潘口水电站引水隧洞衬砌混凝土裂缝分析及处理

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1、第43卷第16期人民长江Vo1．43．NO．162012年8月YangtzeRiverAug．．2012文章编号：1001—4179(2012)16—0065一O2潘口水电站引水隧洞衬砌混凝土裂缝分析及处理杨波，佟永强，田科宏(1．中国水利水电第三工程局有限公司潘口项目部，湖北十堰442200；2．中国水利水电第三工程局有限公司勘测设计研究院，陕西西安710016)摘要：水工隧洞衬砌混凝土属于薄壁钢筋混凝土结构，受自身混凝土温度、收缩变形及地质水文等因素影响，容易产生裂缝。分析了潘口水电站引水隧洞的

2、裂缝产生机理，归纳了裂缝产生的规律，并采用斜孔化学灌浆法对所产生裂缝进行了处理。介绍了灌浆工艺及施工要点、主要材料及其性能和灌后效果检查，总结了裂缝处理施工经验，可供同类工程借鉴。关键词：裂缝；化学灌浆；引水隧洞；潘口水电站中图法分类号：TV67文献标志码：A况。洞内温度越低，混凝土表面的温度梯度越大，在受1工程概况到内部温度较高的混凝土约束时，表面将产生拉应力，潘口水电站引水发电系统采用单机单洞供水方随内外温差的增加，表面拉应力不断增大，在超过混凝式，共布置两条引水隧洞，其中1号引水隧洞全长土抗拉

3、强度时将产生裂缝。这种裂缝大部分在混凝土463．723m，2号引水隧洞全长399．602m。主要由渐浇筑后的早期发生，内温越高，开裂的可能性越大。这变段、上平段、斜井段、下平段、钢衬段等组成。洞身断种由表面温差引起的裂缝为表面裂缝，形态细而浅。面为圆形，混凝土衬砌段洞径9．5m，衬砌厚度0．7m。(2)应力裂缝。衬砌混凝土受到的应力比较复洞内围岩主要以Ⅲ类围岩为主，局部为Ⅳ类围岩，进出杂，除了混凝土自身温度变化、收缩等产生的温度应力口段及斜井段围岩节理发育，存在断层及破碎带等地之外，还有因围岩、支护

4、等产生的应力。衬砌混凝土在质缺陷。硬化过程中水分逐渐蒸发散失，使水泥石中的凝结胶体干燥收缩产生变化，由于受到围岩和模板的约束，变2衬砌混凝土裂缝的产生原因形产生应力。当应力值超过混凝土的抗拉强度时，就隧洞衬砌混凝土裂缝形成原因较为复杂，通常是会出现应力裂缝。应力裂缝一般和受到的应力有关，多种不利因素综合作用的结果。根据裂缝性状，可大产生的裂缝走向也没有规律，多以深层裂缝为主。致分为3种类型⋯。(3)地质水文条件变化产生的结构变形裂缝。水(1)温度裂缝。衬砌混凝土浇筑后，由于水泥水工隧洞的地质、水文及

5、地形状况越复杂，其变化也越难化热的作用，温度快速升高，经过2d达到最高后，逐以准确把握，虽然在工程建设前期对地质、水文及地形渐降低到洞内平均温度。混凝土从最高温度降到洞内等基础资料进行了勘察，但在建设过程中地质情况变平均温度，体积收缩受到围岩的约束，温差越大，基岩化较多，因此施工阶段也将根据不同地质情况对施工变形模量越高，衬砌厚度越薄，越容易产生裂缝，且强方案进行调整。然而，结构变形裂缝的产生仍然难以约束也促使早期出现的温度裂缝继续拉长加深。在变避免。此类裂缝的产生机理较为直观，一般跨越不同化过程中

6、，衬砌混凝土温度分布呈中间高、边界低的状仓号，且以深层裂缝为主，宽度会随地质结构的变化而收稿日期：2012—05—27作者简介：杨波，男，工程师，主要从事水电工程施工技术与管理工作。E—mail：shuidiansjyb@163．com人民长江不断发展。(1)钻孑L。钻孔设备采用喜利得电锤，孔径16llm，孔距视缝宽而定，一般为30～50cm。自缝一侧3衬砌混凝土裂缝的形成机理10～15cm开孔，孔斜和孔深以钻孔和裂缝在距缝面潘口水电站引水隧洞混凝土浇筑完成后，经现场2Oem处相交为原则，且孔深不得

7、小于50cm。钻孔完复查发现，混凝土表面有裂缝出现，以环向裂缝为主，成后，泵压清水，逐孔清洗，冲出孔内粉屑。钻孑L时注且大部分均与原施工缝重合，上平段环向裂缝均有渗意尽量使灌浆钻孔和缝相交，见图1。漏水，斜井段和下平段裂缝以点渗为主。引水隧洞衬砌混凝土环向施工缝在设计时未设止水，施工中，由于混凝土温度变化和收缩等原因，造成原有施工缝张开，山体内承压水沿裂缝渗出。在压力水的作用下，混凝土中的水化产物氢氧化钙不断溶出，加快了混凝土其他水化产物的分解，最终导致混凝土自身结构的破坏。氢氧化钙的溶出又使钢筋周

8、围环境图1裂缝处理钻孔不葸的碱度降低，钢筋锈蚀的机会大大增加，其受力状况随(2)安装化学灌浆塞。逐孔安装外径为16mm，之发生改变，影响到洞室结构的整体性和耐久性。耐压8．0MPa，并可拆卸的专用灌浆塞，为方便导出孔隧洞充水后，由于内、外渗透作用，将造成围岩软内流水及排气排浆，要求灌浆塞的球阀安装在后端。化，强度与稳定性降低，后期塑性流变压力增大，对支(3)灌浆。灌浆施工采用不凿槽封缝的“无损灌护衬砌结构的安全运行造成极大危害，甚至侵蚀破坏浆”工艺，灌浆压力0．3～0