混凝土施工技術(shù)在隧道施工中的應(yīng)用

譚雄偉

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)正處于日新月異的高度，隧道工程遍布全國大部分地區(qū)。大體積混凝土工程不再局限于水利、水電和房屋建設(shè)項(xiàng)目。單一結(jié)構(gòu)形式的隧道也面臨著大體積混凝土質(zhì)量控制的挑戰(zhàn)。作為承重結(jié)構(gòu)的混凝土工程，在發(fā)生病害或損壞后，返工、拆除和重新澆筑的經(jīng)濟(jì)和時(shí)間成本都很高，同時(shí)也面臨著嚴(yán)重的安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，對混凝土特別是大體積混凝土裂縫控制的研究具有重要意義。

關(guān)鍵詞：混凝土;施工技術(shù);隧道施工;應(yīng)用

某隧道出口明挖段JDK15+165～JDK15+740位于機(jī)場跑道下方，由于方案變動(dòng)致使明洞上方將新增10～40m的填方。應(yīng)對此種情況設(shè)計(jì)了1.6m外襯+0.4m內(nèi)襯的Ⅴs型襯砌結(jié)構(gòu)的方案，隧道結(jié)構(gòu)寬17.50m，高14.03m。

1隧道混凝土裂縫產(chǎn)生原因分析

1.1結(jié)構(gòu)性裂縫

在隧道施工過程中，混凝土?xí)霈F(xiàn)相應(yīng)的裂縫。裂縫產(chǎn)生的原因涉及很多問題，包括鋼筋難以滿足要求、混凝土強(qiáng)度和自身不合格。此類裂縫主要是由于現(xiàn)場施工中使用的混凝土質(zhì)量不合格，或攪拌加工過程中的操作不符合專業(yè)要求造成的。首先，應(yīng)使用優(yōu)質(zhì)混凝土材料。二是加強(qiáng)混凝土現(xiàn)場攪拌和加工規(guī)范，允許專業(yè)操作人員進(jìn)行加工。在這種發(fā)展中，裂縫的原因是超載作用或地基沉降。

1.2非結(jié)構(gòu)性裂縫

1.2.1收縮裂縫

該裂縫包括化學(xué)收縮裂縫、干收縮裂縫和塑性收縮裂縫。由此可見，在隧道施工過程中，混凝土的收縮主要發(fā)生在混凝土凝固過程中，會(huì)有嚴(yán)重的失水，從而降低混凝土的整體塑性。首先，當(dāng)隧道施工中的混凝土開始凝固時(shí)，體積在變化，內(nèi)力也會(huì)發(fā)生很大的變化。因此，混凝土中會(huì)出現(xiàn)很大的裂縫。混凝土一旦凝固，也會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的干縮，最終導(dǎo)致表面積逐漸減小;其次，混凝土表面的水分蒸發(fā)速度比內(nèi)部水分快得多。然后，在改變混凝土面積的基礎(chǔ)上，內(nèi)外收縮比例也會(huì)失去協(xié)調(diào)。因此，混凝土表面的張力將高于極限張力，裂縫的可能性將增加。

1.2.2溫度裂縫

在隧道施工過程中，溫度裂縫產(chǎn)生的根本原因是施工過程中內(nèi)外溫差大，特別是混凝土材料表面溫差大。當(dāng)然產(chǎn)生溫差的原因有以下幾點(diǎn)：第一，混凝土施工過程中可能存在較強(qiáng)的水化熱，內(nèi)表面溫差不大。因此，完工后約三天內(nèi)可能會(huì)出現(xiàn)一些溫度裂縫;其次，由于混凝土內(nèi)部溫度可能達(dá)到一定的極限，溫度會(huì)下降，然后達(dá)到最低點(diǎn)。在這種情況下，溫度的最低點(diǎn)和最高點(diǎn)之間會(huì)有很大的差異，這將增加混凝土出現(xiàn)裂縫的概率;最后，如果在模板后拆除混凝土，表面溫度可能會(huì)逐漸降低，但內(nèi)部溫度不會(huì)及時(shí)降低，因此會(huì)出現(xiàn)裂縫。

1.2.3穩(wěn)定性裂紋

穩(wěn)定裂縫實(shí)際上是混凝土的裂縫，是由于使用劣質(zhì)水泥材料造成的，當(dāng)然也涉及對水泥原材料質(zhì)量的不合理要求;另外，在水泥材料使用前，各種材料的相應(yīng)試驗(yàn)根本沒有進(jìn)行，配合比調(diào)試也沒有做好。主要原因是選用了劣質(zhì)材料。

2隧道混凝土施工建議措施

2.1需要應(yīng)用質(zhì)量較高以及標(biāo)準(zhǔn)高的混凝土材料

一般來說，在隧道施工過程中，所采用的水泥性能需要最大程度地滿足相關(guān)企業(yè)的要求。當(dāng)然，需要選擇低水化和低泌水的水泥材料。因此，應(yīng)采用材料標(biāo)準(zhǔn)的驗(yàn)收方法要求，石料的最大粒徑不得大于4cm，其吸水率不得大于20%左右。還應(yīng)注意，用水時(shí)應(yīng)選擇自來水，并應(yīng)確定添加劑的含量。最后，應(yīng)使用高效減水劑進(jìn)行操作。

2.2施工中需要加強(qiáng)裂縫控制

一般來說，在隧道施工的實(shí)際澆筑過程中，需要采取科學(xué)有效的方法來控制混凝土的成型溫度，以確?；炷帘砻鏈囟群蛢?nèi)部溫度的控制是一致的。合理控制澆筑速度，減少混凝土分段澆筑長度。特別是在高溫環(huán)境下，有必要對混凝土裂縫進(jìn)行有效控制。但應(yīng)注意的是，一旦混凝土澆筑面積較大，也應(yīng)選擇分段澆筑，主要是為了合理控制混凝土澆筑的溫度和時(shí)間，以減少裂縫的發(fā)生概率。要加強(qiáng)對人員的監(jiān)督，加強(qiáng)人員的規(guī)范化操作，減少一些人為因素。在具體施工期間，澆筑方法可降低內(nèi)外溫差和水化熱的溫升。如果澆注間隔太長，溫度可能會(huì)引起變化或裂縫，應(yīng)盡量縮短澆注時(shí)間。此外，水化熱還可能引起溫度和收縮裂縫，這就要求使用化學(xué)藥劑降低溫度，并進(jìn)行連續(xù)施工，將混凝土澆筑溫度控制在規(guī)定范圍內(nèi)。在實(shí)際施工工作中，要綜合控制不同類型水泥的水化熱值，并做好相應(yīng)的操作和處理，避免水泥水化熱引起的裂縫問題。

2.3需要采取科學(xué)有效的施工技術(shù)

在大多數(shù)施工過程中，經(jīng)常采用的工藝是泵送混凝土進(jìn)行施工。在當(dāng)前混凝土澆筑前，可對材料進(jìn)行相應(yīng)檢查，確保材料滿足泵送要求。此外，還應(yīng)控制好泵送的運(yùn)行速度，以確保泵送過程中不會(huì)積聚混凝土。在保證地基和模板形狀不受影響的前提下，混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)不斷提高?；炷翝仓?，應(yīng)仔細(xì)檢查模板安裝情況，確保澆筑前模板安裝無誤。

2.4溫度監(jiān)測和維護(hù)措施

溫度監(jiān)測。加強(qiáng)對澆筑體內(nèi)表面的溫度監(jiān)控，加強(qiáng)保溫保濕養(yǎng)護(hù)措施，有助于減少內(nèi)外環(huán)境的不均勻熱量，使混凝土在養(yǎng)護(hù)期間順利冷卻，并提高其結(jié)構(gòu)的均勻性，從而提高其強(qiáng)度和耐久性?；炷翝仓┕r(shí)的溫度控制指標(biāo)應(yīng)符合下列規(guī)定：模板施工時(shí)混凝土結(jié)構(gòu)的溫升不得超過50℃。襯砌核心混凝土與表面混凝土的溫差（不包括混凝土收縮等效溫度）不應(yīng)超過20℃?；炷翝仓慕禍厮俾什粦?yīng)超過2.0℃/D。拆除保溫蓋時(shí)，表面混凝土與環(huán)境的溫差不應(yīng)大于20℃。為保證大體積混凝土澆筑施工的成功，提前做好準(zhǔn)備，聯(lián)系當(dāng)?shù)貧庀笈_(tái)站掌握近期氣象情況，提前制定特殊氣候條件（如高溫、暴雨等氣溫驟升驟降天氣）下的施工質(zhì)量保證措施。

養(yǎng)護(hù)措施。大體積混凝土應(yīng)保溫、保濕養(yǎng)護(hù)。澆筑后初凝前，立即灑水養(yǎng)護(hù);拆模后及時(shí)進(jìn)行濕養(yǎng)護(hù)。還應(yīng)滿足以下要求：設(shè)專人負(fù)責(zé)保溫、養(yǎng)護(hù)工作，并做好試驗(yàn)記錄;保證保濕養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14天，混凝土強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%以上。有必要不時(shí)檢查土工布或其他隔熱材料的完整性，以避免混凝土表面干燥。當(dāng)結(jié)構(gòu)表面溫度與環(huán)境溫度之差不超過20℃時(shí)，可完全清除表面覆蓋層。在此之前，可根據(jù)實(shí)際情況逐步去除覆蓋層?？捎寐椴?、土工布、草簾等作為保溫材料。必要時(shí)，可設(shè)置保溫棚或遮陽降溫棚。養(yǎng)護(hù)過程中，應(yīng)監(jiān)測混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差和降溫速率。如果試驗(yàn)數(shù)據(jù)不符合要求的溫控指標(biāo)，應(yīng)及時(shí)安排和改進(jìn)保溫養(yǎng)護(hù)方法。

結(jié)論

隧道工程的建設(shè)不僅可以使人們的生活更加便利，而且可以逐漸減輕交通壓力。但是，在實(shí)際發(fā)展中，對隧道建設(shè)的要求仍然比較高。無論是在隧道設(shè)計(jì)過程中，還是在隧道車站范圍內(nèi)，質(zhì)量一直是很多人應(yīng)該關(guān)注的問題。本文詳細(xì)分析了隧道施工過程中的混凝土施工工藝。首先，闡明了裂紋產(chǎn)生的原因。當(dāng)隧道施工中的混凝土開始凝固時(shí)，體積在變化，內(nèi)力也會(huì)發(fā)生很大的變化。因此，混凝土中會(huì)出現(xiàn)很大的裂縫?；炷烈坏┠蹋矔?huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的干縮，最終導(dǎo)致表面積逐漸減小;然后給出了超聲回彈法的基本原理。該方法基于測量的混凝土強(qiáng)度回彈值和隧道表面強(qiáng)度值。結(jié)合這些數(shù)據(jù)，可以分析混凝土強(qiáng)度。在分析中，有必要根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果建立模型圖，包括混凝土強(qiáng)度與回彈值之間的關(guān)系，并根據(jù)模型圖推斷混凝土強(qiáng)度。最后，提出了隧道混凝土施工應(yīng)采取的措施，包括采用優(yōu)質(zhì)、高標(biāo)準(zhǔn)的混凝土材料，加強(qiáng)施工過程中的裂縫控制，采用科學(xué)有效的施工技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]高德風(fēng)，周欣，費(fèi)曉春，等.現(xiàn)澆隧道大體積側(cè)墻結(jié)構(gòu)混凝土裂縫控制技術(shù)[J].新型建筑材料，2020，47（3）：4-8，32.

[2]王百超.大體積混凝土施工質(zhì)量控制措施[J].工程技術(shù)研究，2019，4（24）：139-141.