隧道襯砌混凝土裂縫原因分析與防治標(biāo)準(zhǔn)版

1、輸水隧道二襯混凝土裂縫原因分析與防治摘要:在遼寧大伙房輸水隧道施工中,二次襯砌混凝土裂縫成為帶有一定普遍性的質(zhì)量問(wèn)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)提升混凝土襯砌施工水平有借鑒意義.關(guān)鍵詞：隧道二襯；混凝土裂縫；原因分析；防治隧道二次襯砌施工普遍采用整體式鋼模板臺(tái)車(chē)、泵送混凝土施工工藝,但混凝土硬化過(guò)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)舉措,限制和減少混凝土中裂縫的數(shù)量和寬度.1裂縫的類(lèi)型1.1 干縮裂縫混凝土在硬化過(guò)程中水分逐漸蒸發(fā)散失,使水泥石中的凝結(jié)膠體枯燥收縮產(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)

2、力值超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí),就會(huì)出現(xiàn)干縮裂縫.干縮裂縫多為外表性的,紋理較細(xì)小,走向沒(méi)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(guò)程中產(chǎn)生大量的熱量,在混凝土內(nèi)部和外表間形成溫度梯度而產(chǎn)生應(yīng)力,當(dāng)溫度應(yīng)力超過(guò)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 荷載變形裂縫地質(zhì)原因或防水設(shè)施處理不當(dāng),圍巖沉降產(chǎn)生荷載；仰拱和邊墻根底的虛硝未清理干凈,混凝土澆筑后,基底產(chǎn)生不均勻沉降；模板臺(tái)車(chē)或堵頭板沒(méi)有固定牢固,以及過(guò)早脫模,或脫模時(shí)

3、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)引起了廣闊工程技術(shù)人員的重視.1.4 施工縫接茬縫施工過(guò)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(guò)混凝土的初凝時(shí)間,繼續(xù)澆筑混凝土?xí)r,原有的混凝土根底外表沒(méi)有進(jìn)行鑿毛處理,或者鑿毛后沒(méi)有用水沖洗干凈,也沒(méi)有鋪水泥砂漿墊層,就在原混凝土外表澆筑混凝土,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(wú)法深入地開(kāi)展地質(zhì)勘探工作,隧道圍巖類(lèi)別評(píng)價(jià)及支護(hù)結(jié)構(gòu)等級(jí)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

4、自身治理和專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平的欠缺,任意變更原設(shè)計(jì).2.2 施工工藝或現(xiàn)場(chǎng)操作不標(biāo)準(zhǔn)隧道開(kāi)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缺乏.個(gè)別隧道襯砌混凝土背后存在脫空、防水處理不當(dāng)、防水板破漏等現(xiàn)象；未開(kāi)展監(jiān)控量測(cè)工作或量測(cè)走與形式僅憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定二次襯砌的施作時(shí)間,平安可靠性差,造成二次襯砌超設(shè)計(jì)荷載承受?chē)鷰r壓力；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(méi)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(guò)程中加水的現(xiàn)象也比擬普遍；采用整體式鋼模板臺(tái)車(chē)施工,混凝土澆筑時(shí)不振搗或漏振,混凝土均質(zhì)性差；盲目追求

5、施工進(jìn)度,隨意提前脫模時(shí)間,使低強(qiáng)度混凝土過(guò)量承受荷載,破壞了混凝土結(jié)構(gòu).脫模后沒(méi)有進(jìn)行混凝土的潮濕養(yǎng)護(hù)；夏季施工時(shí)砂、石料露天堆放,無(wú)切實(shí)有效的降溫舉措,混凝土入模溫度高.冬期施工時(shí)采取的防寒保溫舉措不力.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(guò)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),無(wú)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(zhuān)業(yè)技術(shù)人員的指導(dǎo),往往達(dá)不到預(yù)期的效果.3混凝土裂縫的治理3.1 細(xì)微裂縫隧道襯砌混凝土外表常出現(xiàn)

6、一些沒(méi)有擴(kuò)展性的細(xì)微裂縫,這種裂縫是穩(wěn)定的,一般可自愈,不會(huì)影響結(jié)構(gòu)的使用和耐久性.從美觀考慮,可先清洗干凈裂縫外表,然后涂刷環(huán)氧樹(shù)脂漿液二至三遍,最后用刮抹料、調(diào)色料處理混凝土外表,使其顏色與周?chē)r砌混凝土顏色一致.3.2 貫穿性裂縫貫穿性裂縫的危害較大,必須采取有效的治理方法.沿裂縫方向鑿成寬5cm、A3c3cm的V形梢,在梢內(nèi)騎縫每隔0.5m鉆一孔,孔深為襯砌厚度的1/2或2/3,一般不少于15cm,并不得穿透襯砌以防跑漿.用清水沖洗干凈梢內(nèi)的雜物及粉塵,在孔內(nèi)插入.10的壓漿管,利用環(huán)氧樹(shù)脂水泥砂漿錨固,用灰刀將砂漿壓實(shí)抹光.環(huán)氧樹(shù)脂砂漿配比,環(huán)氧樹(shù)脂：水泥:細(xì)砂:乙二胺：二丁酯=1:

7、1.6:3.2:0.1:0.12其中乙二胺是固化齊L二丁酯是稀釋劑.待環(huán)氧樹(shù)脂砂漿有一定的強(qiáng)度后,以0.15MPa0.2MPa壓力壓入水泥-水玻璃漿液或環(huán)氧樹(shù)脂漿液.壓漿結(jié)束后在0.2MPa壓力下壓水檢查壓漿效果.裂縫外表用刮抹料和調(diào)色料處理.3.3 密集裂縫襯砌背后有空洞或襯砌厚度缺乏引起的密集裂縫,必須進(jìn)行防水和地層加固處理.沿裂縫兩側(cè)每隔1.2m1.5m交錯(cuò)布點(diǎn),鑿成10cmX10cm大小深5cm的方梢用風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)鉆孔,孔深3m,安裝.600mm中空注漿鋼花管,注入純水泥漿,水灰比1:1,施工時(shí)由下往上逐級(jí)注漿,注漿壓力以0.6MPa1.0MPa為宜.注漿結(jié)束后,另鑿新孔在0.8MPa1

8、.2MPa壓力下壓入純水泥漿檢查注漿效果,當(dāng)?shù)竭_(dá)規(guī)定壓力而砂漿壓不進(jìn)時(shí),即認(rèn)為已經(jīng)注滿.注漿24h后用環(huán)氧樹(shù)脂砂漿抹平方梢,外表用刮抹料和調(diào)色料處理.4預(yù)防或緩解混凝土裂縫的舉措4.1 提升設(shè)計(jì)精度同時(shí)增強(qiáng)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作增強(qiáng)工程前期地質(zhì)工作,為設(shè)計(jì)提供詳盡的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)勘探資料,提升設(shè)計(jì)的質(zhì)量、同時(shí)在施工中增強(qiáng)做好超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作,為不良地址段提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)根底.4.2 把好材料進(jìn)場(chǎng)關(guān),嚴(yán)格限制原材料的質(zhì)量和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)4.2.1 水泥施工現(xiàn)場(chǎng)多使用普通硅酸鹽水泥,但應(yīng)盡量減少單位水泥用量.不同品牌、不同規(guī)格、不同批次的水泥不能混用.4.2.2 碎石根據(jù)泵送管路的內(nèi)徑,盡可能選用較大粒徑的

9、碎石.嚴(yán)格限制含泥量W1%t、片狀物含量W15%粒徑以531.5mm為宜,最大不超過(guò)40mm.4.2.3 砂采用級(jí)配良好的中砂,細(xì)度模數(shù)應(yīng)為3.02.3粒徑小于0.315mm的顆粒含量所占比例宜為1520%嚴(yán)格限制含泥量在3%以?xún)?nèi).為方便混凝土的運(yùn)輸、泵送和澆筑,砂率取35%45%.4.2.4 水最好選用飲用水.當(dāng)采用其他水源時(shí),應(yīng)按國(guó)家現(xiàn)行?硅拌合用水標(biāo)準(zhǔn)?JGJ63臚規(guī)定進(jìn)行檢驗(yàn),PH值應(yīng)大于4.水灰比越大,混凝土的枯燥收縮越大.嚴(yán)格限制泵送混凝土的用水量是減少裂縫的根本舉措.施工中水灰比在0.450.55之間,混凝土入泵塌落度限制在12受cm.4.2.5 摻合料.推廣摻加粉煤灰和膨脹劑的

10、雙摻技術(shù),等量替代水泥,以減少水泥用量.對(duì)強(qiáng)度等級(jí)C25以下的混凝土,粉煤灰摻量一般為水泥用量的10%15%,膨脹劑摻量為水泥用量的8%12%,具體摻量需經(jīng)試驗(yàn)確定4.2.6 外加劑.高效減水劑能夠有效減少拌合用水,降低水化熱,延緩水化熱釋放速度,從而減少溫度裂縫,但摻量過(guò)多,會(huì)引起混凝土的腫脹和開(kāi)裂.施工時(shí)必須慎重選擇外加劑的品種和摻量.4.3 嚴(yán)格混凝土施工工藝a.提升鉆眼技術(shù)水平,優(yōu)化鉆爆參數(shù),提升光面爆破效果,增強(qiáng)隧道開(kāi)挖斷面檢測(cè)嚴(yán)格限制超欠挖,為襯砌施工創(chuàng)造良好的條件.b.增強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)工作,嚴(yán)格限制二襯施做時(shí)間.二次襯砌施作,應(yīng)在圍巖和初期支護(hù)變形根本穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行.當(dāng)圍巖變形較大、流變特性明顯,需提前進(jìn)行二次襯砌時(shí),必須對(duì)初期支護(hù)或襯砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行增強(qiáng).c.混凝土的拌合：嚴(yán)格按施工配料單計(jì)量,定期檢查校正計(jì)量裝輅.增強(qiáng)砂石料含水率檢測(cè),及時(shí)調(diào)整拌合用水量.限制混凝土的入模溫度.夏季施工時(shí),當(dāng)氣溫高于32c時(shí),砂石料、攪拌機(jī)應(yīng)搭設(shè)遮陽(yáng)棚,用冷水沖洗碎石降溫