隧道二襯混凝土產(chǎn)生裂縫原因與防治

劉芝明

【摘要】在山嶺隧道施工中，二襯混凝裂縫成為一個普遍性的質(zhì)量問題，本文針對此原因提出裂縫的預(yù)防與治理方法，對提高襯砌混凝土施工有所借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】 隧道施工二襯混凝土；裂縫；原因；防治

【Abstract】Under construction in the mountain range tunnel， two mix the quality problem that the Ning crack become a catholicity， this text to this reason put forward the prevention of crack with manage a method， to exaltation the Chen carve concrete construction to have to draw lessons from meaning.

【Key words】Tunnel construction two concrete；Crack；Reason；Prevention and cure

隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，新建設(shè)的公（鐵）路越來越多，山嶺隧道建筑工程數(shù)量也越來越多，在隧道建設(shè)中，二襯施工一般采用整體式鋼模板臺車，泵送混凝土施工工藝，但二襯混凝土的裂縫不僅影響了美觀，還給工程質(zhì)量留下了隱患。在隧道襯砌混凝土施工中，應(yīng)采取合理的施工工藝以減少混凝土中的裂縫的數(shù)量和裂縫寬度、深度。本文分析了二襯混凝土裂縫產(chǎn)生的原因，并介紹了幾種常見的裂縫治理方法。

1. 裂縫的類型

隧道襯砌混凝土裂縫類型主要有：溫度裂縫、干縮裂縫、施工縫處裂縫、外力荷載作用裂縫等。

1.1 溫度裂縫?；炷潦┕ぶ?，水泥水化過程中產(chǎn)生大量的熱量，在混凝土內(nèi)部及其表面形成溫度梯度，內(nèi)外張力超過混凝土內(nèi)外約束力時就會產(chǎn)生溫度裂縫。裂縫寬度、深度冬季較明顯，夏季施工產(chǎn)生裂縫主要與襯砌混凝土厚度及水泥品種、用量有關(guān)。

1.2 干縮裂縫。二襯混凝土在硬化過程中水分慢慢蒸發(fā)散失，而水泥石中凝結(jié)膠體干燥收縮，受二襯臺車整體鋼模及圍巖的約束，產(chǎn)生徐變應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力值超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時，就會出現(xiàn)表面裂縫，其走向沒有明顯規(guī)律。影響其因素主要為：水灰比，砂石粗細(xì)，級配的合理性，外加劑品種和摻量多少。

1.3 施工縫（接茬縫）。在二襯混凝土施工過程中，由于停電、機(jī)械故障等原因迫使混凝土澆注中斷時間超過混凝土的凝結(jié)時間，或超過混凝土的正常連續(xù)作業(yè)時間，因而產(chǎn)生明顯裂縫。隧道整體二襯前一般先在隧道兩邊澆注矮邊墻（高80cm左右），矮邊墻混凝表面應(yīng)進(jìn)行鑿毛處理，再用水泥砂漿墊層，如直接在原混凝土上進(jìn)行襯砌，以致新舊混凝接茬間出現(xiàn)裂縫。

1.4 外力荷載作用裂縫。仰拱或邊墻基礎(chǔ)未清理干凈，混凝澆注后，基底產(chǎn)生不均勻的沉降，而使整體鋼模臺車定位不牢固，以及脫模過早，或在脫模時混凝土受到較大外力撞擊等都容易產(chǎn)生變形裂縫。

2. 裂縫形成原因分析

襯砌混凝裂縫形成原因較為復(fù)雜，往往是多種因素綜合作用的結(jié)果，施工操作不符合規(guī)范要求造成混凝土裂縫占70%左右，材料質(zhì)量或混凝土結(jié)構(gòu)配合比不能達(dá)到設(shè)計及規(guī)范要求產(chǎn)生裂縫占25%左右，外界因素產(chǎn)生裂縫占5%左右。

2.1 施工工藝或現(xiàn)場操作不規(guī)范

2.1.1 隧道開挖成形差，超欠挖現(xiàn)象明顯，造成襯砌混凝土厚度不均勻，或部分二襯背后出現(xiàn)空洞，以使襯體內(nèi)部張拉力不均勻。

2.1.2 隧道監(jiān)控量測工作不到位，僅憑一般施工經(jīng)驗來確定二次襯砌施作時間，有使隧道襯體過早承受圍巖壓力。

2.1.3 混凝土施工中計量隨意性，外加劑量添加不科學(xué)；材料含水率沒及時試驗調(diào)整，混凝土運(yùn)輸過程中隨意加水，造成混凝土水灰比增大。

2.1.4 混凝土澆注時，振搗隨意性，不規(guī)范性，以致混凝土質(zhì)量不均勻。

2.1.5 盲目追求施工進(jìn)度，隨意提前脫模時間，使得低強(qiáng)度混凝土過早過量地承受荷載。

2.1.6 脫模后沒進(jìn)行潮濕養(yǎng)護(hù)，如濕度不夠，混凝土失水干燥而影響水泥水化正常進(jìn)行，甚至停止水化。

2.1.7 砂石料露天堆放隨意，夏季無有效的降溫措施，冬季無有效的溫度控制措施，有所影響混凝土正常水化熱。

2.2 原材料質(zhì)量差，配合比設(shè)計不合理。水泥品種選擇不當(dāng)，安定性不良，不同批次的水泥混用。碎石、砂料級配差，增加混凝土內(nèi)部的孔隙率。不規(guī)范的砂石料中，含有較多的石粉，針、片壯物過多，影響水泥與骨料的膠結(jié)。

3. 混凝土裂縫的治理

混凝土作為多組材料組成的脆性材料，裂縫的存在是客觀的，施工過程中對混凝土的管理，避免或減少混凝土裂縫的產(chǎn)生，對于出現(xiàn)的裂縫，應(yīng)認(rèn)真研究、分析原因，裂縫的存在是有害還是無害，并對有害裂縫進(jìn)行處理，以防止裂縫的繼續(xù)發(fā)展，影響襯砌結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

3.1 細(xì)微裂縫。隧道襯砌混凝土表面常出擊一些沒有擴(kuò)展性的細(xì)微裂縫，這種裂縫長久地存在會影響二襯襯體的使用效果及耐久性。從美觀的角度考慮，可先清洗干裂縫的表面，然后涂上膩?zhàn)訋妆?，最后用刮抹料、調(diào)色料處理混凝土表面，使其顏色與周圍襯砌混凝土顏色一致。膩?zhàn)硬捎铆h(huán)氧樹脂漿液配比：環(huán)氧樹脂：501稀釋劑=1：0.2。調(diào)色料采用白水泥漿液，配比為：水泥：白水泥：107膠=5：1：1，施作中以試驗結(jié)果進(jìn)行確認(rèn)。

3.2 貫通性裂縫。貫通性裂縫對工程質(zhì)量危害較大，必須采用有效的治理方法。沒裂縫方向鑿成一條溝槽，在溝槽內(nèi)每隔50cm左右鉆一孔，孔深為二襯厚度的1/2～2/3，一般不得小于15cm。鉆孔后再在孔內(nèi)安裝10的壓漿管道，利用環(huán)氧樹脂砂漿固定，灰刀將砂漿壓實(shí)抹光。環(huán)氧樹脂砂漿配比；環(huán)氧樹脂：水泥：細(xì)砂：乙二胺：二丁酯=1：1.6：3.2：0.1：0.12，其中乙二胺是固化劑，二丁酯是稀釋劑，環(huán)氧樹脂砂漿強(qiáng)度達(dá)到0.15-0.2MPa時壓入水泥一水泥玻璃漿液或環(huán)氧樹脂漿液，壓漿結(jié)束后并檢查其效果，裂縫表面用刮抹料和調(diào)色料處理。

3.3 密集裂縫。襯砌混凝土背后的空洞或襯砌厚度不足而弓I起的密集性裂縫，在裂縫范圍內(nèi)以間距1m左右交錯布點(diǎn)，鑿成10cm×10cm大小，深5cm的方槽，再用風(fēng)鉆打入中空注漿錨桿（勿接觸襯背防水層），注入水泥砂漿，灰砂比為1：3，水灰比為1：1，施工時注漿壓力保持在0.4～0.66MPa為宜，注漿結(jié)束后，當(dāng)達(dá)到規(guī)定壓力而砂漿壓不進(jìn)時，即認(rèn)為已經(jīng)注滿，注漿孔用環(huán)氧樹脂砂漿抹平，再用刮抹料和調(diào)色料處理。

4. 預(yù)防或減少混凝土裂縫的措施

4.1 提高設(shè)計精度。

4.1.1 加強(qiáng)工程前期的地質(zhì)工作，為設(shè)計提供詳盡的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)資料。

4.1.2 把好材料關(guān)，嚴(yán)格控制原材料的質(zhì)量與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

（1）水泥：施工現(xiàn)場多使用普通硅酸鹽水泥，但應(yīng)盡量減少單位水泥用量，水泥用量一般控制在350Kg/m3左右，不同批次水泥不能混用。

（2）碎石：根據(jù)泵送管路的內(nèi)徑，盡可能選用較大粒徑的碎石，一般為5～31.5mm，其中5～16mm占1/3，16～31.5mm占2/3，嚴(yán)格控制碎石的含泥量<1%（質(zhì)量計），針片狀顆粒含量<15%（質(zhì)量計）。

（3）砂：采用級配良好的中砂，細(xì)度模數(shù)應(yīng)為2.3～3.0，嚴(yán)格控制砂子的含泥量<3%（質(zhì)量計），砂中的硫化物<0.5%（質(zhì)量計），砂中的氯化物<0.02%（質(zhì)量計），砂率應(yīng)控制在35%～40%，泵送時最在不能超過45%。

（4）水：一般先用飲用水，當(dāng)采用其它水源時，應(yīng)執(zhí)行《混凝土拌合用水標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行檢測，PH值應(yīng)大于4。因水灰比越大，混凝土的干燥收縮也越大，嚴(yán)格控制泵送混凝土水灰比是減少裂縫的根本措施，施工水灰比一般為0.45～0.55，混凝土坍落度12～16cm。

（5）摻和料：推廣粉煤灰和膨脹劑的雙摻技術(shù)，等量代替水泥，以減少水泥用量，提高混凝土的密實(shí)性、抗?jié)B性。粉煤灰摻量一般水泥用量的10～1 5%，膨脹劑摻量一般為水泥用量的0.8～1%，具體摻量以試驗數(shù)據(jù)為準(zhǔn)確。粉煤灰的比表面積小，需水量低，不僅能有效地降低混凝土的干燥收縮值，增加混凝土內(nèi)部的流動性、粘聚性和保水性。在水泥中摻入原狀或磨細(xì)的粉煤灰，可降低混凝土內(nèi)部溫度，推遲水化熱峰值現(xiàn)象，減少絕熱條件下升溫，有利于控制溫度裂縫的產(chǎn)生。摻量適當(dāng)?shù)呐蛎泟┝靠梢匝a(bǔ)償混凝土的收縮，增加其密實(shí)度。

4.1.3 嚴(yán)格混凝土的施工工藝。

（1）提高鉆眼技術(shù)水平，優(yōu)化鉆爆參數(shù)，提高光面爆破技術(shù)，以達(dá)到超欠挖的良好控制。

（2）二襯的施作時間，應(yīng)在圍巖和初期支護(hù)變形基體穩(wěn)定時進(jìn)行。當(dāng)圍巖穩(wěn)定明顯，需提前進(jìn)行二次襯砌時，必須對初期支護(hù)或襯砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行加強(qiáng)。

（3）加強(qiáng)混凝土的拌舍。嚴(yán)格按照施工配料單進(jìn)行電子計量，定期檢查、校正計量裝置，加強(qiáng)砂石料含水率的控制?？刂苹炷恋娜肽囟龋奶焓┕r，當(dāng)氣溫高于32℃時，砂石料應(yīng)用冷水沖洗，盡量可安排在夜間澆筑混凝土。

（4）混凝土的澆筑。在運(yùn)輸及泵送過程中嚴(yán)禁加水；澆筑時適當(dāng)?shù)胤怕┕に俣龋瑑蓚?cè)邊墻對稱、分層灌注，拱、墻交界處應(yīng)停1h左右讓混凝土下沉穩(wěn)定后，再澆注拱部混凝土：混凝土澆注過程中必須加強(qiáng)振搗，以提高混凝土的密實(shí)度和均質(zhì)性，減少內(nèi)部的抗裂性。

（5）混凝土的脫模、養(yǎng)護(hù)。拆模時的強(qiáng)度必須滿足設(shè)計及規(guī)范要求，一般襯體端面在拆除擋頭板后，混凝土顏色變?yōu)榛野?，即可脫模；傳統(tǒng)的混凝土為灑水養(yǎng)護(hù)，也對隧道內(nèi)的文明施工有所影響，且強(qiáng)度也得不到充分的保證，建議使用噴涂混凝土養(yǎng)護(hù)液的方法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

[文章編號]1619-2737（2015）09-16-133