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【摘 要】 水工隧道衬砌纵向施工缝，是隧道衬砌受压以及防排水较为脆弱的环节，同时也是隧道施工质量控制的关键点，本文从实际出发分析了当前水工隧道混凝土衬砌纵向施工缝灌浆技术分析。
【关键词】 水工隧道；混凝土；施工缝；灌浆技术
引言：
水工隧洞设计理念在其100多年的发展历史中已经发生了显著变化，尤其是对水荷载作用形式、隧洞衬砌与围岩的联合承载机理等方面都有了更为深入的认识。传统的钢板衬砌结构虽然防渗效果良好，但其工程量较大、造价高，且施工困难，对施工进度有较大影响。出于经济效益和施工方面的考虑，目前水工隧洞中大量采用钢筋混凝土衬砌。我国水电站压力隧洞混凝土衬砌在内水压力作用下的配筋，已由早期的“抗裂设计”改革为“限裂设计”，它要求最大裂缝宽度Wmax<0.2mm～0.25mm。因为若不容许开裂，计算得到的配筋量往往很大，Ⅳ類和Ⅴ类围岩中的隧洞尤其如此，且施工极为困难。混凝土衬砌裂缝形成的原因非常复杂，往往是多种不利因素综合作用的结果，主要有施工不规范、材料质量差或配合比不合理以及荷载作用引起的开裂等因素。混凝土衬砌裂缝会产生若干不利影响：裂缝形成新的渗水通道，影响发电量，严重时发生管涌引发山体灾害。我国许多水电工程，如天生桥一级、公伯峡、周宁、惠蓄等工程的水工隧洞，均不同程度地存在内水外渗现象。部分隧洞充水运行后产生严重渗水，影响电站正常运行，并给隧洞维护带来难度
1、工程概况
4#引水隧洞洞段为马蹄形断面，开挖直径13m，混凝土衬砌段衬后洞径11.8m，衬砌厚度40～60cm；喷锚支护段洞径12.6m，底拱80°范围内采用混凝土衬砌。受客观条件影响，为不影响衬砌工期，按期发电，4#引水隧洞在引（4）13+484～16+300m段、引（4）9+968.8～11+016.1m段进行先边顶拱施工，后施工底拱衬砌。由于属于反序施工，纵向施工缝因重力作用及干缩等因素存在质量不确定性，这些反缝成了全断面衬砌的最薄弱环节，处理不好将会影响衬砌的运行效果。为了保证引水洞正常运行，对反缝进行灌浆处理是非常必要的。
反缝灌浆处理采用化学灌浆及水泥灌浆两种方案，工序及基本原理雷同，仅灌浆材料差异。施工单位在引（4）13+485+13+600m段任选两段（13.4m两仓）分别进行水泥灌浆及化学灌浆试验，并对试验结果进行评价，根据试验结果选用最合理的灌浆方式。
2、水工隧道混凝土衬砌施工缝灌浆技术分析
2.1、止水带安装技术要点
2.1.1、中埋式橡胶止水带
安装中埋式以及背贴式橡胶止水带埋设位置应该做到准确，而其中间空心圆环应同施工缝以及变形线重合。仰拱衬砌施工之时，中埋式橡胶止水带弯曲90°应该紧贴在端头钢模之上，使用定位筋固定，位于仰拱衬砌钢筋中部，浇筑下一板衬砌时把止水带扳直伸入到下一板衬砌钢筋之中。而当衬砌施工之时，挡头模板主要通过两块组成，中埋式止水带从中间穿过。止水带安装使用φ6定位筋固定，第一节衬砌通过铁丝将钢筋卡固定在挡头模板上，钢筋卡按环向间距30cm进行设置；而在第二节衬砌时扳直钢筋卡垂直固定第二节衬砌内的止水带之中。
2.1.2、背贴式橡胶止水带安装
仰拱同二衬中背贴式止水带平铺与初支砼表面，使用端头钢模顶紧在初支砼表面，而其一半在端头模板之内，其另一半在端头模板之外，应该确保止水带在同一个断面之上为一条直线。衬砌中背贴式止水带需用专用胶黏土同防水板之上。
2.1.3、埋式钢边止水带安装
中埋式钢边止水带安装之时，使用紧线器将其调直，位于中埋式橡胶止水带外侧、仰拱衬砌钢筋之中，紧贴中埋式橡胶止水带，使用φ6U型定位筋定位，30～50cm一个，确保位置在衬砌钢筋中间同时纵向为垂直的。
2.1.4、止水带安装注意事项
止水带应固定在挡头模板之上，首先应该先安装一端，浇筑混凝土之时其另一端则需要附加钢筋固定，固定之时只可以在止水带的允许部位之上穿孔打洞，不可以损坏止水带本体部分。而在固定止水带之时，则应该防止止水带偏移，以免单侧缩短，那么就会影响到止水的效果。止水带定位之时，应该促使其在界面部位保持平展，一旦发现有扭结不展现象则应该做好调正工作。检查止水带安装的纵向位置，一般止水带以施工缝作为中心两边对称，使用角尺检查止水带与衬砌端头模板是否正交，否则会降低止水带的有效长度。止水带的长度则应该依据施工要求事先向生产厂家定制（一环长），需要避免接头。比如要求进行接头，则应该使用以下方式以及要求进行。粘接之前则应该做好接头表面的清刷以及打毛，接头处选在衬砌结构应力比较小的部位，粘接使用热硫化连接的方法，搭接长度应该大于10cm，焊接缝宽应该大于50mm。也可以使用冷接法的专用粘结剂，冷接法搭接长度不得小于20cm。而在设置止水带接头之时，则应该尽量避开容易形成壁后积水的部位，宜留设在起拱线上下。衬砌脱模之后，一旦检查出现施工之中有走模现象出现的话，导致止水带过分偏离中心，那么就应该适当凿除或填补部分混凝土，及时纠偏止水带。
2.2、清理裂缝、描述
首先对工作面进行冲洗，再以缝为中线，用角磨机打磨，宽度为15cm-20cm，去除缝面的钙质、析出物及其他杂物，在裂缝打磨时对裂缝走向一定要寻找完整并使之露出清晰的混凝土面，用高压水冲洗干净，使施工缝面（裂缝）完全张开裸露清晰，并对缝宽及长度进行描述、记录，填写《混凝土缝性状描述表》，并请监理工程师签字确认后进行下一道工序。
2.3、凿槽
施工缝缝渗水部位骑缝凿毛面“U”型槽，槽深3cm～5cm，槽宽3cm～5cm；并将槽内用高压水清洗干净。
2.4、布孔、开孔
采用开孔机进行布孔，孔径为Ф27或Ф30mm、的取芯钻头钻孔，孔深5cm左右。为了保证灌浆质量，一般采用交叉斜孔灌浆法进行化学灌浆。 灌浆孔布置方法：在以穿透混凝土厚度2/3的深度为原则进行钻孔，斜孔间距一般按50cm布孔。钻孔采用梅花形布孔，孔1在施工缝下方距离施工缝25cm，孔深55cm，水平向钻孔；孔2在施工缝上方距离施工缝25cm，孔深35cm，垂直向钻孔，两孔均穿透施工缝面。
2.5、注浆嘴安装
吹干孔内的积水后安装注浆嘴，注浆嘴安放于孔内时要保持平稳，再用快干水泥封孔并固定好，确保快干水泥不會封堵注浆嘴。
2.6、缝面封闭
用砂浆对“U”型槽进行填充，填充至与混凝土面持平，并对表面进行打磨冲洗干净后即可采用水泥浓浆进行封缝，封缝时应注意水泥浓浆厚度控制在3mm，宽度为左右各50mm。保持均匀、平整、防止灌浆时漏浆，封缝完成按照灌浆的顺序编号，编号顺序按从一侧往另一侧、从低处往高处的方式进行。
3、质量检查
灌浆质量检查采用压水试验和取芯检查法的办法。检查孔的钻进在灌浆施工完成7天后进行，检查孔压水试验其压力采用0.5MPa，并稳压20min后结束，平均透水率小于0.1Lu为合格标准。取芯检查法按照压水试验检查孔数量的50%取芯，并绘制钻孔柱状图，芯样劈拉试验平均抗拉强度不小于1.5MPa。
所有检查孔检查完毕后，应采用钻孔周围原材料一致的材料将钻孔封填密实，并将孔口压抹平整。
4、特殊情况处理
灌浆时发生冒浆、外漏时，应采取措施堵漏并根据具体情况采用低压、限流和调整配比灌注等措施进行处理。如效果不明显，应停止灌浆，待浆液凝固后重新堵漏复灌。
灌浆应连续进行，应故中断应尽快恢复灌浆，必要时可进行补灌。
若灌浆达不到结束标准，或注入量突然减小或增大等，应分析原因，及时采取补救措施。
若施工缝与混凝土内部的预埋件或埋设孔发生串通时，应采取阻隔、限压、限量等方式进行控制。
在水下进行灌浆时，应选择适当的灌浆材料，所选材料应能在水中固化，并与混凝土粘接牢固，水下灌浆宜采用钻孔灌浆法。
5、结语
水电站引水隧洞施工过程中，会遇到各种各样的情况，在地质情况较差的情况下，往往采用“先拱底墙、先顶拱后底拱”的方式进行衬砌施工，这种情况下一般都需要进行接缝灌浆施工技术进行处理，选用合理的施工工艺和灌浆方法并进行质量检查，确保工程质量，节约工程成本。
参考文献：
[1]张有天.水工隧洞建设的经验和教训[A].贵州省水力发电工程学会.纪念贵州省水力发电工程学会成立20周年论文选集[C].贵州省水力发电工程学会，2005：18.
[2]焦全喜.水工隧洞混凝土衬砌施工中常见质量问题的预防处理措施[J].水利技术监督，2009，01：61-62+72.
[3]渠雪梅.水工隧洞混凝土缺陷成因、预防措施及处理方案[J].山西水利科技，2013，03：44-45.
[4]顾彦，顾灵霞.水工隧洞衬砌混凝土裂缝成因分析及控制措施[J].西北水力发电，2004，04：55-57.
【关键词】 水工隧道；混凝土；施工缝；灌浆技术
引言：
水工隧洞设计理念在其100多年的发展历史中已经发生了显著变化，尤其是对水荷载作用形式、隧洞衬砌与围岩的联合承载机理等方面都有了更为深入的认识。传统的钢板衬砌结构虽然防渗效果良好，但其工程量较大、造价高，且施工困难，对施工进度有较大影响。出于经济效益和施工方面的考虑，目前水工隧洞中大量采用钢筋混凝土衬砌。我国水电站压力隧洞混凝土衬砌在内水压力作用下的配筋，已由早期的“抗裂设计”改革为“限裂设计”，它要求最大裂缝宽度Wmax<0.2mm～0.25mm。因为若不容许开裂，计算得到的配筋量往往很大，Ⅳ類和Ⅴ类围岩中的隧洞尤其如此，且施工极为困难。混凝土衬砌裂缝形成的原因非常复杂，往往是多种不利因素综合作用的结果，主要有施工不规范、材料质量差或配合比不合理以及荷载作用引起的开裂等因素。混凝土衬砌裂缝会产生若干不利影响：裂缝形成新的渗水通道，影响发电量，严重时发生管涌引发山体灾害。我国许多水电工程，如天生桥一级、公伯峡、周宁、惠蓄等工程的水工隧洞，均不同程度地存在内水外渗现象。部分隧洞充水运行后产生严重渗水，影响电站正常运行，并给隧洞维护带来难度
1、工程概况
4#引水隧洞洞段为马蹄形断面，开挖直径13m，混凝土衬砌段衬后洞径11.8m，衬砌厚度40～60cm；喷锚支护段洞径12.6m，底拱80°范围内采用混凝土衬砌。受客观条件影响，为不影响衬砌工期，按期发电，4#引水隧洞在引（4）13+484～16+300m段、引（4）9+968.8～11+016.1m段进行先边顶拱施工，后施工底拱衬砌。由于属于反序施工，纵向施工缝因重力作用及干缩等因素存在质量不确定性，这些反缝成了全断面衬砌的最薄弱环节，处理不好将会影响衬砌的运行效果。为了保证引水洞正常运行，对反缝进行灌浆处理是非常必要的。
反缝灌浆处理采用化学灌浆及水泥灌浆两种方案，工序及基本原理雷同，仅灌浆材料差异。施工单位在引（4）13+485+13+600m段任选两段（13.4m两仓）分别进行水泥灌浆及化学灌浆试验，并对试验结果进行评价，根据试验结果选用最合理的灌浆方式。
2、水工隧道混凝土衬砌施工缝灌浆技术分析
2.1、止水带安装技术要点
2.1.1、中埋式橡胶止水带
安装中埋式以及背贴式橡胶止水带埋设位置应该做到准确，而其中间空心圆环应同施工缝以及变形线重合。仰拱衬砌施工之时，中埋式橡胶止水带弯曲90°应该紧贴在端头钢模之上，使用定位筋固定，位于仰拱衬砌钢筋中部，浇筑下一板衬砌时把止水带扳直伸入到下一板衬砌钢筋之中。而当衬砌施工之时，挡头模板主要通过两块组成，中埋式止水带从中间穿过。止水带安装使用φ6定位筋固定，第一节衬砌通过铁丝将钢筋卡固定在挡头模板上，钢筋卡按环向间距30cm进行设置；而在第二节衬砌时扳直钢筋卡垂直固定第二节衬砌内的止水带之中。
2.1.2、背贴式橡胶止水带安装
仰拱同二衬中背贴式止水带平铺与初支砼表面，使用端头钢模顶紧在初支砼表面，而其一半在端头模板之内，其另一半在端头模板之外，应该确保止水带在同一个断面之上为一条直线。衬砌中背贴式止水带需用专用胶黏土同防水板之上。
2.1.3、埋式钢边止水带安装
中埋式钢边止水带安装之时，使用紧线器将其调直，位于中埋式橡胶止水带外侧、仰拱衬砌钢筋之中，紧贴中埋式橡胶止水带，使用φ6U型定位筋定位，30～50cm一个，确保位置在衬砌钢筋中间同时纵向为垂直的。
2.1.4、止水带安装注意事项
止水带应固定在挡头模板之上，首先应该先安装一端，浇筑混凝土之时其另一端则需要附加钢筋固定，固定之时只可以在止水带的允许部位之上穿孔打洞，不可以损坏止水带本体部分。而在固定止水带之时，则应该防止止水带偏移，以免单侧缩短，那么就会影响到止水的效果。止水带定位之时，应该促使其在界面部位保持平展，一旦发现有扭结不展现象则应该做好调正工作。检查止水带安装的纵向位置，一般止水带以施工缝作为中心两边对称，使用角尺检查止水带与衬砌端头模板是否正交，否则会降低止水带的有效长度。止水带的长度则应该依据施工要求事先向生产厂家定制（一环长），需要避免接头。比如要求进行接头，则应该使用以下方式以及要求进行。粘接之前则应该做好接头表面的清刷以及打毛，接头处选在衬砌结构应力比较小的部位，粘接使用热硫化连接的方法，搭接长度应该大于10cm，焊接缝宽应该大于50mm。也可以使用冷接法的专用粘结剂，冷接法搭接长度不得小于20cm。而在设置止水带接头之时，则应该尽量避开容易形成壁后积水的部位，宜留设在起拱线上下。衬砌脱模之后，一旦检查出现施工之中有走模现象出现的话，导致止水带过分偏离中心，那么就应该适当凿除或填补部分混凝土，及时纠偏止水带。
2.2、清理裂缝、描述
首先对工作面进行冲洗，再以缝为中线，用角磨机打磨，宽度为15cm-20cm，去除缝面的钙质、析出物及其他杂物，在裂缝打磨时对裂缝走向一定要寻找完整并使之露出清晰的混凝土面，用高压水冲洗干净，使施工缝面（裂缝）完全张开裸露清晰，并对缝宽及长度进行描述、记录，填写《混凝土缝性状描述表》，并请监理工程师签字确认后进行下一道工序。
2.3、凿槽
施工缝缝渗水部位骑缝凿毛面“U”型槽，槽深3cm～5cm，槽宽3cm～5cm；并将槽内用高压水清洗干净。
2.4、布孔、开孔
采用开孔机进行布孔，孔径为Ф27或Ф30mm、的取芯钻头钻孔，孔深5cm左右。为了保证灌浆质量，一般采用交叉斜孔灌浆法进行化学灌浆。 灌浆孔布置方法：在以穿透混凝土厚度2/3的深度为原则进行钻孔，斜孔间距一般按50cm布孔。钻孔采用梅花形布孔，孔1在施工缝下方距离施工缝25cm，孔深55cm，水平向钻孔；孔2在施工缝上方距离施工缝25cm，孔深35cm，垂直向钻孔，两孔均穿透施工缝面。
2.5、注浆嘴安装
吹干孔内的积水后安装注浆嘴，注浆嘴安放于孔内时要保持平稳，再用快干水泥封孔并固定好，确保快干水泥不會封堵注浆嘴。
2.6、缝面封闭
用砂浆对“U”型槽进行填充，填充至与混凝土面持平，并对表面进行打磨冲洗干净后即可采用水泥浓浆进行封缝，封缝时应注意水泥浓浆厚度控制在3mm，宽度为左右各50mm。保持均匀、平整、防止灌浆时漏浆，封缝完成按照灌浆的顺序编号，编号顺序按从一侧往另一侧、从低处往高处的方式进行。
3、质量检查
灌浆质量检查采用压水试验和取芯检查法的办法。检查孔的钻进在灌浆施工完成7天后进行，检查孔压水试验其压力采用0.5MPa，并稳压20min后结束，平均透水率小于0.1Lu为合格标准。取芯检查法按照压水试验检查孔数量的50%取芯，并绘制钻孔柱状图，芯样劈拉试验平均抗拉强度不小于1.5MPa。
所有检查孔检查完毕后，应采用钻孔周围原材料一致的材料将钻孔封填密实，并将孔口压抹平整。
4、特殊情况处理
灌浆时发生冒浆、外漏时，应采取措施堵漏并根据具体情况采用低压、限流和调整配比灌注等措施进行处理。如效果不明显，应停止灌浆，待浆液凝固后重新堵漏复灌。
灌浆应连续进行，应故中断应尽快恢复灌浆，必要时可进行补灌。
若灌浆达不到结束标准，或注入量突然减小或增大等，应分析原因，及时采取补救措施。
若施工缝与混凝土内部的预埋件或埋设孔发生串通时，应采取阻隔、限压、限量等方式进行控制。
在水下进行灌浆时，应选择适当的灌浆材料，所选材料应能在水中固化，并与混凝土粘接牢固，水下灌浆宜采用钻孔灌浆法。
5、结语
水电站引水隧洞施工过程中，会遇到各种各样的情况，在地质情况较差的情况下，往往采用“先拱底墙、先顶拱后底拱”的方式进行衬砌施工，这种情况下一般都需要进行接缝灌浆施工技术进行处理，选用合理的施工工艺和灌浆方法并进行质量检查，确保工程质量，节约工程成本。
参考文献：
[1]张有天.水工隧洞建设的经验和教训[A].贵州省水力发电工程学会.纪念贵州省水力发电工程学会成立20周年论文选集[C].贵州省水力发电工程学会，2005：18.
[2]焦全喜.水工隧洞混凝土衬砌施工中常见质量问题的预防处理措施[J].水利技术监督，2009，01：61-62+72.
[3]渠雪梅.水工隧洞混凝土缺陷成因、预防措施及处理方案[J].山西水利科技，2013，03：44-45.
[4]顾彦，顾灵霞.水工隧洞衬砌混凝土裂缝成因分析及控制措施[J].西北水力发电，2004，04：55-57.