明挖隧道工程混凝土抗裂防滲常見(jiàn)問(wèn)題及提升技術(shù)研究綜述

徐可，趙娟，閔強(qiáng)，王丙壘，紀(jì)憲坤

（1.武漢三源特種建材有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430083；2.武漢源錦建材科技有限公司，湖北 武漢 430083）

0 前言

隨著城市化進(jìn)程的加快，以城市軌道交通建設(shè)為主導(dǎo)的地下空間開(kāi)發(fā)已進(jìn)入高潮，城市水下明挖隧道工程建設(shè)也越來(lái)越多。隧道工程作為一種隱蔽的地下結(jié)構(gòu)工程，大多位于城市內(nèi)湖泊、江河以下，隧道混凝土結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期處于較大水壓作用下，且受到工程地質(zhì)條件、設(shè)計(jì)、施工、材料以及環(huán)境因素等方面的影響。因此，對(duì)城市水下明挖隧道的防水防滲技術(shù)提出了極高的要求，防水防滲技術(shù)往往是作為施工期的關(guān)鍵技術(shù)之一，其應(yīng)用效果直接關(guān)乎工程施工、運(yùn)營(yíng)狀況、使用功能以及使用壽命等目標(biāo)能否達(dá)成。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)現(xiàn)有運(yùn)行的鐵路隧道5000余座，其中3433座隧道存在諸如襯砌劣損與侵蝕、滲漏水等病害[1]。以北京地鐵10號(hào)線為例，有近90%的車站存在滲漏水問(wèn)題[2]。而地質(zhì)條件及水位情況較鐵路及地鐵隧道更為復(fù)雜的城市水下隧道的滲漏更嚴(yán)重，南京地鐵1號(hào)線河西地區(qū)明挖隧道為典型的城市水下明挖隧道，在投入使用一段時(shí)間后出現(xiàn)了較大范圍內(nèi)且局部不均勻沉降，以及較多裂縫、滲漏水等病害[3]。由此可見(jiàn)，目前城市隧道滲漏情況極為嚴(yán)重，在此背景下，開(kāi)展城市水下明挖隧道防水防滲技術(shù)提升的研究具有極為重要的必要性。

由于城市水下隧道建成后大多用于地下軌道交通及市政交通，一旦產(chǎn)生滲漏水，一方面，將影響隧道功能的正常運(yùn)行，嚴(yán)重是甚至影響到如通信、照明等電器暖通工程；另一方面，持續(xù)的滲漏將對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)自身的耐久性造成影響，加速混凝土結(jié)構(gòu)的劣化，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的使用安全。在此情況下，需要不斷地投入人力、物力對(duì)滲漏水進(jìn)行治理，造成極大的資金消耗及浪費(fèi)。因此，做好城市水下明挖隧道的防水防滲技術(shù)提升具有極為重要的研究意義。

1 存在的主要問(wèn)題

構(gòu)成城市水下隧道防水防滲要素主要包括：隧道主體混凝土結(jié)構(gòu)、外防水層、變形縫及施工縫等必要的防水細(xì)部節(jié)點(diǎn)，以及滲漏出現(xiàn)后的修補(bǔ)材料及工藝的可靠性。此類要素的設(shè)計(jì)、施工及材料本身的品質(zhì)直接關(guān)系到最終的防水防滲效果，而目前存在諸多方面的問(wèn)題。

1.1 隧道主體混凝土結(jié)構(gòu)（頂板、底板、側(cè)墻）開(kāi)裂后滲水

隧道主體混凝土結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度等級(jí)高、體積大、單向施工距離長(zhǎng)、施工季節(jié)跨度大等特點(diǎn)，均不利于混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂。由于這些不利特點(diǎn)造成隧道混凝土處于強(qiáng)約束、大收縮及高溫升的狀態(tài)，使得隧道主體混凝土結(jié)構(gòu)往往出現(xiàn)較多的貫穿性開(kāi)裂，造成混凝土結(jié)構(gòu)層滲漏水，如圖1、圖2所示，且往往隧道主體混凝土結(jié)構(gòu)是隧道防水防滲的最重要一道防線，其質(zhì)量意義要遠(yuǎn)高于其他外設(shè)防水層。

圖1 隧道頂板開(kāi)裂

圖2 側(cè)墻結(jié)構(gòu)開(kāi)裂

隧道裂縫的類型通常分為結(jié)構(gòu)性裂縫和非結(jié)構(gòu)性裂縫，據(jù)國(guó)內(nèi)外研究資料表明[4-6]，隧道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的裂縫屬于荷載引起的約占20%，而屬于混凝土變形引起的非結(jié)構(gòu)裂縫則高達(dá)80%左右，其中以收縮裂縫為主導(dǎo)。對(duì)于隧道混凝土結(jié)構(gòu)性裂縫，通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)承載力、配筋及沉降設(shè)計(jì)等可以大幅改善，因此，隧道裂縫控制的重點(diǎn)應(yīng)聚焦到以收縮為主導(dǎo)的非荷載性裂縫。引起隧道混凝土結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生收縮開(kāi)裂的主要原因與其結(jié)構(gòu)尺寸、施工特點(diǎn)、混凝土材料本身等都有一定的關(guān)系。

（1）城市隧道主體混凝土結(jié)構(gòu)厚度以0.7~2.0 m居多，部分隧道項(xiàng)目結(jié)構(gòu)尺寸如表1所示。

表1 部分隧道及地鐵項(xiàng)目結(jié)構(gòu)尺寸

結(jié)構(gòu)厚度越大，散熱越慢，水化溫升越高，如圖3所示。一方面，由于不同厚度層散熱條件不一致造成表面與內(nèi)部溫度梯度，進(jìn)而在內(nèi)約束情況下形成溫度應(yīng)力；另一方面，溫升越高，其降至環(huán)境溫度的溫降越大，由此產(chǎn)生的溫度收縮變形越大。

圖3 混凝土溫度隨結(jié)構(gòu)厚度的變化曲線

（2）隧道混凝土結(jié)構(gòu)通常采用不同部位分次澆筑的方式，如圖4所示，先澆筑底板及上返導(dǎo)墻，再澆筑側(cè)墻，最后澆筑頂板，且側(cè)墻結(jié)構(gòu)一般采用單側(cè)支模方式，該澆筑方式往往使得混凝土結(jié)構(gòu)受到導(dǎo)墻、支護(hù)墻及施工縫處的單一或雙重約束，由于新老混凝土結(jié)構(gòu)溫度收縮及自收縮的不一致，極易產(chǎn)生較大的外約束，加大開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)，如圖5、圖6所示。

圖4 典型明挖隧道分次澆筑結(jié)構(gòu)

圖5 新老混凝土的溫度曲線

圖6 新老混凝土不同齡期澆筑體的綜合應(yīng)變曲線

（3）隧道混凝土結(jié)構(gòu)采用分段施工的方法，根據(jù)不同的施工進(jìn)度要求，通常單次的澆筑長(zhǎng)度在20~30 m，個(gè)別趕工期的項(xiàng)目一次性澆筑長(zhǎng)度可到達(dá)40 m，甚至更長(zhǎng)，根據(jù)約束系數(shù)與澆筑長(zhǎng)度的關(guān)系[見(jiàn)式（1）]，單次澆筑長(zhǎng)度越長(zhǎng)，先澆混凝土對(duì)新澆筑混凝土的約束越大，同時(shí)產(chǎn)生的溫度應(yīng)力也越大，如圖7所示。

式中：R（τ）——外約束系數(shù)；

L——混凝土澆筑體的長(zhǎng)度，mm；

H——混凝土澆筑體的厚度，mm；

E（τ）——混凝土彈性模量，MPa；

Cx——地基阻尼系數(shù)，N/mm3。

圖7 不同尺寸混凝土長(zhǎng)度與約束系數(shù)的關(guān)系曲線

（4）隧道混凝土結(jié)構(gòu)施工周期長(zhǎng)，季節(jié)跨度大，大體積混凝土的溫升隨季節(jié)環(huán)境因素變化較大，如圖8所示?；炷寥肽囟葘?duì)隧道結(jié)構(gòu)開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)的影響如圖9所示。

圖8 不同月份某地區(qū)1 m厚側(cè)墻溫升的變化

圖9 入模溫度與開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)系曲線

（5）明挖隧道結(jié)構(gòu)混凝土考慮其受力特點(diǎn)，其強(qiáng)度等級(jí)大多為C35～C45，由于受到鋼模板的周轉(zhuǎn)問(wèn)題要求早拆模，通常對(duì)混凝土早期強(qiáng)度及富裕強(qiáng)度要求高，因而，膠凝材料用量大，混凝土的水化放熱集中，1 d左右中心溫度到達(dá)近70℃，升溫快且拆模后降溫越快，降溫速度大，平均降溫速率≥5℃/d，如圖10所示，加大了混凝土的溫度收縮開(kāi)裂。

基于上述特點(diǎn)，明挖隧道混凝土結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂往往成為質(zhì)量通病，無(wú)論是結(jié)構(gòu)尺寸、施工條件，還是混凝土配合比、原材料等，其主要體現(xiàn)在于加劇了混凝土的溫度及收縮的變化，從而使隧道混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生超過(guò)其自身能夠承受的拉應(yīng)力而產(chǎn)生開(kāi)裂。因此，在隧道混凝土的裂縫控制上可重點(diǎn)從水化熱調(diào)控、補(bǔ)償收縮及現(xiàn)場(chǎng)必要的施工控制措施等幾個(gè)方面進(jìn)行針對(duì)性的裂縫控制，從而有效降低隧道混凝土的裂縫數(shù)量，提高混凝土本體的自防水性能，以滿足明挖隧道結(jié)構(gòu)的防水要求。

圖10 某隧道1.3 m厚C40側(cè)墻溫度曲線

1.2 外防水層施工困難且易老化失效

明挖隧道外防水層鋪貼形式根據(jù)外墻與基坑支護(hù)間的距離大小，可分為外防外貼和外防內(nèi)貼2種。通常為降低開(kāi)挖方量及節(jié)省成本的目的，大多明挖隧道開(kāi)挖面小，側(cè)墻混凝土結(jié)構(gòu)施工一般為單側(cè)支模形式。因此，底板及側(cè)墻部位采用預(yù)鋪反粘高分子防水卷材進(jìn)行外防內(nèi)貼的形式較多（見(jiàn)圖11），當(dāng)個(gè)別隧道采用兩階段開(kāi)挖形式時(shí)，也可以按照常規(guī)的外防外貼形式卷材施工（見(jiàn)圖12）。

采用單側(cè)支模形式時(shí)，防水卷材通常直接通過(guò)壓條或水泥釘?shù)男问綄⑵渲苯庸潭ㄔ谕庵ёo(hù)面上，在鋪貼施工過(guò)程中通常會(huì)出現(xiàn)破損、搭接不牢以及脫落的情況，而底板部位的防水卷材往往也會(huì)出現(xiàn)類似于褶皺、搭接不牢以及施工過(guò)程中雨水提前浸泡等問(wèn)題，如圖13所示。這些問(wèn)題的存在嚴(yán)重地影響外防水層的實(shí)際防水效果。而采用外防外貼形式時(shí)，其外防水作業(yè)面充裕，可以采用的外防水類型更多，能夠在一定程度上避免單側(cè)支模帶來(lái)的防水卷材施工及類型選擇帶來(lái)的防水問(wèn)題，但同其他地下工程防水問(wèn)題類似，也同樣存在搭接不牢靠，竄水以及外防水層脫落等常見(jiàn)問(wèn)題，即便是在施工過(guò)程中能夠有效地控制好上述問(wèn)題，但大多外防水通常以有機(jī)高分子材料為主，其耐久性差且易老化失效。

圖11 單側(cè)支模外防內(nèi)貼

圖12 兩階段開(kāi)挖雙側(cè)支模外防外貼

圖13 防水卷材在施工過(guò)程中存在的問(wèn)題

1.3 隧道變形縫及施工縫處的滲漏水

隧道工程滲漏水通常有“十縫九漏”之說(shuō)，其中以變形縫和施工縫為主。通常的防水措施依據(jù)現(xiàn)有GB/T 50108—2008《地下工程防水技術(shù)規(guī)程》及CECS 370—2014《隧道工程防水技術(shù)規(guī)程》，典型的變形縫及施工縫主要采用膨脹止水條，及中埋式、外貼式、可拆卸式鋼板或橡膠止水帶，同時(shí)還有一些局部防水材料加強(qiáng)層的做法，對(duì)于變形縫還會(huì)設(shè)置一些必要的柔性密封材料進(jìn)行密封處理。

但在實(shí)際施工過(guò)程中往往存在如下施工及材料問(wèn)題：

（1）中埋止水帶安裝不到位，并非處于結(jié)構(gòu)厚度的中間部位。

（2）后一道工序的施工保護(hù)不足，造成止水帶破損、彎折或與混凝土之間產(chǎn)生較大的變形。

（3）相鄰止水帶未滿焊或搭接、拼接不牢等問(wèn)題。

（4）止水帶、密封材料、填充材料以及外加強(qiáng)防水層材料本身耐久性不足造成的材質(zhì)失效。

（5）施工縫或變形縫處的混凝土未經(jīng)過(guò)鑿毛及清理處理，造成新老混凝土接縫不嚴(yán)等。

（6）遇水膨脹止水條提前遇水造成膨脹失效等。

（7）底板上返導(dǎo)墻處的振搗不密實(shí)，蜂窩、麻面等問(wèn)題突出等。

（8）施工縫及變形縫處滲漏的反復(fù)注漿修補(bǔ)以及修補(bǔ)材料的不斷老化等。

1.4 隧道傳統(tǒng)的修補(bǔ)材料及工藝可靠性低，復(fù)漏率高

傳統(tǒng)的隧道修補(bǔ)工藝以開(kāi)槽或直接壓力注漿修補(bǔ)為主，發(fā)展到如今的注漿修補(bǔ)材料可分為水泥基注漿材料和化學(xué)注漿材料[7]。

水泥基注漿材料可分為單液水泥注漿材料和水泥基復(fù)合注漿材料。

單液水泥注漿材料：最常用的是普通硅酸鹽水泥，其顆粒最大粒徑可達(dá)0.1 mm。受水泥粒徑影響較大，其可注性較差，只能注入大于0.1 mm的裂縫和孔隙中，對(duì)于微細(xì)裂隙注漿效果較差，并且漿液易沉淀析水、穩(wěn)定性較差。將水泥顆粒機(jī)械研磨變細(xì)得到的超細(xì)水泥注漿材料可注入0.05~0.09 mm的縫隙，其抗壓強(qiáng)度、滲透性和穩(wěn)定性有較大改善，但存在成本高、儲(chǔ)存運(yùn)輸難度大、黏度大、流動(dòng)性差等缺點(diǎn)。

水泥基復(fù)合注漿材料是為了解決單液水泥注漿材料存在的缺點(diǎn)而逐步發(fā)展起來(lái)的。（1）水泥-黏土注漿材料是在水泥中摻入一定量黏土制得，可有效地改善漿液的穩(wěn)定性和可注性，提高結(jié)石率，但是黏土的加入會(huì)增大漿液的黏度，降低結(jié)石體的強(qiáng)度。（2）水泥－水玻璃注漿材料是在水泥中按照一定比例摻入水玻璃，必要時(shí)添加少量外加劑制得。可有效解決單液水泥漿材料凝結(jié)時(shí)間不可調(diào)的問(wèn)題，但進(jìn)行注漿止水時(shí)，有堿溶出，易粉化。（3）水泥-粉煤灰注漿材料是利用較小粒徑的粉煤灰替代部分水泥，并添加少量外加劑制成的注漿材料。這類新型注漿材料具有固結(jié)率高、硬度大、流動(dòng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，及其良好的物理活性和化學(xué)活性，但仍存在早期強(qiáng)度低的缺點(diǎn)[8]。

化學(xué)注漿材料可分為無(wú)機(jī)化學(xué)注漿材料（水玻璃注漿材料）和有機(jī)高分子注漿材料。

與水泥基注漿材料相比，化學(xué)注漿材料可注性好、凝結(jié)時(shí)間可調(diào)、充填密實(shí)好，更適合用于水泥難注的微細(xì)裂縫注漿施工，尤其適用于巖土等裂隙≤0.2 mm、地下水流速＞500 mm/min的條件下注漿施工。

水玻璃注漿材料是目前使用最廣的一種無(wú)機(jī)化學(xué)注漿材料。水玻璃注漿材料是在水玻璃漿液中配以膠凝劑等而制成，具有成本低、可注性好、凝固時(shí)間可調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)，但凝結(jié)體強(qiáng)度低，穩(wěn)定性較差。

有機(jī)高分子注漿材料主要有丙烯酰胺類、丙烯酸鹽類、聚氨酯類、木質(zhì)素類、環(huán)氧樹(shù)脂類、甲基丙烯酸酯類等，其中丙烯酰胺類、丙烯酸鹽類、聚氨酯類、木質(zhì)素類注漿材料適合用于防滲堵漏工程中；環(huán)氧樹(shù)脂類、甲基丙烯酸酯類注漿材料等適合用于補(bǔ)強(qiáng)加固工程中。高分子類注漿材料除了具有化學(xué)注漿材料的優(yōu)點(diǎn)外，其缺點(diǎn)也較為明顯，主要表現(xiàn)為材料制備工藝復(fù)雜，成本較高，部分高分子材料有毒污染環(huán)境，不易于大量用于注漿施工中。

（1）丙烯酰胺類注漿材料（丙凝）是在丙烯酰胺中配以其他外加劑而制成，具有可注性好、黏度低、凝結(jié)時(shí)間可控、結(jié)石率高、抗?jié)B性好等優(yōu)點(diǎn)，但其存在抗壓強(qiáng)度低、耐久性差、價(jià)格昂貴、具有毒性和腐蝕性等缺點(diǎn)。

（2）丙烯酸鹽類注漿材料是在丙烯酸鹽（鈣、鎂等）中配以交聯(lián)劑等外加劑而制成，具有黏度低、可注性好、膠凝時(shí)間可控、抗擠出能力強(qiáng)等特點(diǎn)，但施工操作不便，極易堵管，且凝結(jié)體強(qiáng)度低。

（3）聚氨酯類注漿材料的漿液在遇到水分后會(huì)膨脹，可以有效堵住縫隙，多余的漿液也容易清理。由于水溶性聚氨酯與水反應(yīng)后生成的物質(zhì)強(qiáng)度＜1 MPa，當(dāng)水壓上升時(shí)襯砌會(huì)重新出現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象，如圖14所示，結(jié)果在水壓較大的情況下需要反復(fù)注漿，造成了人力、物力和時(shí)間的浪費(fèi)[9]。

圖14 注漿修補(bǔ)后的復(fù)漏

（4）環(huán)氧樹(shù)脂類注漿材料具有強(qiáng)度高、粘結(jié)力強(qiáng)、收縮小、化學(xué)穩(wěn)定性好、能在常溫下固化等性能，作為注漿材料存在黏度大、可注性小、憎水性強(qiáng)、與潮濕裂縫粘結(jié)力差等問(wèn)題，因此主要用于干裂縫的處理和結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)。另外，裂縫注漿時(shí)通常需要0.2～0.4 MPa的注漿壓力，往往容易造成裂縫變寬，對(duì)裂縫產(chǎn)生二次傷害[10]。

綜合來(lái)看，傳統(tǒng)注漿材料及工藝對(duì)隧道混凝土堵漏均存在一定的局限性。隧道產(chǎn)生滲漏后無(wú)法一次性徹底根治，維護(hù)成本高，效果差。

2 隧道抗裂防滲提升技術(shù)研究方向

2.1 隧道主體混凝土裂縫控制技術(shù)研究

（1）隧道大體積混凝土抗裂性評(píng)估及設(shè)計(jì)

調(diào)研已建成明挖隧道混凝土工程，分析對(duì)隧道結(jié)構(gòu)混凝土的性能要求、混凝土用原材料和配合比、施工概況和開(kāi)裂情況，分析結(jié)構(gòu)混凝土開(kāi)裂原因，明晰影響隧道混凝土結(jié)構(gòu)抗裂性的關(guān)鍵影響因素。

基于現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)有原材料、大體積混凝土常用中熱水泥等材料以及實(shí)際配合比或基于經(jīng)驗(yàn)擬定的配合比，對(duì)原材料物理化學(xué)性能、混凝土早期水化熱、力學(xué)、變形以及耐久性能進(jìn)行測(cè)試?；谠囼?yàn)數(shù)據(jù)以及已有研究或工程的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，并考慮到澆筑成型的實(shí)際大體積混凝土結(jié)構(gòu)處于水化、溫度、濕度、約束不斷變化且多種因素交互作用的環(huán)境，結(jié)合有限元分析方法及軟件，對(duì)混凝土材料、施工環(huán)境及結(jié)構(gòu)尺寸等作用下的隧道大體積混凝土的抗裂性進(jìn)行仿真分析，系統(tǒng)評(píng)估混凝土材料性能參數(shù)（熱學(xué)、力學(xué)、變形等）、環(huán)境條件參數(shù)（施工季節(jié)、環(huán)境溫濕度等）、施工工藝參數(shù)[入模溫度、澆筑方式（跳倉(cāng)施工、分段長(zhǎng)度、分層厚度）、模板散熱條件、拆模時(shí)間、保溫保濕方案等]、結(jié)構(gòu)約束等因素對(duì)混凝土收縮開(kāi)裂的定量影響。

（2）隧道大體積混凝土抗裂性能、原材料及施工控制關(guān)鍵指標(biāo)的提出

在抗裂性仿真計(jì)算基礎(chǔ)上，針對(duì)影響結(jié)構(gòu)底板、側(cè)墻和頂板等不同部位開(kāi)裂的主導(dǎo)原因，提出適用于大體積混凝土體積變形、膠材水化熱等抗裂性能控制指標(biāo)。繼而根據(jù)實(shí)際工程混凝土性能要求并結(jié)合以往工程經(jīng)驗(yàn)、相關(guān)規(guī)范、研究文獻(xiàn)中對(duì)影響抗裂性的原材料因素的規(guī)定或研究結(jié)果，結(jié)合工程當(dāng)?shù)鼗蛑苓呍牧锨闆r調(diào)研結(jié)果，提出抗裂混凝土原材料性能控制指標(biāo)?；趯?duì)施工措施影響的定量分析，提出入模溫度、分段長(zhǎng)度、分層厚度、保溫方式等施工控制關(guān)鍵參數(shù)和指標(biāo)。

（3）低溫升、低收縮、高抗裂大體積隧道混凝土制備關(guān)鍵技術(shù)研究

在大摻量礦物摻合料配制技術(shù)研究基礎(chǔ)上，進(jìn)一步采用水化速率和降溫階段收縮協(xié)同調(diào)控技術(shù)、纖維復(fù)合增韌技術(shù)等多種技術(shù)單獨(dú)或復(fù)合使用的途徑配制高抗裂隧道混凝土。一方面，通過(guò)水化熱抑制劑材料對(duì)水泥水化加速期的調(diào)控，降低結(jié)構(gòu)混凝土溫升；另一方面，通過(guò)氧化鎂膨脹劑、氧化鈣-硫鋁酸鈣膨脹劑調(diào)控膨脹材料的膨脹歷程，提高溫降階段的膨脹效能，有效解決傳統(tǒng)膨脹補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)和混凝土溫度及收縮歷程不匹配問(wèn)題。并可以在實(shí)際使用過(guò)程中組合纖維復(fù)合材料進(jìn)行系統(tǒng)應(yīng)用。通過(guò)對(duì)底板、側(cè)墻、頂板不同結(jié)構(gòu)部位高抗裂混凝土的配合比設(shè)計(jì)和制備，采用試驗(yàn)和理論評(píng)估相結(jié)合的方法，研究水化速率和降溫階段收縮協(xié)同調(diào)控技術(shù)對(duì)混凝土收縮驅(qū)動(dòng)力和抗力的影響規(guī)律，同時(shí)測(cè)試混凝土力學(xué)及耐久性能，在綜合考慮各種性能的基礎(chǔ)上，提出明挖隧道混凝土低溫升、低收縮、高抗裂大體積混凝土制備關(guān)鍵技術(shù)，并給出不同隧道結(jié)構(gòu)部位高抗裂混凝土建議配合比以及最優(yōu)抗裂劑材料及組合。

2.2 高抗裂自防水混凝土為主，外防水為輔的主體復(fù)合防水構(gòu)造應(yīng)用研究

（1）不同剛性外防水材料的組合設(shè)計(jì)與應(yīng)用

在高抗裂隧道自防水混凝土基礎(chǔ)上，結(jié)合隧道外防水的作業(yè)面情況，通過(guò)防水砂漿、水泥基滲透結(jié)晶防水涂料、聚合物水泥防水涂料、聚氨酯防水涂料、非固化涂料及高分子瀝青防水卷材等不同材料的單獨(dú)使用、剛-剛結(jié)合、剛-柔結(jié)合的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)與實(shí)體應(yīng)用，通過(guò)固定齡期內(nèi)的滲漏水狀態(tài)進(jìn)行應(yīng)用效果驗(yàn)證，確定最佳外防水層組合形式。

（2）不同外防水組合應(yīng)用施工效果及工藝參數(shù)的研究

在不同剛性外防水材料組合設(shè)計(jì)與實(shí)體應(yīng)用基礎(chǔ)上，從滲漏面積、滲漏部位、滲漏時(shí)間、施工效率、施工成本及滲漏處理便捷性等多方面提煉應(yīng)用效果及不同外防水組合應(yīng)用工藝參數(shù)，并整理最佳組合施工工法或?qū)＠夹g(shù)。

（3）施工工藝對(duì)比研究

針對(duì)不同的外防水材料，對(duì)比分析不同施工工藝的研究，對(duì)于防水涂料類的材料以噴涂及刷涂為主；對(duì)于防水卷材類的材料以熱熔、濕鋪及自粘的形式對(duì)比研究其施工質(zhì)量及效率。

2.3 特殊節(jié)點(diǎn)防水措施及提升優(yōu)化研究

（1）接縫防水材料及構(gòu)造做法提升技術(shù)

基于常見(jiàn)接縫防水材料及構(gòu)造做法造成的滲漏水問(wèn)題，通過(guò)接縫界面處預(yù)灑滲透結(jié)晶防水材料、丁基止水鋼板、可翻轉(zhuǎn)止水鋼板及可滑動(dòng)變形縫等防水材料的組合設(shè)計(jì)與選擇，并結(jié)合施工縫及變形縫接縫形式的變化，提出最優(yōu)的接縫防水材料組合及構(gòu)造做法，并確定各防水材料關(guān)鍵的性能指標(biāo)及施工控制要求。

（2）接縫防水施工工藝優(yōu)化研究

通過(guò)鑿毛處理、殘余廢棄混凝土清理、界面層防水加強(qiáng)、預(yù)埋疏水層及引流管、注漿管等施工措施，優(yōu)化施工工序及工藝，形成最有效防水接縫施工工藝措施。

2.4 隧道運(yùn)營(yíng)階段滲漏水病害處理措施

（1）變形縫及施工縫滲漏水病害處理措施

通過(guò)堵-排結(jié)合的防水對(duì)產(chǎn)生的滲漏水進(jìn)行處理，根據(jù)變形縫及施工縫滲漏發(fā)生的部位，板式結(jié)構(gòu)采用以排為主，以堵為輔的方式，側(cè)墻結(jié)構(gòu)采用以堵為主、以排為輔的方式分別進(jìn)行滲漏水治理的措施。通過(guò)開(kāi)槽引流、設(shè)置疏水層等方式將水引至排水溝或集水坑，采用局部再造防水層的方式堵住變形縫的滲漏。

（2）混凝土結(jié)構(gòu)裂縫無(wú)機(jī)堵漏材料及非注漿材料與技術(shù)的探究

針對(duì)裂縫的寬度及貫穿情況，選擇以無(wú)機(jī)水性滲透結(jié)晶防水材料噴涂、開(kāi)槽快速無(wú)機(jī)堵漏材料封堵、表面丁基膠帶貼補(bǔ)，超細(xì)水泥注漿修補(bǔ)材料等進(jìn)行混凝土裂縫修補(bǔ)材料的對(duì)比優(yōu)選，非注漿堵漏技術(shù)的應(yīng)用，探究無(wú)機(jī)堵漏材料及非注漿工藝的修補(bǔ)堵漏效果，總結(jié)出性價(jià)比最優(yōu)的材料及工藝，并推廣應(yīng)用。

3 結(jié) 語(yǔ)

（1）隧道裂縫控制的重點(diǎn)應(yīng)聚焦到以收縮為主導(dǎo)的非荷載性裂縫，引起隧道混凝土結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生收縮開(kāi)裂的主要原因與其結(jié)構(gòu)尺寸、施工特點(diǎn)、混凝土材料本身等都有一定關(guān)系。

（2）外防水層施工困難，且易老化失效，施工縫及變形縫為主無(wú)有效處理措施，且常規(guī)注漿修補(bǔ)材料耐久性差、工藝可靠性低、復(fù)漏率高是引起外防水及節(jié)點(diǎn)防水失效的關(guān)鍵問(wèn)題。

（3）隧道主體混凝土裂縫控制技術(shù)應(yīng)以高抗裂自防水混凝土為主，外防水為輔的主體復(fù)合防水構(gòu)造應(yīng)用、特殊節(jié)點(diǎn)防水措施提升優(yōu)化研究為主要方向。