隧道襯砌混凝土裂縫的成因與防治

1、PAGE PAGE 7隧道襯砌混凝土裂縫的成因與防治在山嶺隧道道施工中中,二次襯襯砌混凝凝土裂縫縫成為帶帶有一定定普遍性性的質(zhì)量量問題。文文章針對(duì)對(duì)混凝土土裂縫產(chǎn)產(chǎn)生的原原因,提出裂裂縫的預(yù)預(yù)防和治治理方法法,對(duì)提高高混凝土土襯砌施施工水平平有借鑒鑒意義。隧道施工混混凝土裂裂縫原因因分析防防治隨著著國(guó)民經(jīng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)發(fā)展,山嶺地地區(qū)新建建公（鐵鐵）路越越來越多多,隧道工工程所占占的比例例逐步增增大。隧隧道二次次襯砌施施工普遍遍采用整整體式鋼鋼模板臺(tái)臺(tái)車、泵泵送混凝凝土施工工工藝,但混凝凝土硬化化過程中中產(chǎn)生的的裂縫不不僅影響響了美觀觀,還給工工程質(zhì)量量留下了了隱患。施施工中必必須采取取合理的的工程

2、技技術(shù)措施施,控制和和減少混混凝土中中裂縫的的數(shù)量和和寬度。本本文分析析了混凝凝土裂縫縫產(chǎn)生的的原因,提出了了緩解裂裂縫產(chǎn)生生的措施施,并介紹紹了幾種種常見的的裂縫治治理方法法。1裂縫的的類型隧隧道襯砌砌混凝土土裂縫類類型主要要有：干干縮裂縫縫、溫度度裂縫、外外荷載作作用產(chǎn)生生的變形形裂縫、施施工縫處處理不當(dāng)當(dāng)引起的的接茬縫縫等。1.1干縮裂裂縫混凝凝土在硬硬化過程程中水分分逐漸蒸蒸發(fā)散失失,使水泥泥石中的的凝結(jié)膠膠體干燥燥收縮產(chǎn)產(chǎn)生變形形,由于受受到圍巖巖和模板板的約束束,變形產(chǎn)產(chǎn)生應(yīng)力力,當(dāng)應(yīng)力力值超過過混凝土土的抗拉拉強(qiáng)度時(shí)時(shí),就會(huì)出出現(xiàn)干縮縮裂縫。干干縮裂縫縫多為表表面性的的,走向沒沒

3、有規(guī)律律。影響響混凝土土干縮裂裂縫的因因素主要要有：水水泥品種種、用量量及水灰灰比,骨料的的大小和和級(jí)配,外加劑劑品種和和摻量。1.2溫度裂裂縫水泥泥水化過過程中產(chǎn)產(chǎn)生大量量的熱量量,在混凝凝土內(nèi)部部和表面面間形成成溫度梯梯度而產(chǎn)產(chǎn)生應(yīng)力力,當(dāng)溫度度應(yīng)力超超過混凝凝土內(nèi)外外的約束束力時(shí),就會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生溫度度裂縫。裂裂縫寬度度冬季較較寬,夏季較較窄。溫溫度裂縫縫的產(chǎn)生生與二次次襯砌混混凝土的的厚度及及水泥的的品種、用用量有關(guān)關(guān)。1.3荷載變變形裂縫縫仰拱和和邊墻基基礎(chǔ)的虛虛碴未清清理干凈凈,混凝土土澆筑后后,基底產(chǎn)產(chǎn)生不均均勻沉降降；模板板臺(tái)車或或堵頭板板沒有固固定牢固固,以及過過早脫模模,或脫模模

4、時(shí)混凝凝土受到到較大的的外力撞撞擊等都都容易產(chǎn)產(chǎn)生變形形裂縫。荷荷載變形形裂縫在在隧道襯襯砌混凝凝土病害害中占有有的比例例逐年增增大,已經(jīng)引引起了廣廣大工程程技術(shù)人人員的重重視。1.4施工縫縫（接茬茬縫）施施工過程程中由于于停電、機(jī)機(jī)械故障障等原因因迫使混混凝土澆澆筑中斷斷時(shí)間超超過混凝凝土的初初凝時(shí)間間,繼續(xù)澆澆筑混凝凝土?xí)r,原有的的混凝土土基礎(chǔ)表表面沒有有進(jìn)行鑿鑿毛處理理,或者鑿鑿毛后沒沒有用水水沖洗干干凈,也沒有有鋪水泥泥砂漿墊墊層,就在原原混凝土土表面澆澆筑混凝凝土,致使新新舊混凝凝土接茬茬間出現(xiàn)現(xiàn)裂縫。2裂縫形形成的原原因分析析混凝土土裂縫形形成的原原因非常常復(fù)雜,往往是是多種不不利

5、因素素綜合作作用的結(jié)結(jié)果。據(jù)據(jù)有關(guān)統(tǒng)統(tǒng)計(jì),施工不不規(guī)范造造成的混混凝土裂裂縫占80%左右,材料質(zhì)質(zhì)量差或或配合比比不合理理產(chǎn)生的的裂縫占占15%左右,設(shè)計(jì)不不當(dāng)引起起的裂縫縫可能占占5%。2.1設(shè)計(jì)粗粗糙,建設(shè)、監(jiān)監(jiān)理單位位工作隨隨意性大大由于多多方面的的原因,勘察設(shè)設(shè)計(jì)單位位無法深深入地開開展地質(zhì)質(zhì)勘探工工作,隧道圍圍巖類別別評(píng)價(jià)及及支護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)缺乏科科學(xué)依據(jù)據(jù),帶有一一定的盲盲目性。個(gè)個(gè)別建設(shè)設(shè)單位限限于自身身管理和和專業(yè)技技術(shù)水平平的欠缺缺,任意變變更原設(shè)設(shè)計(jì)。少少數(shù)工程程由業(yè)主主的內(nèi)部部人員組組成監(jiān)理理機(jī)構(gòu),監(jiān)理工工作失去去了獨(dú)立立性。隨隨著建筑筑市場(chǎng)的的規(guī)范,這些問問題會(huì)逐逐步得

6、到到解決。2.2施工工工藝或現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)操作作不規(guī)范范a.隧道開開挖成型型差,襯砌混混凝土厚厚度嚴(yán)重重不均勻勻；欠挖挖或初期期支護(hù)侵侵入襯砌砌限界,造成襯襯砌混凝凝土厚度度不足。個(gè)個(gè)別隧道道襯砌混混凝土背背后存在在脫空現(xiàn)現(xiàn)象。b.未開展展監(jiān)控量量測(cè)工作作,僅憑經(jīng)經(jīng)驗(yàn)來確確定二次次襯砌的的施作時(shí)時(shí)間,安全可可靠性差差,造成二二次襯砌砌超設(shè)計(jì)計(jì)荷載承承受圍巖巖壓力。c.混凝土土生產(chǎn)時(shí)時(shí)原材料料計(jì)量誤誤差大,尤其外外加劑的的摻加隨隨意性大大,沒有根根據(jù)砂、石石料的實(shí)實(shí)際含水水率及時(shí)時(shí)調(diào)整施施工用水水量,造成混混凝土水水灰比增增大。在在混凝土土運(yùn)輸及及泵送過過程中加加水的現(xiàn)現(xiàn)象也比比較普遍遍。d.采用整整體

7、式鋼鋼模板臺(tái)臺(tái)車施工工,混凝土土澆筑時(shí)時(shí)不振搗搗或漏振振,混凝土土均質(zhì)性性差。e.盲目追追求施工工進(jìn)度,隨意提提前脫模模時(shí)間,使低強(qiáng)強(qiáng)度混凝凝土過量量承受荷荷載,破壞了了混凝土土結(jié)構(gòu)。脫脫模后沒沒有進(jìn)行行混凝土土的潮濕濕養(yǎng)護(hù)。f.夏季施施工時(shí)砂砂、石料料露天堆堆放,無切實(shí)實(shí)有效的的降溫措措施,混凝土土入模溫溫度高。冬冬期施工工時(shí)采取取的防寒寒保溫措措施不力力。2.3原材料料質(zhì)量差差、配合合比設(shè)計(jì)計(jì)不合理理水泥品品種選擇擇不當(dāng),安定性性不良,不同批批次的水水泥混用用。碎石石、砂級(jí)級(jí)配差,含泥量量超標(biāo),碎石中中石粉含含量大,針、片片狀物過過多,影響了了水泥與與骨料的的膠結(jié)。進(jìn)進(jìn)行配合合比設(shè)計(jì)計(jì)時(shí),

8、忽視水水泥用量量增多對(duì)對(duì)混凝土土品質(zhì)的的影響,錯(cuò)誤認(rèn)認(rèn)為水泥泥用量越越多,混凝土土強(qiáng)度越越高。對(duì)對(duì)摻合料料和外加加劑的選選用缺乏乏專業(yè)技技術(shù)人員員的指導(dǎo)導(dǎo),往往達(dá)達(dá)不到預(yù)預(yù)期的效效果。3混凝土土裂縫的的治理混混凝土作作為多組組材料組組成的脆脆性材料料,裂縫的的存在是是客觀的的。作為為施工單單位應(yīng)加加強(qiáng)襯砌砌混凝土土的施工工管理,避免或或減少混混凝土裂裂縫的產(chǎn)產(chǎn)生。對(duì)對(duì)于出現(xiàn)現(xiàn)的裂縫縫,應(yīng)認(rèn)真真分析原原因,分清是是有害裂裂縫還是是無害裂裂縫,并對(duì)有有害裂縫縫進(jìn)行處處理,防止裂裂縫繼續(xù)續(xù)發(fā)展,影響襯襯砌結(jié)構(gòu)構(gòu)的穩(wěn)定定。3.1細(xì)微裂裂縫隧道道襯砌混混凝土表表面常出出現(xiàn)一些些沒有擴(kuò)擴(kuò)展性的的細(xì)微裂裂縫

9、,這種裂裂縫是穩(wěn)穩(wěn)定的,一般可可自愈,不會(huì)影影響結(jié)構(gòu)構(gòu)的使用用和耐久久性。從從美觀考考慮,可先清清洗干凈凈裂縫表表面,然后涂涂刷環(huán)氧氧樹脂漿漿液二至至三遍,最后用用刮抹料料、調(diào)色色料處理理混凝土土表面,使其顏顏色與周周圍襯砌砌混凝土土顏色一一致。環(huán)環(huán)氧樹脂脂漿液配配比,環(huán)氧樹樹脂：501稀釋劑劑：二甲甲苯：乙乙二胺=1：0.2：0.335：0.008。刮抹抹料配比比,水泥：細(xì)砂：水=1：2：0.335。調(diào)色色料配比比,水泥：白水泥泥：107膠=5；3：1。施工工時(shí)應(yīng)經(jīng)經(jīng)試驗(yàn)確確定。3.2貫通性性裂縫貫貫通性裂裂縫的危危害較大大,必須采采取有效效的治理理方法。沿沿裂縫方方向鑿成成寬5cm、深3c

10、m的V形槽,在槽內(nèi)內(nèi)騎縫每每隔0.55m鉆一孔,孔深為為襯砌厚厚度的1/2或2/33,一般不不少于15ccm,并不得得穿透襯襯砌以防防跑漿。用用清水沖沖洗干凈凈槽內(nèi)的的雜物及及粉塵,在孔內(nèi)內(nèi)插入10的壓漿漿管,利用環(huán)環(huán)氧樹脂脂水泥砂砂漿錨固固,用灰刀刀將砂漿漿壓實(shí)抹抹光。環(huán)環(huán)氧樹脂脂砂漿配配比,環(huán)氧樹樹脂:水泥:細(xì)砂:乙二胺:二丁酯=1:1.66:3.2:00.1:0.112,其中乙乙二胺是是固化劑劑,二丁酯酯是稀釋釋劑。待待環(huán)氧樹樹脂砂漿漿有一定定的強(qiáng)度度后,以0.115MPPa0.22MPaa壓力壓壓入水泥泥-水玻璃璃漿液或或環(huán)氧樹樹脂漿液液。壓漿漿結(jié)束后后在0.22MPaa壓力下下壓水檢

11、檢查壓漿漿效果。裂裂縫表面面用刮抹抹料和調(diào)調(diào)色料處處理。3.3密集裂裂縫襯砌砌背后有有空洞或或襯砌厚厚度不足足引起的的密集裂裂縫,必須進(jìn)進(jìn)行防水水和地層層加固處處理。沿沿裂縫兩兩側(cè)每隔隔1.22m1.55m交錯(cuò)布布點(diǎn),鑿成10ccm100cm大小深5cm的方槽,用風(fēng)動(dòng)動(dòng)鑿巖機(jī)機(jī)鉆孔,孔深3m,安裝WDTT25中空注注漿錨桿桿,注入水水泥砂漿漿,灰砂比1:（35）,水灰比1:11,施工時(shí)時(shí)由下往往上逐級(jí)級(jí)注漿,注漿壓壓力以0.44MPaa0.66MPaa為宜。注注漿結(jié)束束后,另鑿新新孔在0.66MPaa1.00MPaa壓力下下壓入純純水泥漿漿檢查注注漿效果果,當(dāng)達(dá)到到規(guī)定壓壓力而砂砂漿壓不不進(jìn)時(shí)

12、,即認(rèn)為為已經(jīng)注注滿。注注漿24h后安裝裝錨桿墊墊板,用環(huán)氧氧樹脂砂砂漿抹平平方槽,表面用用刮抹料料和調(diào)色色料處理理。4預(yù)防或或緩解混混凝土裂裂縫的措措施4.1提高設(shè)設(shè)計(jì)精度度加強(qiáng)工工程前期期地質(zhì)工工作,為設(shè)計(jì)計(jì)提供詳詳盡的工工程地質(zhì)質(zhì)、水文文地質(zhì)勘勘探資料料,提高設(shè)設(shè)計(jì)的質(zhì)質(zhì)量。4.2把好材材料進(jìn)場(chǎng)場(chǎng)關(guān),嚴(yán)格控控制原材材料的質(zhì)質(zhì)量和技技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)。4.22.1水泥施施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)多使用用普通硅硅酸鹽水水泥,但應(yīng)盡盡量減少少單位水水泥用量量。不同同品牌、不不同規(guī)格格、不同同批次的的水泥不不能混用用。4.22.2碎石根根據(jù)泵送送管路的的內(nèi)徑,盡可能能選用較較大粒徑徑的碎石石。嚴(yán)格格控制含含泥量1%,針

13、、片片狀物含含量15%,粒徑以531.5mmm為宜,最大不不超過40mmm。4.22.3砂采用用級(jí)配良良好的中中砂,細(xì)度模模數(shù)應(yīng)為為3.02.33,粒徑小小于0.3315mmm的顆粒粒含量所所占比例例宜為1520%,嚴(yán)格控控制含泥泥量在3%以內(nèi)。為為方便混混凝土的的運(yùn)輸、泵泵送和澆澆筑,砂率取35%45%。4.22.4水最好好選用飲飲用水。當(dāng)當(dāng)采用其其他水源源時(shí),應(yīng)按國(guó)國(guó)家現(xiàn)行行砼拌拌合用水水標(biāo)準(zhǔn)（JGJ63）的規(guī)定進(jìn)行檢驗(yàn),PH值應(yīng)大于4。水灰比越大,混凝土的干燥收縮越大。嚴(yán)格控制泵送混凝土的用水量是減少裂縫的根本措施。施工中水灰比在0.450.55之間,混凝土入泵塌落度控制在（122）cm

14、。4.2.5摻合料推廣摻加粉煤灰和膨脹劑的雙摻技術(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。a粉煤灰比表面積小,需水量低,不僅能有效降低混凝土的干燥收縮值,還可以改善混凝土的流動(dòng)性、粘聚性和保水性。在水泥中摻入原狀或磨細(xì)粉煤灰后,可以降低混凝土中水泥的水化熱,推遲水化熱峰值的出現(xiàn),減少絕熱條件下的溫升,有利于控制溫度裂縫的產(chǎn)生。粉煤灰的摻加在水工大體積混凝土施工中應(yīng)用比較廣泛,由于認(rèn)識(shí)、技術(shù)上的原因,目前在山嶺隧道施工中應(yīng)用較少。b.摻加適量的膨脹劑可以補(bǔ)償混凝土的收縮,增加密實(shí)

15、度,提高混凝土防滲抗裂能力。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,但摻量過多,會(huì)引起混凝土的腫脹和開裂。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.提高鉆眼技術(shù)水平,優(yōu)化鉆爆參數(shù),提高光面爆破效果,加強(qiáng)隧道開挖斷面檢測(cè),嚴(yán)格控制超欠挖,為襯砌施工創(chuàng)造良好的條件。b.二次襯砌施作時(shí)間,應(yīng)在圍巖和初期支護(hù)變形基本穩(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)行加強(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)量裝置。加強(qiáng)砂石料含水率檢測(cè),及時(shí)調(diào)整拌合用水量。控制混凝土的入模溫度。夏季施工時(shí),當(dāng)氣溫高于32時(shí),砂石料、攪拌機(jī)應(yīng)搭設(shè)遮陽棚,用冷水沖洗碎石降溫。盡量安排在夜間澆筑混凝土。d.混凝土的灌注混凝土