制在３０－５０秒之間。鑒于裂縫主要分布在腰線附近，在腰線部位使用大功率振搗設(shè)備進(jìn)行振搗，確保該部位砼的密實性。在澆至腰線換管考慮到停料時間過長，在澆下層砼之前采用？１００振搗棒為主，７０棒為輔加強(qiáng)振搗避免出現(xiàn)薄弱層。

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　　洞內(nèi)砼保溫。洞內(nèi)溫度除受季節(jié)產(chǎn)生的緩慢變化影響外，在每年９月開始將洞口用保溫被進(jìn)行封堵，開始只用單層保溫被。后考慮到洞內(nèi)施工，人員進(jìn)出頻繁，一層保溫被封堵達(dá)不到保溫效果，且保溫被損壞后不能及時修復(fù)，造成洞內(nèi)外溫差。后期補(bǔ)加一道封堵材料，進(jìn)行雙層保溫，只預(yù)留一進(jìn)人活動門。另對腰線以下部位采用掛保溫材料進(jìn)行保溫，底拱全部用保溫材料覆蓋，保溫材料為１０ｍｍ或１５ｍｍ厚的保溫被，以滿足保溫效果。

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　　砼養(yǎng)護(hù)。在夏季，在鋼模臺車脫開后及時進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。在前期采用人工養(yǎng)護(hù)，使用高壓水管從底部和臺車頂部不同高度進(jìn)行噴灑養(yǎng)護(hù)，保證整個砼表面保持濕潤。但后期考慮到人工養(yǎng)護(hù)存在間斷性，對養(yǎng)護(hù)不利。于是采用花管養(yǎng)護(hù)，即從鋼模臺車頂部接出兩根鋼管，在上面綁上花管進(jìn)行長流水養(yǎng)護(hù)。砼養(yǎng)護(hù)時間一般按２８天控制，但在條件許可的情況下，盡可能延長養(yǎng)護(hù)時間。

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　　砼溫度。雖在前期的施工中砼入倉和澆筑溫度得到了有效控制但砼內(nèi)最高溫度超出設(shè)計參考值較多（最高５１．３度）。為了降低砼內(nèi)部溫度，將砼出機(jī)溫度下調(diào)為１０℃，通過降低入倉和澆筑溫度來達(dá)到溫控效果。

　　此外，前期施工中泵管過長，根據(jù)實際情況，縮短砼泵送距離和時間，利于溫度控制。同時對受料斗、泵管等進(jìn)行保溫，避免在太陽下直曬，減少溫度回升。以上措施有效控制了砼入倉和澆筑溫度。據(jù)統(tǒng)計引水洞砼入倉溫度共檢測２６３５次，最高２２℃，最低１０℃；小于１８℃的共２５３５次，超溫率３．８％，小于２０℃的共２５９４次，超溫率１．６％；砼澆筑溫度共檢測２６３５次，最高２３．５℃，最低１０℃。

　　另外在倉內(nèi)埋設(shè)冷卻水管進(jìn)行削減最高溫度。冷卻水管在冬季主要通江水冷卻，收盤后即通水，通水時間為１５天，進(jìn)水溫度一般為１２～１６℃，進(jìn)出水最大溫差４～５℃。４月開始通制冷卻水，進(jìn)水溫度一般為１０～１２℃，進(jìn)出水最大溫差８～１０℃，通水時間收盤至第１０天。后期為了增強(qiáng)冷卻效果將冷卻水管外移綁扎到外層鋼筋網(wǎng)上，冷卻水管分兩套布置：一套為腰線以下邊拱部位，另一套為腰線以上邊頂拱部位。通水也分兩個時段，第一階段是砼澆至腰線換管時，對已澆完部位立即通水冷卻。第二階段是整倉砼澆筑完畢后，將下層冷卻水管與上層冷卻水管連接起來通水冷卻。每層通水冷卻時間為７天，冷卻水溫度控制在２０－２２Ｌ／ｍｉｎ。

　　６.

　　地質(zhì)原因。引水洞襯砌部位為強(qiáng)基礎(chǔ)約束區(qū)，由于砼內(nèi)部溫度高，砼在后期降溫過程中（特別是經(jīng)過第一個冬季），砼因收縮而產(chǎn)生的拉應(yīng)力大且有巖體變形應(yīng)力、周邊爆破震動、地下水壓力的影響，而砼早期的抗拉強(qiáng)度較低，不能抵抗拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。

　　四、裂縫處理措施

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　　淺層裂縫處理。為恢復(fù)砼的整體性，防止鋼筋銹蝕，對于未滲水的淺層裂縫處理為：縫寬小于０．２ｍｍ，沿縫走向鑿５．０×５．０ｃｍ（寬×深）凹槽，經(jīng)檢查未發(fā)現(xiàn)裂縫繼續(xù)向內(nèi)延伸，用預(yù)縮砂漿分層嵌填，搗壓密實并抹光后，表面刷環(huán)氧基液或水泥基防水劑兩道。

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　　深層裂縫處理。對于深層裂縫或已滲水裂縫采用貼嘴法進(jìn)行化學(xué)灌漿處理，以確保引水隧洞的安全運(yùn)行。

　　２．１

　　程序�；瘜W(xué)灌漿程序如下：準(zhǔn)備工作→打磨→沖洗→裂縫描述→貼嘴→刮膠封縫→壓風(fēng)檢查→灌漿→注漿封堵材料的清除→（復(fù)灌→嵌縫，此兩工序根據(jù)灌后是否仍有滲水而確定是否增加）打磨清洗→刮環(huán)氧膠泥→質(zhì)量檢查及驗收。

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　　材料。灌漿漿材采用環(huán)氧注射樹脂ＬＰＬ，它是用于注射灌漿系統(tǒng)的一種雙組分（Ａ組分和Ｂ組分），無溶劑的低黏度環(huán)氧樹脂。封縫材料采用：①水不漏是一種速凝早強(qiáng)水泥，在４－６ｍｉｎ內(nèi)凝結(jié)，２小時后強(qiáng)度達(dá)到２．０Ｍｐａ。

　　②１４３８環(huán)氧粘膠：１４３８粘膠是由高分子聚合物、活性填充料組成。它不含任何有機(jī)溶劑，固化時間為２４小時，粘結(jié)強(qiáng)度最大可承受１．２Ｍｐａ的灌漿壓力。

　�。保矗常改z為Ａ、Ｂ雙組分，配比都為２：１（重量比）。

　　２．３

　　處理效果。從處理情況來看一次處理合格率比較高，處理效果較好。

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　　質(zhì)量檢查。灌后壓水質(zhì)量檢查在灌注ＬＰＬ環(huán)氧灌漿結(jié)束７ｄ后進(jìn)行。

　　由現(xiàn)場監(jiān)理布騎縫孔，沖擊鉆造孔（孔徑１８～２０ｍｍ、孔深１０～１５ｃｍ）后，采用單點法壓水，壓水檢查壓力為０．３Ｍｐａ。壓水試驗結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，在穩(wěn)定壓力下，每３～５ｍｉｎ測讀一次壓入注量，連續(xù)四次讀數(shù)中最大值與最小值之差小于最終的１０％，或最大值與最小值之差小于１ｍｌ／ｍｉｎ時，本孔段壓水結(jié)束，取最終值為計算值，測記漏量，計算透水率（Ｌｕ）。

　　檢查孔數(shù)量：根據(jù)裂縫長度確定，當(dāng)裂縫長度＜３ｍ時

　　不設(shè)檢查孔，當(dāng)裂縫長度＞３ｍ時，每３ｍ設(shè)１個。

　　壓水處理后透水率遠(yuǎn)小于０．１Ｌｕ，滿足設(shè)計要求。

　　五、結(jié)語

　　由于裂縫產(chǎn)生的原因比較復(fù)雜，在采取一系列措施后，雖然沒有根本上杜絕裂縫的產(chǎn)生，但對控制和減少裂縫起到了一定作用，且裂縫發(fā)展也比較緩慢。這說明采取的措施是有效的。

　　另外，貼嘴灌漿法的應(yīng)用有效灌注了引水隧洞的砼裂縫，裂縫處理質(zhì)量滿足規(guī)范和設(shè)計要求，處理效果得到了工程設(shè)計、監(jiān)理及驗收專家組的肯定。

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