摘 要：在山嶺隧道施工中,二次襯砌混凝土裂縫成為帶有一定普遍性的質(zhì)量問題。文章針對(duì)混凝土裂縫產(chǎn)生的原因,提出裂縫的預(yù)防和治理方法,對(duì)提高混凝土襯砌施工水平有借鑒意義。
關(guān)鍵詞：隧道施工 混凝土裂縫 原因分析 防治
隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,山嶺地區(qū)新建公（鐵）路越來越多,隧道工程所占的比例逐步增大。隧道二次襯砌施工普遍采用整體式鋼模板臺(tái)車、泵送混凝土施工工藝,但混凝土硬化過程中產(chǎn)生的裂縫不僅影響了美觀,還給工程質(zhì)量留下了隱患。施工中必須采取合理的工程技術(shù)措施,控制和減少混凝土中裂縫的數(shù)量和寬度。本文分析了混凝土裂縫產(chǎn)生的原因,提出了緩解裂縫產(chǎn)生的措施,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：干縮裂縫、溫度裂縫、外荷載作用產(chǎn)生的變形裂縫、施工縫處理不當(dāng)引起的接茬縫等。
1.1 干縮裂縫
混凝土在硬化過程中水分逐漸蒸發(fā)散失,使水泥石中的凝結(jié)膠體干燥收縮產(chǎn)生變形,由于受到圍巖和模板的約束,變形產(chǎn)生應(yīng)力,當(dāng)應(yīng)力值超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí),就會(huì)出現(xiàn)干縮裂縫。干縮裂縫多為表面性的,走向沒有規(guī)律。影響混凝土干縮裂縫的因素主要有：水泥品種、用量及水灰比,骨料的大小和級(jí)配,外加劑品種和摻量。
1.2 溫度裂縫
水泥水化過程中產(chǎn)生大量的熱量,在混凝土內(nèi)部和表面間形成溫度梯度而產(chǎn)生應(yīng)力,當(dāng)溫度應(yīng)力超過混凝土內(nèi)外的約束力時(shí),就會(huì)產(chǎn)生溫度裂縫。裂縫寬度冬季較寬,夏季較窄。溫度裂縫的產(chǎn)生與二次襯砌混凝土的厚度及水泥的品種、用量有關(guān)。
1.3 荷載變形裂縫
仰拱和邊墻基礎(chǔ)的虛碴未清理干凈,混凝土澆筑后,基底產(chǎn)生不均勻沉降；模板臺(tái)車或堵頭板沒有固定牢固,以及過早脫模,或脫模時(shí)混凝土受到較大的外力撞擊等都容易產(chǎn)生變形裂縫。荷載變形裂縫在隧道襯砌混凝土病害中占有的比例逐年增大,已經(jīng)引起了廣大工程技術(shù)人員的重視。
1.4 施工縫（接茬縫）
施工過程中由于停電、機(jī)械故障等原因迫使混凝土澆筑中斷時(shí)間超過混凝土的初凝時(shí)間,繼續(xù)澆筑混凝土?xí)r,原有的混凝土基礎(chǔ)表面沒有進(jìn)行鑿毛處理,或者鑿毛后沒有用水沖洗干凈,也沒有鋪水泥砂漿墊層,就在原混凝土表面澆筑混凝土,致使新舊混凝土接茬間出現(xiàn)裂縫。
2. 裂縫形成的原因分析
混凝土裂縫形成的原因非常復(fù)雜,往往是多種不利因素綜合作用的結(jié)果。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì),施工不規(guī)范造成的混凝土裂縫占80%左右,材料質(zhì)量差或配合比不合理產(chǎn)生的裂縫占15%左右,設(shè)計(jì)不當(dāng)引起的裂縫可能占5%。
2.1 設(shè)計(jì)粗糙,建設(shè)、監(jiān)理單位工作隨意性大
由于多方面的原因,勘察設(shè)計(jì)單位無法深入地開展地質(zhì)勘探工作,隧道圍巖類別評(píng)價(jià)及支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺乏科學(xué)依據(jù),帶有一定的盲目性。個(gè)別建設(shè)單位限于自身管理和專業(yè)技術(shù)水平的欠缺,任意變更原設(shè)計(jì)。少數(shù)工程由業(yè)主的內(nèi)部人員組成監(jiān)理機(jī)構(gòu),監(jiān)理工作失去了獨(dú)立性。隨著建筑市場(chǎng)的規(guī)范,這些問題會(huì)逐步得到解決。
2.2 施工工藝或現(xiàn)場(chǎng)操作不規(guī)范
a. 隧道開挖成型差,襯砌混凝土厚度嚴(yán)重不均勻；欠挖或初期支護(hù)侵入襯砌限界,造成襯砌混凝土厚度不足。個(gè)別隧道襯砌混凝土背后存在脫空現(xiàn)象。
b. 未開展監(jiān)控量測(cè)工作,僅憑經(jīng)驗(yàn)來確定二次襯砌的施作時(shí)間,安全可靠性差,造成二次襯砌超設(shè)計(jì)荷載承受圍巖壓力。
c. 混凝土生產(chǎn)時(shí)原材料計(jì)量誤差大,尤其外加劑的摻加隨意性大,沒有根據(jù)砂、石料的實(shí)際含水率及時(shí)調(diào)整施工用水量,造成混凝土水灰比增大。在混凝土運(yùn)輸及泵送過程中加水的現(xiàn)象也比較普遍。
d. 采用整體式鋼模板臺(tái)車施工,混凝土澆筑時(shí)不振搗或漏振,混凝土均質(zhì)性差。
e. 盲目追求施工進(jìn)度,隨意提前脫模時(shí)間,使低強(qiáng)度混凝土過量承受荷載,破壞了混凝土結(jié)構(gòu)。脫模后沒有進(jìn)行混凝土的潮濕養(yǎng)護(hù)。
f. 夏季施工時(shí)砂、石料露天堆放,無切實(shí)有效的降溫措施,混凝土入模溫度高。冬期施工時(shí)采取的防寒保溫措施不力。
2.3 原材料質(zhì)量差、配合比設(shè)計(jì)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、砂級(jí)配差,含泥量超標(biāo),碎石中石粉含量大,針、片狀物過多,影響了水泥與骨料的膠結(jié)。
進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí),忽視水泥用量增多對(duì)混凝土品質(zhì)的影響,錯(cuò)誤認(rèn)為水泥用量越多,混凝土強(qiáng)度越高。對(duì)摻合料和外加劑的選用缺乏專業(yè)技術(shù)人員的指導(dǎo),往往達(dá)不到預(yù)期的效果。
關(guān)鍵詞：隧道施工 混凝土裂縫 原因分析 防治
隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,山嶺地區(qū)新建公（鐵）路越來越多,隧道工程所占的比例逐步增大。隧道二次襯砌施工普遍采用整體式鋼模板臺(tái)車、泵送混凝土施工工藝,但混凝土硬化過程中產(chǎn)生的裂縫不僅影響了美觀,還給工程質(zhì)量留下了隱患。施工中必須采取合理的工程技術(shù)措施,控制和減少混凝土中裂縫的數(shù)量和寬度。本文分析了混凝土裂縫產(chǎn)生的原因,提出了緩解裂縫產(chǎn)生的措施,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：干縮裂縫、溫度裂縫、外荷載作用產(chǎn)生的變形裂縫、施工縫處理不當(dāng)引起的接茬縫等。
1.1 干縮裂縫
混凝土在硬化過程中水分逐漸蒸發(fā)散失,使水泥石中的凝結(jié)膠體干燥收縮產(chǎn)生變形,由于受到圍巖和模板的約束,變形產(chǎn)生應(yīng)力,當(dāng)應(yīng)力值超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí),就會(huì)出現(xiàn)干縮裂縫。干縮裂縫多為表面性的,走向沒有規(guī)律。影響混凝土干縮裂縫的因素主要有：水泥品種、用量及水灰比,骨料的大小和級(jí)配,外加劑品種和摻量。
1.2 溫度裂縫
水泥水化過程中產(chǎn)生大量的熱量,在混凝土內(nèi)部和表面間形成溫度梯度而產(chǎn)生應(yīng)力,當(dāng)溫度應(yīng)力超過混凝土內(nèi)外的約束力時(shí),就會(huì)產(chǎn)生溫度裂縫。裂縫寬度冬季較寬,夏季較窄。溫度裂縫的產(chǎn)生與二次襯砌混凝土的厚度及水泥的品種、用量有關(guān)。
1.3 荷載變形裂縫
仰拱和邊墻基礎(chǔ)的虛碴未清理干凈,混凝土澆筑后,基底產(chǎn)生不均勻沉降；模板臺(tái)車或堵頭板沒有固定牢固,以及過早脫模,或脫模時(shí)混凝土受到較大的外力撞擊等都容易產(chǎn)生變形裂縫。荷載變形裂縫在隧道襯砌混凝土病害中占有的比例逐年增大,已經(jīng)引起了廣大工程技術(shù)人員的重視。
1.4 施工縫（接茬縫）
施工過程中由于停電、機(jī)械故障等原因迫使混凝土澆筑中斷時(shí)間超過混凝土的初凝時(shí)間,繼續(xù)澆筑混凝土?xí)r,原有的混凝土基礎(chǔ)表面沒有進(jìn)行鑿毛處理,或者鑿毛后沒有用水沖洗干凈,也沒有鋪水泥砂漿墊層,就在原混凝土表面澆筑混凝土,致使新舊混凝土接茬間出現(xiàn)裂縫。
2. 裂縫形成的原因分析
混凝土裂縫形成的原因非常復(fù)雜,往往是多種不利因素綜合作用的結(jié)果。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì),施工不規(guī)范造成的混凝土裂縫占80%左右,材料質(zhì)量差或配合比不合理產(chǎn)生的裂縫占15%左右,設(shè)計(jì)不當(dāng)引起的裂縫可能占5%。
2.1 設(shè)計(jì)粗糙,建設(shè)、監(jiān)理單位工作隨意性大
由于多方面的原因,勘察設(shè)計(jì)單位無法深入地開展地質(zhì)勘探工作,隧道圍巖類別評(píng)價(jià)及支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺乏科學(xué)依據(jù),帶有一定的盲目性。個(gè)別建設(shè)單位限于自身管理和專業(yè)技術(shù)水平的欠缺,任意變更原設(shè)計(jì)。少數(shù)工程由業(yè)主的內(nèi)部人員組成監(jiān)理機(jī)構(gòu),監(jiān)理工作失去了獨(dú)立性。隨著建筑市場(chǎng)的規(guī)范,這些問題會(huì)逐步得到解決。
2.2 施工工藝或現(xiàn)場(chǎng)操作不規(guī)范
a. 隧道開挖成型差,襯砌混凝土厚度嚴(yán)重不均勻；欠挖或初期支護(hù)侵入襯砌限界,造成襯砌混凝土厚度不足。個(gè)別隧道襯砌混凝土背后存在脫空現(xiàn)象。
b. 未開展監(jiān)控量測(cè)工作,僅憑經(jīng)驗(yàn)來確定二次襯砌的施作時(shí)間,安全可靠性差,造成二次襯砌超設(shè)計(jì)荷載承受圍巖壓力。
c. 混凝土生產(chǎn)時(shí)原材料計(jì)量誤差大,尤其外加劑的摻加隨意性大,沒有根據(jù)砂、石料的實(shí)際含水率及時(shí)調(diào)整施工用水量,造成混凝土水灰比增大。在混凝土運(yùn)輸及泵送過程中加水的現(xiàn)象也比較普遍。
d. 采用整體式鋼模板臺(tái)車施工,混凝土澆筑時(shí)不振搗或漏振,混凝土均質(zhì)性差。
e. 盲目追求施工進(jìn)度,隨意提前脫模時(shí)間,使低強(qiáng)度混凝土過量承受荷載,破壞了混凝土結(jié)構(gòu)。脫模后沒有進(jìn)行混凝土的潮濕養(yǎng)護(hù)。
f. 夏季施工時(shí)砂、石料露天堆放,無切實(shí)有效的降溫措施,混凝土入模溫度高。冬期施工時(shí)采取的防寒保溫措施不力。
2.3 原材料質(zhì)量差、配合比設(shè)計(jì)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、砂級(jí)配差,含泥量超標(biāo),碎石中石粉含量大,針、片狀物過多,影響了水泥與骨料的膠結(jié)。
進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí),忽視水泥用量增多對(duì)混凝土品質(zhì)的影響,錯(cuò)誤認(rèn)為水泥用量越多,混凝土強(qiáng)度越高。對(duì)摻合料和外加劑的選用缺乏專業(yè)技術(shù)人員的指導(dǎo),往往達(dá)不到預(yù)期的效果。