1.3 水工隧洞衬砌混凝土温度裂缝的危害

温度裂缝是水工隧洞最为常见的病害之一，产生的原因和影响因素多种多样，危害程度不一，还可能诱发其他病害的发生和发展，对耐久性造成巨大的危害。但要准确判定温度裂缝的存在对水工隧洞衬砌结构的危害有多大是十分困难的，必须根据专家经验、数值计算或模型试验进行定性与定量分析。

1.3.1 影响工程进度

为尽可能降低温度裂缝对水工隧洞的危害，在衬砌混凝土浇筑完成后需要对衬砌混凝土裂缝进行修补或者加固处理。对于表面细微裂缝一般只需要进行表面修补，费时不多。但对于贯穿性或者开度和深度大的裂缝则需要采用灌浆法处理，对于危及结构安全的密集型贯穿裂缝有时还必须进行局部加固补强处理，施工十分复杂而且困难，一般都需要花费一个月甚至几个月的工期，严重影响工程进度。对于水力发电枢纽中的泄洪洞和发电输水洞，裂缝还会直接影响蓄水发电时间或者蓄水位，影响整个枢纽工程竣工。

1.3.2 影响衬砌结构的安全性

少量表面温度裂缝（非危害性裂缝）在多数情况下不足以危及或直接影响结构的整体安全和承载能力，因此需要根据裂缝发生的原因、性质、程度、部位、结构承载和功能要求，分析对水工隧洞衬砌结构安全性的影响。但出现贯穿性裂缝以后，要恢复衬砌结构的整体性是很困难的，而且温度裂缝的存在，会在隧洞衬砌结构中产生残余应力，在一定程度上降低承载力和安全性，大量危害性的贯穿性裂缝延伸会破坏结构的刚度和整体性，多条交叉裂缝可能将其中部分衬砌结构分离，进而可能危及结构的安全。另外，温度裂缝可能成为诱导缝，随着环境荷载（如气温、高速水流脉动压力等）的变化而发生变化，甚至扩展成为危害性裂缝，也可能会使原先分离的地方发生接触，而接触的地方也可能再次分离甚至发生新的裂缝，随着时间的推移它们可能发展，并引起严重的后果。

1.3.3 导致渗漏甚至渗透破坏

贯穿裂缝是引起渗漏的重要成因之一，在地下水或者过水运行时，贯穿裂缝就会成为渗漏通道。根据调查，在由裂缝引起的各种不利结果中，渗漏水占60%。如东深供水雁田隧洞，由于在地下穿过深圳水库，大量的裂缝成为渗漏通道，在检修期可以清楚地看到库水成喷射状，渗漏严重。漏水程度与裂缝的产状（宽度、深度、分布）、温度、荷载以及干湿循环等有关，如冬季温度低，裂缝开度大，在同样水位的作用下，其渗漏量大。渗漏会对混凝土产生侵蚀，带走钙质，造成强度的降低，降低衬砌混凝土结构的承载力和寿命。对于出露于下游山体边坡的有压隧洞，渗漏会导致边坡地下水位显著升高，危及边坡安全。对于高速水流泄洪洞，水流进入衬砌混凝土结构以及结构与围岩的结合面，脉动压力会促使裂缝扩展和衬砌结构的疲劳破坏。

1.3.4 影响衬砌结构的耐久性和寿命

裂缝是材料的不连续现象，属于物理性病害，是水工结构耐久性失效的首要影响因素，明显加快了混凝土结构被碳化和钢筋锈蚀的速度。直观上说，裂缝的存在为侵蚀物质提供了一个相对容易的通道，裂缝越宽，分布密度越大，穿越混凝土的腐蚀介质、水分就越多，危害越大。裂缝使空气中的二氧化碳极易渗透到混凝土内部与水泥的水化产物Ca（OH）₂相互作用形成碳酸钙，即混凝土碳化。使混凝土的碱度降低，钢筋纯化膜遭受破坏，当水和水中腐蚀介质同时期渗入，钢筋就产生锈蚀。混凝土的裂缝还会使其对钢筋的保护作用削弱，在裂缝部位，抗拉性能减弱，裂缝进一步扩大，形成更大的危害。裂缝的存在，相当于减少了结构的厚度或者承载的有效截面，以及保护层的厚度减小或者消失，并使碳化深度逐渐向结构混凝土内部发展，直接消耗混凝土的有效胶凝成分，并由渗透水溶解带出，降低了混凝土的强度和抗渗能力等，从而对结构剩余寿命、耐久性、安全性和适用性造成影响。另外，通过混凝土裂缝的渗水，会带走水泥石的可溶性物质，而且随着这些物质的流失，会使渗水通道进一步加大。当溶蚀和冻融破坏同时出现时，对混凝土的损害进一步加重。

1.3.5 影响工程造价

裂缝的存在直接影响着工程造价。首先，在隧洞混凝土完工后，由于安全、美观、降低危害性等方面的要求，需要对不同的裂缝采取相应的工程措施进行处理甚至加固，需要花费较大的工程投资。在裂缝严重时，这种投资可能还多于为避免温度裂缝采取温控措施的费用；其次是裂缝处理延误工期、延迟发电带来经济损失，经常也是很大的额度，如三板溪水电站；再次是发生贯穿性裂缝后要恢复衬砌结构的整体性是很困难的，运行期要经常检修，困难重重还需较高的费用，如东深供水雁田隧洞；十分重要而且易被忽视的是钢筋锈蚀和混凝土碳化加速带来的耐久性和寿命缩短，其经济损失是巨大的。因此，裂缝对工程造价的影响，往往是间接费用远大于直接费用，严重影响工程造价。

1.3.6 影响工程美观

裂缝过多或过宽，常给人以不安全感和危险感，造成不良的视觉冲击力，影响了人们的感观舒适度和建筑物的美观形象，破坏了水工隧洞的美感效果。喷射状态的漏水还直接危害人的健康。在不仅追求混凝土内在质量好，而且外观质量也备受关注的今天，混凝土结构裂缝成了影响建筑物美观的疑难杂症之一。