巖石山體人防口部工程混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因及應(yīng)對(duì)分析

黃良瑞

摘 要：現(xiàn)階段，在巖石山體人防口部工程施工中，混凝土較容易出現(xiàn)裂縫，且解決有一定難度，常對(duì)人防工程的總體防護(hù)性能造成影響。因此，在對(duì)口部工程混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工時(shí)，需要明確裂縫出現(xiàn)原因，以便于采取針對(duì)性的應(yīng)對(duì)措施，對(duì)混凝土裂縫的發(fā)生進(jìn)行有效預(yù)防。本文基于對(duì)巖石山體人防口部工程混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的原因進(jìn)行分析，提出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。

關(guān)鍵詞：人防口部工程；混凝土結(jié)構(gòu)；裂縫；應(yīng)對(duì)

中圖分類號(hào)：TU755 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）09-0140-02

1 前言

在巖石山體人防口部工程施工過(guò)程中，混凝土裂縫是較容易出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題。十幾年來(lái)，我公司承建了三項(xiàng)巖石山體內(nèi)的大型人防工程，其中包含十三個(gè)口部工程，早期施工過(guò)程中口部工程經(jīng)常出現(xiàn)混凝土裂縫，經(jīng)不斷與設(shè)計(jì)單位溝通調(diào)整設(shè)計(jì)方案，并改進(jìn)施工工藝，該質(zhì)量問(wèn)題已基本杜絕?，F(xiàn)就巖石山體人防口部工程混凝土施工的相關(guān)施工技術(shù)進(jìn)行總結(jié)，旨在為同類工程提供參考借鑒。

2 裂縫成因分析

2.1 設(shè)計(jì)及施工條件限制

口部工程作為人防工事的出入口及主要的防護(hù)單元，內(nèi)部設(shè)置了各種滿足三防要求的洗消室、設(shè)備間及車輛、人員通道等設(shè)施?？诓抗こ坛藵M足人防工事功能要求外，還需能抵抗核打擊時(shí)強(qiáng)大的外力，因此，口部工程的混凝土澆筑量大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、門洞及設(shè)備預(yù)留洞口較多，口部整體布局時(shí)常被設(shè)計(jì)成Y型或L型。大體積混凝土結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜及結(jié)構(gòu)斷面突變?nèi)菀自斐蓱?yīng)力集中，致使混凝土產(chǎn)生裂縫。

為保證口部工程的防護(hù)能力，其位置均設(shè)置于山體邊緣完整的圍巖內(nèi)，圍巖經(jīng)過(guò)爆破掘進(jìn)，形成口部工程的施工空間。由于口部墻體及拱板與圍巖之間的間隙均要求填筑密實(shí)，在用混凝土一次進(jìn)行澆筑的情況下，圍巖不利于混凝土水化熱的散發(fā)，如爆破質(zhì)量不高，其不規(guī)則的巖石表面對(duì)口部混凝土約束力也相當(dāng)大。

2.2 未合理應(yīng)用施工工藝

為了保證工程的密閉性，口部工程只允許在拱板頂部留設(shè)80cm高的預(yù)留通道，進(jìn)行墻及拱板混凝土澆筑作業(yè)。由于工作面過(guò)于狹小，操作人員只能半蹲著進(jìn)行施工作業(yè)，施工過(guò)程中容易對(duì)混凝土進(jìn)行不規(guī)范的振搗，導(dǎo)致混凝土振搗不足或者振搗過(guò)度現(xiàn)象出現(xiàn)，使得混凝土局部出現(xiàn)不勻質(zhì)的狀況，甚至出現(xiàn)離析泌水的情況，造成混凝土局部結(jié)構(gòu)比較薄弱，在受到應(yīng)力時(shí)，容易出現(xiàn)裂縫。

施工過(guò)程中施工人員為了減少移動(dòng)混凝土泵送布料管的工作量，能在一個(gè)布料點(diǎn)澆筑盡量大面積的墻體或拱板?；炷吝M(jìn)入到施工現(xiàn)場(chǎng)后，相關(guān)施工人員盲目將水注入到混凝土中，人為提高混凝土塌落度，使混凝土達(dá)到流淌狀態(tài)，加之對(duì)混凝土的過(guò)度振搗，致使混凝土容易沿著鋼筋出現(xiàn)深淺不一的V字形的裂口[1]。

2.3 未施予有效的保溫及養(yǎng)護(hù)措施

口部工程由于緊貼巖體，內(nèi)側(cè)混凝土散熱困難。由于混凝土表面和內(nèi)部的散熱條件不同，溫度外低內(nèi)高，形成了溫度梯度，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，表面的拉應(yīng)力超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度而引起混凝土表面產(chǎn)生裂縫。

口部外側(cè)墻體及拱板混凝土厚度多在40cm以上，拱頂密閉段混凝土厚度多在120cm以上，混凝土截面較厚且厚薄不均勻。由于結(jié)構(gòu)截面大，水泥用量多，水泥水化會(huì)釋放大量的水化熱積蓄在混凝土內(nèi)部。當(dāng)混凝土強(qiáng)度發(fā)展到一定程度，混凝土逐漸降溫，這個(gè)降溫差引起的變形加上混凝土失水引起的體積收縮變形，受到口部周邊巖體和其他結(jié)構(gòu)邊界條件的約束引起的拉應(yīng)力，超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)而產(chǎn)生的貫通整個(gè)截面的溫度裂縫。[2]

口部混凝土在養(yǎng)護(hù)結(jié)束后的一段時(shí)間或是混凝土澆筑完畢后的一周左右較容易出現(xiàn)干縮裂縫。干縮裂縫的產(chǎn)生主要是由于混凝土內(nèi)外水分蒸發(fā)程度不同而導(dǎo)致變形不同的結(jié)果：混凝土受外部條件的影響，如養(yǎng)護(hù)不周、時(shí)干時(shí)濕等，造成混凝土表面水分損失過(guò)快，變形較大，內(nèi)部濕度變化較小變形較小，較大的表面干縮變形受到混凝土內(nèi)部約束，產(chǎn)生較大拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。相對(duì)濕度越低，水泥漿體干縮越大，干縮裂縫越易產(chǎn)生。干縮裂縫多為表面性的平行線狀或網(wǎng)狀淺細(xì)裂縫，寬度多在0.05～0.2mm之間，干縮裂縫通常會(huì)影響混凝土的抗?jié)B性，引起鋼筋的銹蝕影響混凝土的耐久性，在水壓力的作用下會(huì)產(chǎn)生水力劈裂影響混凝土的承載力等等。

3 裂縫防治的措施

3.1 合理對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，除采樣室、三防洗消、過(guò)濾間及人員、車輛通道等口部工程必備的功能用房外，其他的功能用房盡量不設(shè)置于口部工程內(nèi)，以減小口部工程的體量及簡(jiǎn)化口部工程的結(jié)構(gòu)，且設(shè)計(jì)時(shí)宜設(shè)計(jì)成I字直通型，以盡量避免因結(jié)構(gòu)斷面突變帶來(lái)的應(yīng)力集中。

對(duì)于需進(jìn)行爆破掘進(jìn)的口部工程，其爆破應(yīng)采用光面爆破，爆破外側(cè)周邊孔間距應(yīng)減少至50cm以內(nèi)，以盡量保證口部掘進(jìn)巖面的平整度，截面突變處應(yīng)處理成漸變化形式，減少口部周邊巖石面對(duì)口部混凝土的約束力。對(duì)于利用已有毛洞進(jìn)行施工的口部工程，除防護(hù)門至密閉門之間密閉段混凝土需一次澆筑成型外，其余部分拱頂施工通道及側(cè)墻超挖部分的混凝土，可在口部混凝土澆筑完畢后，進(jìn)行二次澆筑。對(duì)于側(cè)墻內(nèi)部無(wú)法進(jìn)行二次混凝土澆筑的超挖部位，可采用片石砌筑填塞或混凝土填塞的方法，預(yù)先填塞處理。

設(shè)計(jì)時(shí)，口部外墻應(yīng)該盡量選擇直徑較小的鋼筋，縮小鋼筋間距，使結(jié)構(gòu)筋達(dá)到溫度筋的效果，提升口部混凝土結(jié)構(gòu)抗裂能力。在截面突變和轉(zhuǎn)折處，底、頂板與墻轉(zhuǎn)折處，孔洞轉(zhuǎn)角及周邊，增加斜向構(gòu)造配筋，以改善應(yīng)力集中處的混凝土強(qiáng)度，防止裂縫的出現(xiàn)。

3.2 嚴(yán)格控制混凝土配合比

選用低水化熱值的水泥，并對(duì)單位水泥用量進(jìn)行控制。使用一級(jí)粉煤灰來(lái)替代百分之三十的水泥，降低混凝土的水化熱峰值，對(duì)細(xì)粉料進(jìn)行補(bǔ)充，提高包漿率及和易性，減小泵送難度，增加混凝土的耐久性、密實(shí)度，減小開裂的風(fēng)險(xiǎn)。使用粒徑較大、級(jí)配良好的粗骨料，并控制好砂石含泥量。此外，泵送劑選用萘系高效減水劑，使混凝土的單位用水量有效降低，提高低含水量下混凝土拌合物的和易性、坍落度及混凝土的流動(dòng)性，防止水分缺失引起的開裂。混凝土中摻入U(xiǎn)EA型膨脹劑，以補(bǔ)償混凝土的收縮量。[2]在混凝土中加入緩凝劑，減緩澆筑速度，以便于混凝土散熱。

3.3 規(guī)范施工工藝

模板系統(tǒng)應(yīng)保證支撐的牢固性，適當(dāng)增加截面變化處模板支撐及對(duì)拉螺栓的數(shù)量，混凝土澆筑過(guò)程中，加強(qiáng)對(duì)模板進(jìn)行檢查、加固，確保施工過(guò)程中模板不變形。模板之間拼接處應(yīng)使用封縫膠填塞，避免混凝土出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象。

混凝土澆筑時(shí)，需嚴(yán)格控制混凝土的塌落度，除嚴(yán)禁隨意在泵送混凝土中加水外，還應(yīng)增加施工過(guò)程中對(duì)混凝土塌落度的抽查次數(shù)，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)混凝土塌落度的實(shí)際情況，及時(shí)跟攪拌站溝通，對(duì)混凝土配合比進(jìn)行微調(diào)。澆筑側(cè)墻時(shí)，需對(duì)拌和物的自由落差進(jìn)行嚴(yán)格控制，加設(shè)簡(jiǎn)易溜槽，以避免混凝土在澆筑過(guò)程中發(fā)生離析?；炷羵?cè)墻及拱頂需對(duì)稱、分層、分段進(jìn)行澆筑，使混凝土在澆筑過(guò)程中均勻上升，避免混凝土拌合物堆積過(guò)大高差。合理控制各層、各段之間的澆筑時(shí)間，避免出現(xiàn)施工縫。澆搗時(shí)，振搗捧要快插慢拔，根據(jù)不同的混凝土坍落度正確掌握振搗時(shí)間，避免過(guò)振或漏振，采用二次振搗、二次抹面技術(shù)，以排除混凝土內(nèi)部的水分和氣泡。由于拱頂工作面狹小，有部分側(cè)墻混凝土不易進(jìn)行振搗，需在側(cè)墻模板上開設(shè)振搗孔，混凝土振搗完畢后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行封堵。

3.4 加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)工作

口部工程完成混凝土的澆筑施工后，應(yīng)該立即實(shí)施保濕措施，將塑料薄膜覆蓋于混凝土拱板結(jié)構(gòu)上并覆蓋草袋，并在混凝土澆筑后12內(nèi)，進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù)。側(cè)墻模板則需在混凝土澆筑24h后，將模板上固定支撐拆松后，沿口部?jī)?nèi)側(cè)拱角及外側(cè)拱頂布設(shè)直徑20mm鋁塑管，鋁塑管上每50mm鉆兩個(gè)對(duì)稱布置的直徑3mm噴水孔，水管接供水管道。隨后對(duì)口部表面進(jìn)行2周左右的濕潤(rùn)養(yǎng)護(hù)?？诓?jī)?nèi)、外側(cè)通道則用模板全部封閉，模板外部覆蓋草袋，使口部混凝土處于一封閉空間進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，減少口部?jī)?nèi)部空氣流動(dòng)，減少水分蒸發(fā)及減少養(yǎng)護(hù)期內(nèi)混凝土溫度變化，以減少混凝土養(yǎng)護(hù)期間溫度裂縫及干縮裂縫的產(chǎn)生。

4 結(jié)語(yǔ)

我公司通過(guò)對(duì)巖石山體人防口部工程混凝土結(jié)構(gòu)施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，不斷對(duì)施工工藝進(jìn)行改進(jìn)，基本杜絕口部工程混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的發(fā)生，在提高工程質(zhì)量的同時(shí)，也為我公司承接此類工程奠定了良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]袁二鍵，宋春暉.地下人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)淺析[J].河南科技，2014，（10）：36-37.

[2]李雪.混凝土裂縫的形成和控制[J]. 建筑工程質(zhì)量安全網(wǎng)，2013，03-05.