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摘要：本文根据自己从事隧道施工和水工施工多年的经验，对水利工程引水涵洞裂缝产生的原因进行了总结，主要有物理原因，化学原因，力学原因和施工原因，并根据裂缝所处围岩环境的不同提出一些裂缝修补方法。
关键词：水利工程；引水涵洞；裂缝原因；修补方法
Abstract: this paper according to their own engaged in tunnel construction and hydraulic construction years of experience on water conservancy project water diversion tunnels cracking reason is summarized, the main physical reasons, chemical reason, mechanical reason and construction reason, and according to the cracks in the different environmental surrounding rock to put forward some crack repair methods.
Keywords: water conservancy projects; Water diversion tunnels; Crack causes; Repair methods
中图分类号： TV 文献标识码：A 文章编号：
水利工程引水涵洞存在裂缝是水利工程引水涵洞最常见的病害，导致其产生的原因是多方面的，但是，就本人多年的工作经验和总结，我认为最主要的原因就是化学原因，物理原因，力学原因和施工原因，本文将详细有重点的探讨有关原因，并提出相应的修补方法。
一、水利工程引水涵洞裂缝病害的原因
1、工程引水涵洞裂缝病害的化学原因
工程引水涵洞裂缝病害的化学原因主要是指构成涵洞钢筋混凝土碱骨料的化学反应和钢筋的锈蚀化学反应。
1）水程引水涵洞裂缝病害的碱骨料化学反应
钢筋混凝土内部的碱骨料反应主要是指水泥中的碱性材料与活性的水泥成分的碱性化学反应，具体来说主要是一些化学水和反应，比如氢氧化钙和二氧化硅的反应等，在有水的条件下 ，氢氧化钙溶于水中形成碱性的水溶液，这也正是引水涵洞所提供的不利的条件之一，在这样的水溶液中，二氧化硅属于酸性氧化物，二者反应，生成硅酸凝胶物质，这种物质在不同的温度下变形较大，温度高时会膨胀，使得混凝土开裂，在缓慢而又时间长的化学反应下，混凝土表面会因为膨胀原因产生一些不规则的细小的众多的裂缝，裂缝的深度是随着时间和反应不断加深加宽的，最终形成我们肉眼所能看见的涵洞壁上的裂缝，严重影响涵洞的耐久性和使用寿命，所以在选择涵洞用水泥时一定要选择优质骨料和低碱含量的水泥，施工时要适当的降低水灰比。
2）工程引水涵洞裂缝病害的钢筋锈蚀化学反应
在水利工程涵洞中，钢筋的锈蚀主要化学反应包括两种，一种是电化学反应，另一中时氯离子化学反应。
钢筋的锈蚀主要是由于涵洞臂初衬砌的保护层厚度不够，表面出现一些细小的裂缝后，钢筋就被裸露了出来，在空气，水，钢筋和一些电介质共同存在的条件下，发生电化学反应，由于是水里涵洞，所以水和空气的条件很容易被满足，再者混凝土里的一些活性物质和钢筋自身的碳元素，都可以作为电介质，这样就加快了钢筋的锈蚀速度，再者，锈蚀后的生成产物氧化铁能加快钢筋的锈蚀，所以钢筋的锈蚀最主要的原因就是电化学反应。
钢筋的另一种锈蚀就是氯元素主导的化学反应，这种反应时一种循环不断的化学反应，从长期的角度来看，对钢筋时非常不利的。
由于钢筋的锈蚀使得钢筋的受力能力减弱，被拉长或者拉断，导致涵洞裂缝的宽度和深度进一步的加大，所以，通常采用低氯元素含量的水泥和把保护层加厚的措施來防止这样的钢筋锈蚀。
2、工程引水涵洞裂缝病害的物理原因主要是指温度裂缝
工程引水涵洞裂缝病害的物理原因主要是指温度裂缝原因。
工程引水涵洞温度裂缝中，温度的产生原因主要有因为水泥的水化反应产应放热引起的温度变化和外界自然气候引起的温度变化。
通常水利工程涵洞使用的水泥材料的水化反应放热不会导致温度裂缝，因为水利工程涵洞不算是大体积混凝土工程，水化反应的热量少而起很快就被消散在周围了。通常引起水利工程涵洞裂缝的最主要温度因素是气候的变化和水的因素，因为在水与空气交界处，有水的地方涵洞的温度明显会低于无水的地方，水的比热容较大，夏季表现的极为明显，再者就是冬季冻融循环的影响都能导致涵洞裂缝的发展，虽然涵洞设置有一些温度伸缩缝，但是对于水与空气交界处的裂缝防止却是有一定难度的，通常是在设计时通过考虑温度力来进行配筋来防止这种裂缝的发生。
3、工程引水涵洞裂缝病害的力学原因
工程引水涵洞裂缝病害的力学原因主要是指结构设计配筋和荷载作用原因。
工程引水涵洞在界面梯度变换初的配筋至关重要，界面变化会发生应力集中现象，这对配筋来说是一种挑战，因为受力复杂，计算时误差会增大，配筋不准确，在环境改变时容易产生裂缝，通常是因为配筋少而成为薄弱环节的涵洞壁会发生开裂现象。
更常见的现象是衬砌之外的围岩因为受力复杂的变换，为了建立新的平衡，会发生围岩想涵洞内部收缩，导致原有配筋受力超载，钢筋被拉长，导致混凝土开裂，在长时间的作用下会由于徐变的因素，钢筋疲劳吗，裂缝加宽。
通常会通过精确计算受力模型，提高配筋率，构造措施和加粗钢筋等措施来防范于未然，在设计阶段将这些因素规避。
4、工程引水涵洞裂缝病害的施工原因
工程引水涵洞裂缝病害的施工原因主要是保护层厚度原因，施工缝处理原因，温度变形缝留设位置原因和施工材料以及主体养护原因。
工程引水涵洞壁的衬砌保护层厚度一定要做到位，做不到位，初衬砌和二次衬砌的钢筋都会在表面裂缝的影响下别锈蚀，使得裂缝发展更迅速，影响使用寿命。
工程引水涵洞施工缝处理不当，会使得水直接通过施工缝处进入衬砌内部，对衬砌以外的土体或者岩体进行溶蚀，土体体积膨胀，使得衬砌裂缝变得更大，再者会腐蚀钢筋，使其受力承载力减小，被拉伸增加裂缝宽度。
温度变形缝以及沉降缝的留设都要按照构造和规范要求来设置。
施工材料的选取和应用对工程质量的影响是十分巨大的，它主要抓住水泥的选用和钢筋的用量，水泥要用低碱含量和无氯水泥，且水泥的强度一定要保证，钢筋的用量一定要保证其受力要求，一定不能有偷工减料现象，这不仅使得裂缝发生概率增大还将会造成工程质量不达标。
二、水利工程引水涵洞裂缝的补修方法
1、使用拉杆锚固法
如果涵洞的岩体较好，可以使用锚杆加固。从衬砌内侧向围岩内打入一定数量和深度的锚杆，视情况可以选择金属锚杆和水泥砂浆锚杆，把不稳定的岩体固定在稳定的岩体上，提高围岩的粘结力，形成具有一定厚度的拱结构，同时还可以把水平方向的岩层串联在一起进行工作，共同承载力的作用，同时将破碎的岩体整体化，提高围岩稳定性，减小对衬砌的压力，从而稳定裂缝，裂缝稳定后在对裂缝进行净化处理，然后用水泥砂浆进行裂缝的缝补，从而将裂缝从根本到外表的进行补修。
2、注浆加固法
向松动的岩体中注入水泥浆和化学浆液，通常使用的是膨胀水泥，能有效的将岩体挤密，同时对围岩中的地下水排除，防止地下水的侵入，破坏衬砌和注入浆体的硬化结合。这种情况适用于地质情况相对良好的围岩段的涵洞裂缝的修补。
3、更换衬砌
如果裂缝相当的严重，需要进行衬砌的更换，才能达到修护的目的。通常可以使用压浆加固岩体或者土体，使得衬砌外部结构稳定，并形成拱形受力体，稳定围岩变形，对已经稳定的围岩，其对应的地方使用嵌补加固法在缝口处采用水泥砂浆或者环氧树脂砂浆等进行嵌补。对于更加严重的发生位移的裂缝可以采用喷锚加固法进行局部加固，还可以使用套拱加固法进行加固。对与衬砌损坏严重已丧失承载力的用其他的整治手段都难达到结构稳定的要求，可以对全拱更换衬砌，同时采取相应的加固围岩的措施，彻底解决病害。
三、结束语
以上是本人根据自己从事隧道工程工作多年的经验进行总结得到的一些水利工程涵洞裂缝产生的原因及防治措施和对裂缝的补修方法，具体的情况需要根据现实情况进行分析断定原因，然后根据岩体和裂缝的实际情况，选择适当的修补方法。希望本人的总结能为实际的修补工作带来指导和帮助。
参考文献：
[1]耿小强;浅析混凝土裂缝的成因及处理方法[N];承德日报;2009年
[2]鲁百平;隧道裂缝产生原因浅析[J];赤峰学院学报(自然科学版);2010（02）.
[3]陈从兴;混凝土涵洞裂缝分析与处理[J];青海大学学报(自然科学版);2010（01）.
[4]姚春江;水工混凝土裂缝成因及预防[J];江苏水利;2011(02).
关键词：水利工程；引水涵洞；裂缝原因；修补方法
Abstract: this paper according to their own engaged in tunnel construction and hydraulic construction years of experience on water conservancy project water diversion tunnels cracking reason is summarized, the main physical reasons, chemical reason, mechanical reason and construction reason, and according to the cracks in the different environmental surrounding rock to put forward some crack repair methods.
Keywords: water conservancy projects; Water diversion tunnels; Crack causes; Repair methods
中图分类号： TV 文献标识码：A 文章编号：
水利工程引水涵洞存在裂缝是水利工程引水涵洞最常见的病害，导致其产生的原因是多方面的，但是，就本人多年的工作经验和总结，我认为最主要的原因就是化学原因，物理原因，力学原因和施工原因，本文将详细有重点的探讨有关原因，并提出相应的修补方法。
一、水利工程引水涵洞裂缝病害的原因
1、工程引水涵洞裂缝病害的化学原因
工程引水涵洞裂缝病害的化学原因主要是指构成涵洞钢筋混凝土碱骨料的化学反应和钢筋的锈蚀化学反应。
1）水程引水涵洞裂缝病害的碱骨料化学反应
钢筋混凝土内部的碱骨料反应主要是指水泥中的碱性材料与活性的水泥成分的碱性化学反应，具体来说主要是一些化学水和反应，比如氢氧化钙和二氧化硅的反应等，在有水的条件下 ，氢氧化钙溶于水中形成碱性的水溶液，这也正是引水涵洞所提供的不利的条件之一，在这样的水溶液中，二氧化硅属于酸性氧化物，二者反应，生成硅酸凝胶物质，这种物质在不同的温度下变形较大，温度高时会膨胀，使得混凝土开裂，在缓慢而又时间长的化学反应下，混凝土表面会因为膨胀原因产生一些不规则的细小的众多的裂缝，裂缝的深度是随着时间和反应不断加深加宽的，最终形成我们肉眼所能看见的涵洞壁上的裂缝，严重影响涵洞的耐久性和使用寿命，所以在选择涵洞用水泥时一定要选择优质骨料和低碱含量的水泥，施工时要适当的降低水灰比。
2）工程引水涵洞裂缝病害的钢筋锈蚀化学反应
在水利工程涵洞中，钢筋的锈蚀主要化学反应包括两种，一种是电化学反应，另一中时氯离子化学反应。
钢筋的锈蚀主要是由于涵洞臂初衬砌的保护层厚度不够，表面出现一些细小的裂缝后，钢筋就被裸露了出来，在空气，水，钢筋和一些电介质共同存在的条件下，发生电化学反应，由于是水里涵洞，所以水和空气的条件很容易被满足，再者混凝土里的一些活性物质和钢筋自身的碳元素，都可以作为电介质，这样就加快了钢筋的锈蚀速度，再者，锈蚀后的生成产物氧化铁能加快钢筋的锈蚀，所以钢筋的锈蚀最主要的原因就是电化学反应。
钢筋的另一种锈蚀就是氯元素主导的化学反应，这种反应时一种循环不断的化学反应，从长期的角度来看，对钢筋时非常不利的。
由于钢筋的锈蚀使得钢筋的受力能力减弱，被拉长或者拉断，导致涵洞裂缝的宽度和深度进一步的加大，所以，通常采用低氯元素含量的水泥和把保护层加厚的措施來防止这样的钢筋锈蚀。
2、工程引水涵洞裂缝病害的物理原因主要是指温度裂缝
工程引水涵洞裂缝病害的物理原因主要是指温度裂缝原因。
工程引水涵洞温度裂缝中，温度的产生原因主要有因为水泥的水化反应产应放热引起的温度变化和外界自然气候引起的温度变化。
通常水利工程涵洞使用的水泥材料的水化反应放热不会导致温度裂缝，因为水利工程涵洞不算是大体积混凝土工程，水化反应的热量少而起很快就被消散在周围了。通常引起水利工程涵洞裂缝的最主要温度因素是气候的变化和水的因素，因为在水与空气交界处，有水的地方涵洞的温度明显会低于无水的地方，水的比热容较大，夏季表现的极为明显，再者就是冬季冻融循环的影响都能导致涵洞裂缝的发展，虽然涵洞设置有一些温度伸缩缝，但是对于水与空气交界处的裂缝防止却是有一定难度的，通常是在设计时通过考虑温度力来进行配筋来防止这种裂缝的发生。
3、工程引水涵洞裂缝病害的力学原因
工程引水涵洞裂缝病害的力学原因主要是指结构设计配筋和荷载作用原因。
工程引水涵洞在界面梯度变换初的配筋至关重要，界面变化会发生应力集中现象，这对配筋来说是一种挑战，因为受力复杂，计算时误差会增大，配筋不准确，在环境改变时容易产生裂缝，通常是因为配筋少而成为薄弱环节的涵洞壁会发生开裂现象。
更常见的现象是衬砌之外的围岩因为受力复杂的变换，为了建立新的平衡，会发生围岩想涵洞内部收缩，导致原有配筋受力超载，钢筋被拉长，导致混凝土开裂，在长时间的作用下会由于徐变的因素，钢筋疲劳吗，裂缝加宽。
通常会通过精确计算受力模型，提高配筋率，构造措施和加粗钢筋等措施来防范于未然，在设计阶段将这些因素规避。
4、工程引水涵洞裂缝病害的施工原因
工程引水涵洞裂缝病害的施工原因主要是保护层厚度原因，施工缝处理原因，温度变形缝留设位置原因和施工材料以及主体养护原因。
工程引水涵洞壁的衬砌保护层厚度一定要做到位，做不到位，初衬砌和二次衬砌的钢筋都会在表面裂缝的影响下别锈蚀，使得裂缝发展更迅速，影响使用寿命。
工程引水涵洞施工缝处理不当，会使得水直接通过施工缝处进入衬砌内部，对衬砌以外的土体或者岩体进行溶蚀，土体体积膨胀，使得衬砌裂缝变得更大，再者会腐蚀钢筋，使其受力承载力减小，被拉伸增加裂缝宽度。
温度变形缝以及沉降缝的留设都要按照构造和规范要求来设置。
施工材料的选取和应用对工程质量的影响是十分巨大的，它主要抓住水泥的选用和钢筋的用量，水泥要用低碱含量和无氯水泥，且水泥的强度一定要保证，钢筋的用量一定要保证其受力要求，一定不能有偷工减料现象，这不仅使得裂缝发生概率增大还将会造成工程质量不达标。
二、水利工程引水涵洞裂缝的补修方法
1、使用拉杆锚固法
如果涵洞的岩体较好，可以使用锚杆加固。从衬砌内侧向围岩内打入一定数量和深度的锚杆，视情况可以选择金属锚杆和水泥砂浆锚杆，把不稳定的岩体固定在稳定的岩体上，提高围岩的粘结力，形成具有一定厚度的拱结构，同时还可以把水平方向的岩层串联在一起进行工作，共同承载力的作用，同时将破碎的岩体整体化，提高围岩稳定性，减小对衬砌的压力，从而稳定裂缝，裂缝稳定后在对裂缝进行净化处理，然后用水泥砂浆进行裂缝的缝补，从而将裂缝从根本到外表的进行补修。
2、注浆加固法
向松动的岩体中注入水泥浆和化学浆液，通常使用的是膨胀水泥，能有效的将岩体挤密，同时对围岩中的地下水排除，防止地下水的侵入，破坏衬砌和注入浆体的硬化结合。这种情况适用于地质情况相对良好的围岩段的涵洞裂缝的修补。
3、更换衬砌
如果裂缝相当的严重，需要进行衬砌的更换，才能达到修护的目的。通常可以使用压浆加固岩体或者土体，使得衬砌外部结构稳定，并形成拱形受力体，稳定围岩变形，对已经稳定的围岩，其对应的地方使用嵌补加固法在缝口处采用水泥砂浆或者环氧树脂砂浆等进行嵌补。对于更加严重的发生位移的裂缝可以采用喷锚加固法进行局部加固，还可以使用套拱加固法进行加固。对与衬砌损坏严重已丧失承载力的用其他的整治手段都难达到结构稳定的要求，可以对全拱更换衬砌，同时采取相应的加固围岩的措施，彻底解决病害。
三、结束语
以上是本人根据自己从事隧道工程工作多年的经验进行总结得到的一些水利工程涵洞裂缝产生的原因及防治措施和对裂缝的补修方法，具体的情况需要根据现实情况进行分析断定原因，然后根据岩体和裂缝的实际情况，选择适当的修补方法。希望本人的总结能为实际的修补工作带来指导和帮助。
参考文献：
[1]耿小强;浅析混凝土裂缝的成因及处理方法[N];承德日报;2009年
[2]鲁百平;隧道裂缝产生原因浅析[J];赤峰学院学报(自然科学版);2010（02）.
[3]陈从兴;混凝土涵洞裂缝分析与处理[J];青海大学学报(自然科学版);2010（01）.
[4]姚春江;水工混凝土裂缝成因及预防[J];江苏水利;2011(02).