隧道襯砌混凝土裂縫原因及處理探究
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摘要：隧道施工中，襯砌混凝土應(yīng)采取合理的工程技術(shù)方案，嚴(yán)格控制好裂縫數(shù)量及其寬度。一般，建筑企業(yè)會借助鋼模板臺車（搭配先進(jìn)的泵送工藝），以便對二次襯砌進(jìn)行規(guī)范作業(yè)。然而，混凝土硬化中形成的裂縫不僅降低了美觀度，同時還給工程質(zhì)量帶來巨大的隱患。根據(jù)筆者多年來的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，本文探討了混凝土裂縫科學(xué)的治理方案。
關(guān)鍵詞：隧道工程；襯砌；裂縫
建筑市場日漸在完善，隧道工程在鐵路、水電、公路以及軌道交通等諸多領(lǐng)域中均有較多的運(yùn)用。襯砌混凝土在完成施工后，極易產(chǎn)生裂縫，出現(xiàn)明顯的質(zhì)量缺陷，影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、耐久性。正因?yàn)榇耍覀冊诨炷潦┕て陂g需提出科學(xué)的防治措施，預(yù)防各種襯砌混凝土裂縫。本文介紹了襯砌混凝土裂縫的類別及其成因，最后提出具體的防治對策。
1裂縫的類型
1.1干縮裂縫。硬化時，混凝土中的水分也會慢慢地蒸發(fā)。凝結(jié)膠體在干燥收縮的情況下，明顯變形。在圍巖、模板的限制下，混凝土發(fā)生變形并形成一種應(yīng)力。如果應(yīng)力值相比于抗拉強(qiáng)度明顯要高，很多情況下會形成一種干縮裂縫。很多情況下，干縮裂縫均為表面性，紋路上沒什么規(guī)律。干縮裂縫受到下列因素的影響：水泥品種、骨料大小以及用量，水灰比、外加劑類別與摻量等。1.2溫度裂縫。水泥水化會釋放較多的熱量，同時在混凝土內(nèi)、表面間出現(xiàn)明顯的溫度梯度，形成一種應(yīng)力。若溫度應(yīng)力＞約束力，那么混凝土將出現(xiàn)溫度裂縫。在每年冬季，裂縫寬度明顯要寬。而到了夏季，裂縫相對要窄。溫度裂縫的產(chǎn)生，受到襯砌厚度以及水泥量的共同影響。1.3荷載變形裂縫。仰拱或是邊墻基礎(chǔ)還留有大量的虛碴。對混凝土進(jìn)行澆筑后，基底出現(xiàn)了不均勻沉降；堵頭板尚未合理固定，脫模時間過早，或外力作用對混凝土造成強(qiáng)烈的撞擊等，均可能引起變形裂縫。1.4施工縫（接茬縫）。在停電或是機(jī)械故障的情況下，澆筑中斷時間明顯要比初凝時間更長。再次繼澆筑時，原混凝土基礎(chǔ)外表尚未做好鑿毛處理，或是未用水進(jìn)行沖洗，未鋪設(shè)水泥砂漿墊層，便直接在原混凝土表面上進(jìn)行澆筑，這就導(dǎo)致新舊混凝土接茬處形成明顯的裂縫。
2混凝土裂縫的預(yù)防措施
2.1溫度裂縫的預(yù)防。溫度裂縫，可以選擇下列措施進(jìn)行預(yù)防：①優(yōu)先考慮礦渣、粉煤灰水泥等常見的低熱水泥。②水泥用量不能高于450kg/m3，控制好用量。③摻入適當(dāng)比例的粉煤灰或是高效減水劑，控制水泥用量，優(yōu)化骨料級配，預(yù)防水化熱。④減小水灰比，最好不高于0.6。⑤優(yōu)化攪拌加工工藝?；谌浼夹g(shù)，創(chuàng)新運(yùn)用二次風(fēng)冷新工藝，對澆筑溫度進(jìn)行有效控制。⑥為增加混凝土拌合物自身的保水性以及流動性，減少水化熱，需延遲熱峰時間。在混凝土中，需要適時地加入一定的外加劑。這種做法，可以增塑或是減水。⑦溫度收縮縫。2.2干縮裂縫的預(yù)防。干縮裂縫，多數(shù)情況下是由水灰比、集料、水泥用量與性能這些因素來決定。預(yù)防措施：①水灰比越高，干縮相對也就越明顯。水灰比，同樣也可能會引起干縮。我們對混凝土進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時，應(yīng)控制好水灰比。必要時，投放適當(dāng)?shù)臏p水劑。②采用收縮量不大的水泥，建議中低熱或是粉煤灰水泥，同時減小用量。③混凝土用水量，切勿高于配合比設(shè)計(jì)所需的用水量，同時控制攪拌與施工配合比。④應(yīng)注重對混凝土做好早期養(yǎng)護(hù)，同時延長養(yǎng)護(hù)時間。若施工時間是在冬季，混凝土最好要延長進(jìn)行保溫，并抹上合適的養(yǎng)護(hù)劑，使其得到周全的養(yǎng)護(hù)。⑤在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)，還要留出一定的收縮縫。2.3荷載變形裂縫的預(yù)防荷載變形裂縫，需考慮下列幾種預(yù)防措施：①在上部結(jié)構(gòu)施工之前，需要對松軟地基做好加固工作。②模板強(qiáng)度、剛度適中，穩(wěn)定支撐，地基受力相對比較均勻。③混凝土澆筑時，地基切勿被水直接地浸泡。
3其他預(yù)防措施
3.1原材料控制。①水泥。各種品牌、規(guī)格和批次的水泥，切勿隨意混用。水泥用量必須得當(dāng)，建議選用普通硅酸鹽水泥。②碎石。結(jié)合泵送管路內(nèi)徑的真實(shí)情形，選擇粒徑相對偏大的碎石。另外，含泥量不能超出1%。針、片狀物，其含量應(yīng)低于15%，且粒徑為5～31.5mm，最大也應(yīng)小于40mm。③砂。那些級配比較合理的中砂，可作為施工的理想選擇，其含泥量要控制在3%以內(nèi)。④水。建議選擇飲用水。⑤摻合料。摻入適當(dāng)?shù)姆勖夯乙约芭蛎泟?，控制好水泥用量?.2混凝土施工工藝控制。對鉆爆參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，運(yùn)用鉆眼開挖技術(shù)，達(dá)到預(yù)期的爆破效果。同時，超欠挖也應(yīng)控制得當(dāng)。隧道開挖斷面，需定期進(jìn)行查驗(yàn)，為襯砌施工創(chuàng)造有力的條件?；炷涟韬?。①計(jì)量裝置，要做好常規(guī)性檢查，按施工配料單作出科學(xué)地計(jì)量。在此基礎(chǔ)上，對砂石料含水率進(jìn)行合理檢測，調(diào)節(jié)拌合所需的用水量。②混凝土施工時，需控制好入模溫度。灌注混凝土。a.對混凝土進(jìn)行運(yùn)輸或是泵送時，要及時加水。b.灌注速度切勿過快，雙側(cè)邊墻必須對稱分層。一般來說，墻、拱交匯處需要暫停1-1.5h。等到邊墻混凝土完全地下沉，才能對拱部混凝土進(jìn)行灌注。③為預(yù)防內(nèi)部微裂縫、減少氣孔，使混凝土保持足夠的密實(shí)度，達(dá)到合格的抗裂性，我們在灌注時還應(yīng)做好振搗工作。
4混凝土裂縫的治理
4.1對細(xì)微裂縫的治理。隧道襯砌混凝土外表，可見明顯的細(xì)微裂縫，但這些裂縫沒有太大的擴(kuò)展性。該類裂縫相對來說比較穩(wěn)定，通常能夠自愈，對結(jié)構(gòu)后期的使用并無嚴(yán)重的影響。故建議：先對裂縫表面進(jìn)行清洗，抹上一層環(huán)氧樹脂漿液，最好2~3遍，使用刮抹料或是調(diào)色料來對混凝土表面進(jìn)行處理，讓他的顏色能夠和周圍襯砌混凝土之間保持相同。4.2處理貫通性裂縫。該種裂縫有明顯的危害，需妥善地治理。順著裂縫方向進(jìn)行開鑿，寬度5cm，深度3cm，形狀為V形。槽內(nèi)建議鉆孔，0.5m/孔，深度=襯砌厚度的50%（或2/3）。一般，深度不低于15cm，很少直接透過整個襯砌，防止跑漿。使用水沖來對雜物粉塵進(jìn)行清洗，在孔內(nèi)直接插入10mm長度的壓漿管，同時借助環(huán)氧樹脂水泥漿來對灰砂進(jìn)行錨固，做好壓實(shí)抹光工作。樹脂砂漿配比：環(huán)氧：水泥：細(xì)砂：乙二胺：二丁酯=1：1.6：3.2：0.1：0.12。乙二胺是比較好用的固化劑，稀釋劑可以改用二丁酯，以0.15～0.2MPa壓力成功地對雙液漿或是環(huán)氧樹脂漿液進(jìn)行壓入。最后，根據(jù)壓力水來對壓漿效果進(jìn)行檢查，裂縫外表要做好刮抹以及調(diào)色處理。4.3治理密集裂縫。襯砌背后由于空洞或是襯砌厚度過小，可能形成密集裂縫。此時，應(yīng)當(dāng)對防水、地層做好加固處理。順著裂縫雙側(cè)，進(jìn)行交叉布點(diǎn)，間隔距離為1.2～1.5m，方槽尺寸10cm×10cm、深約5cm。接著開始鉆孔，工具為風(fēng)動鑿巖機(jī)?？咨?m，并利用WDT25注漿錨桿進(jìn)行操作。水灰比調(diào)至1：1，灰砂比1：（3～5），注漿順序?yàn)橄壬虾笙隆?/p>
5結(jié)語
隧道裂縫受到多個因素的限制，對隧道結(jié)構(gòu)的破壞程度也有很大區(qū)別。正因?yàn)榇?，要酌情采取合理的解決措施。裂縫除了會影響隧道的日常使用，降低滲透阻力外，同時也會腐蝕結(jié)構(gòu)中的鋼筋，使混凝土嚴(yán)重地碳化，影響材料自身的耐久性，降低承載能力。在隧道工程中，裂縫是襯砌結(jié)構(gòu)比較普遍的情形。施工中，需選擇合適的處理方案，延緩裂縫的形成，確保隧道結(jié)構(gòu)的安全性與平穩(wěn)性。
參考文獻(xiàn)
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作者:張永福 單位:上海建科工程咨詢有限公司
