二次襯砌的開裂與治理方案

1、二次襯砌的開裂與治理方案這里所指的開裂是指在施工工程中， 不是因外力而造成的 開裂。而是由于溫度收縮和干燥收縮而產(chǎn)生的開裂。這些在 施工過程中產(chǎn)生的開裂有時(shí)是很難避免的。一般說，隧道襯砌是由拱或環(huán)形構(gòu)造為主體的受壓構(gòu)件構(gòu) 成的，因此，預(yù)計(jì)不是因荷載而產(chǎn)生的開裂，在設(shè)計(jì)階段一 般都不采取防止開裂的對(duì)策。但是，即使在沒有外力作用的 條件下， 襯砌因全周的外緣與噴混凝土接觸， 變形受到約束， 約束了混凝土的溫度收縮和干燥收縮，有時(shí)也會(huì)產(chǎn)生拉伸開 裂。襯砌施工，是在狹小的空間內(nèi)進(jìn)行的，灌注和搗固等作 業(yè)是不容易的，如果施工不慎就會(huì)產(chǎn)生開裂或缺陷。這些開裂， 因混凝土中一般都不配置鋼筋， 如果產(chǎn)生開裂

2、擴(kuò)大、劣化，呈三維狀態(tài)時(shí)，就可能造成剝落、掉塊。因此， 設(shè)計(jì)時(shí)或施工時(shí)要盡量避免這樣的開裂發(fā)生。 混凝 土襯砌會(huì)因材料、 環(huán)境、施工等原因而產(chǎn)生各種各樣的開裂。 不管何種原因，都要采取對(duì)策，來減少或控制開裂的發(fā)生。1）因材料、環(huán)境的開裂混凝土襯砌中發(fā)生的開裂因約束溫度收縮及干燥收縮而 產(chǎn)生的開裂模式示于圖 1模式的開裂易在拱頂部附近及拱下部范圍內(nèi)發(fā)生，大約沿隧道縱向呈直線分布。模式的開裂是與隧道縱向成直角方向分布的，易在起拱線和變斷面處附近，幾乎以規(guī)則的間隔產(chǎn)生的，但也有沿隧 道全周發(fā)生的。模式是在施工縫附近，沿隧道縱向發(fā)生的，長度比較短， 間隔規(guī)則。模式是隨機(jī)方向的開裂或呈龜甲狀或網(wǎng)目狀分布

3、，易于在拱部發(fā)生。這些模式的開裂，也有貫通整個(gè)襯砌厚度的。 在模式的 開裂中，有與游離石灰不同的膠狀物析出時(shí)，可能懷疑是堿 性骨料反應(yīng)所致。這些開裂都是伴隨溫度收縮和干燥收縮而產(chǎn)生的。 但幾乎 都達(dá)不到顯著損傷襯砌功能的程度，從防水和耐久性角度 看，如有貫通的開裂或形成三維交差的開裂有可能掉塊的場 合，就應(yīng)該采取對(duì)策。主要對(duì)策是重新選擇材料和配比，以及緩和約束收縮變形的措施。2）因施工方法 產(chǎn)生的開裂模式示于圖 2圖2起因施工的開裂模式模式的開裂是在施工縫附近，沿已灌注好的混凝土的上部的模板接觸面，因安裝或拆除模板時(shí)的過大壓力而發(fā)生的。模式是在盾構(gòu)襯砌中發(fā)生的。模式的開裂是沿水平方向或混凝土流

4、的方向分布的，易在搗固難的拱上半部或在灌注中斷的界面上發(fā)生。模式是在混凝土表面不易發(fā)現(xiàn)而在斷面內(nèi)部的局部發(fā) 生的，是因模板下沉或模板與混凝土附著不良等原因造成 的。防止上述開裂的方法與途徑有：1）混凝土材料（1）一般山嶺隧道的襯砌混凝土多采用波特蘭水泥。為了 控制起因于水泥的水化熱的溫度收縮引起的開裂，在可選擇 的水泥中，應(yīng)盡量采用水化熱小的水泥。 如中熱波特蘭水泥、 低熱波特蘭水泥、高爐水泥等。也開發(fā)出添加混合劑的三成 分的水泥。一般說，襯砌 厚度在 2050cm 左右，是比較薄 的，采用低水化熱的水泥， 對(duì)大體積混凝土沒有顯著的效果， 但在一定程度上能夠降低開裂的發(fā)生。采用低發(fā)熱水泥的混凝

5、土， 一次強(qiáng)度比普通波特蘭水泥發(fā) 現(xiàn)較遲，應(yīng)對(duì)拆模時(shí)期進(jìn)行研究。（2）高爐礦碴微粉末具有延緩水化熱發(fā)生速度的效果，品 質(zhì)好的粉煤灰有水化熱小的特點(diǎn)。同時(shí)也可利用特殊的水化 熱控制劑來控制溫度上升速度和溫度上升量。2）混凝土配比混凝土的發(fā)熱量與單位水泥量成正比。單位用水量小，能夠 降低干燥收縮。因此，為降低混凝土溫度上升和干燥收縮、 降低開裂，應(yīng)盡可能地采用單位水泥量、單位用水量，來確 定配比。3）混凝土養(yǎng)生隧道洞內(nèi)，除洞口外一般濕度比較高，溫度也比較穩(wěn)定。 沒有日照作用，也幾乎不受風(fēng)的影響。因此隧道內(nèi)保持有適 合混凝土養(yǎng)生的濕潤狀態(tài)，一般不需要附加的養(yǎng)生。但是， 隧道貫通后的通風(fēng)等使環(huán)境發(fā)生變

6、化的場合，應(yīng)設(shè)置防風(fēng)板 等。在因溫度應(yīng)力而發(fā)生開裂的場合， 應(yīng)根據(jù)條件， 采取措施使混凝土構(gòu)件內(nèi)外的溫度差不要過大，使構(gòu)件的溫度下降速 度和干燥收縮不要過大。如設(shè)置養(yǎng)生門或在灌注區(qū)間的前后 覆蓋養(yǎng)生板等。4）設(shè)置隔離層 山嶺隧道一般都使噴混凝土和襯砌間分離， 不約束襯砌的 收縮變形，這已為實(shí)踐所證實(shí)。一般說，要設(shè)置降低背后約 束材，但有漏水的場合，最好設(shè)置防水材。此對(duì)策，雖然不 能夠完全控制溫度及干燥收縮引起的開裂，但可以極大地減 少開裂。因此，以降低混凝土開裂為目的，在噴混凝土和襯 砌間采用的降低背后約束材，應(yīng)確保其品質(zhì)。采用防水板的場合，防水板可以起到背后約束材的作用， 通常就不使用背后約束材。背后約束材的施工方法有張掛法 和噴射法。一般采用張掛法。降低背后約束的板應(yīng)富有變形跟蹤性和柔軟性， 施工時(shí)不 能破損。但是，背后約束用的板，主要是防止在混凝土灌注 后早期發(fā)生的溫度收縮和干燥收縮引起的開裂，因此并不要 求板的連續(xù)性和長期的耐久性。背后約束用的板，使用一次 階段采用厚 0.2mm 的薄的聚氯乙烯板， 但最近為確實(shí)地防止 開裂開始采用厚一些的板， 如 0.4mm 的 EVA