關(guān)于隧道襯砌混凝土裂縫的討論

關(guān)于隧道襯砌混凝土裂縫的討論在當(dāng)前國家工程建設(shè)當(dāng)中,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液壓行走臺車、泵送混凝土施工工藝。但有些工程表明，泵送混凝土強(qiáng)度不足、凝結(jié)異常時有發(fā)生，特別是裂縫普遍存在，不僅影響了美觀,在一定程度上還影響結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性和耐久性，給工程質(zhì)量留下了隱患。本文簡單分析了混凝土裂縫產(chǎn)生的原因,提出了減少裂縫產(chǎn)生的措施,并介紹幾種常見的裂縫處理方法。1有關(guān)裂縫的一些概念混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定其產(chǎn)生裂縫，混凝土是粗集料、細(xì)集料、水泥石、水和氣體所組成的非均質(zhì)堆聚結(jié)構(gòu)?；炷粱旌狭显诓煌瑴貪穸葪l件下凝結(jié)硬化，并同時產(chǎn)生體積變形。水泥石的干燥和冷卻收縮大，集料的干燥和冷卻收縮小，同時水泥石和集料之間相互粘結(jié)而約束，由于變形產(chǎn)生微裂縫。2裂縫的類型2.1按裂縫產(chǎn)生原因分類2.1.1由外荷載(靜、動荷載)直接應(yīng)力引起的裂縫和次應(yīng)力引起的裂縫。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；模板臺車或堵頭板沒有固定牢固,以及過早脫模,或脫模時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。2.1.2由變形變化引起的裂縫：包括結(jié)構(gòu)因溫度濕度變化、收縮、膨脹、不均勻沉陷等原因引起的裂縫。其特征是結(jié)構(gòu)要求變形，當(dāng)受到約束和限制時產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，應(yīng)力超過一定數(shù)值后產(chǎn)生裂縫，裂縫出現(xiàn)后變形得到滿足，內(nèi)應(yīng)力松弛。這種裂縫寬度大、內(nèi)應(yīng)力小，對荷載的影響小，但對耐久性損害大。主要有兩種：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,就會出現(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,骨料的大小和級配,外加劑品種和摻量。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,就會產(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)。據(jù)國內(nèi)外調(diào)查資料表明，工程結(jié)構(gòu)產(chǎn)生屬于變形變化(溫濕度、收縮與膨脹、不均勻沉降)引起的裂縫約占80%；屬于荷載引起的裂縫約占20%。2.1.3施工縫處理不當(dāng)引起的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間超過混凝土的初凝時間,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。2.2按裂縫形狀分裂縫按形狀可分為表面的、深入的、貫穿的、斷續(xù)的、縱向的、橫向的、斜向的、對角線的、上寬下窄、上窄下寬、外寬內(nèi)窄的、囊核形的等等。3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。3.1施工工藝或現(xiàn)場操作不規(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)控量測工作,僅憑經(jīng)驗(yàn)來確定二次襯砌的施作時間,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車施工,混凝土澆筑時不振搗或漏振,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。冬期施工時采取的防寒保溫措施不力。3.2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,忽視水泥用量增多對混凝土品質(zhì)的影響,錯誤認(rèn)為水泥用量越多,混凝土強(qiáng)度越高。對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。4混凝土裂縫的治理混凝土作為多組材料組成的脆性材料,裂縫的存在是客觀的。作為施工單位應(yīng)加強(qiáng)襯砌混凝土的施工管理,避免或減少混凝土裂縫的產(chǎn)生。對于出現(xiàn)的裂縫,應(yīng)認(rèn)真分析原因,分清是有害裂縫還是無害裂縫,并對有害裂縫進(jìn)行處理,防止裂縫繼續(xù)發(fā)展,影響襯砌結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。4.1細(xì)微裂縫隧道襯砌混凝土表面常出現(xiàn)一些沒有擴(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,可先清洗干凈裂縫表面,然后涂刷環(huán)氧樹脂漿液二至三遍,最后用刮抹料、調(diào)色料處理混凝土表面,使其顏色與周圍襯砌混凝土顏色一致。環(huán)氧樹脂漿液配比,環(huán)氧樹脂：501稀釋劑：二甲苯：乙二胺=1：0.2：0.35：0.08。刮抹料配比,水泥：細(xì)砂：水=1：2：0.35。調(diào)色料配比,水泥：白水泥：107膠=5；3：1。施工時應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)確定。4.2貫通性裂縫貫通性裂縫的危害較大,必須采取有效的治理方法。沿裂縫方向鑿成寬5cm、深3cm的V形槽,在槽內(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。用清水沖洗干凈槽內(nèi)的雜物及粉塵,在孔內(nèi)插入￠10的壓漿管,利用環(huán)氧樹脂水泥砂漿錨固,用灰刀將砂漿壓實(shí)抹光。環(huán)氧樹脂砂漿配比,環(huán)氧樹脂:水泥:細(xì)砂:乙二胺:二丁酯=1:1.6:3.2:0.1:0.12,其中乙二胺是固化劑,二丁酯是稀釋劑。待環(huán)氧樹脂砂漿有一定的強(qiáng)度后,以0.15MPa～0.2MPa壓力壓入水泥-水玻璃漿液或環(huán)氧樹脂漿液。壓漿結(jié)束后在0.2MPa壓力下壓水檢查壓漿效果。裂縫表面用刮抹料和調(diào)色料處理。4.3密集裂縫襯砌背后有空洞或襯砌厚度不足引起的密集裂縫,必須進(jìn)行防水和地層加固處理。沿裂縫兩側(cè)每隔1.2m～1.5m交錯布點(diǎn),鑿成10cm×10cm大小深5cm的方槽,用風(fēng)動鑿巖機(jī)鉆孔,孔深3m,安裝WDT25中空注漿錨桿,注入水泥砂漿,灰砂比1:（3～5）,水灰比1:1,施工時由下往上逐級注漿,注漿壓力以0.4MPa～0.6MPa為宜。注漿結(jié)束后,另鑿新孔在0.6MPa～1.0MPa壓力下壓入純水泥漿檢查注漿效果,當(dāng)達(dá)到規(guī)定壓力而砂漿壓不進(jìn)時,即認(rèn)為已經(jīng)注滿。注漿24h后安裝錨桿墊板,用環(huán)氧樹脂砂漿抹平方槽,表面用刮抹料和調(diào)色料處理。5預(yù)防或緩解混凝土裂縫的措施告5際.1他捐提高設(shè)計(jì)精度動加強(qiáng)工程前期令地質(zhì)工尚作選,搬為設(shè)計(jì)提供詳霞盡的工程地質(zhì)育、水文地質(zhì)勘振探資迅料紹,六提高設(shè)計(jì)的質(zhì)諒量。腔扎磁5孕.2量導(dǎo)把好材料進(jìn)場柄關(guān)跑,籌嚴(yán)格控制原材以料的質(zhì)量和技守術(shù)標(biāo)準(zhǔn)額。免程虛5攔.2.1貍腹水棵泥輸哈著施工現(xiàn)場多使雜用普通硅酸鹽筐水成泥犁,豈但應(yīng)盡量減少阿單位水泥用量弦。不同品牌、緒不同規(guī)格、不賓同批次的水泥咱不能混用。逗誠5站.2.2從蓬碎石浴伍根據(jù)泵送管路牛的內(nèi)雜徑撿,紋盡可能選用較宏大粒徑的碎石嫌。嚴(yán)格控制含選泥約量與≤沉1%魯,抬針、片狀物含搞量?！苷?5%叫,面粒徑節(jié)以董5博～霉31.5mm杏為翁宜版,導(dǎo)最大不超過虎40mm用。樹趴5傲.2.3臂嗎砂稻淡采用級配良好戚的中獨(dú)砂栽,歡細(xì)度模數(shù)應(yīng)呈為翅3.嫁0被～貪2.3豪,景粒徑小于踢0.315m么m恐的顆粒含量所公占比例宜廉為棟1岡5千～秩20%福,盜嚴(yán)格控制含泥掉量劣在餃3洗%竿以內(nèi)。為方便廢混凝土的運(yùn)輸睛、泵送和澆脅筑投,倦砂率判取零35選%勒～辨45顆%穴?；菝?蒜.2.4懂綱水獎唯最好選用飲用簽水。當(dāng)采用其唇他水源鵲時轟,纖應(yīng)按國家現(xiàn)行運(yùn)《砼拌合用水插標(biāo)準(zhǔn)》縣（稱JGJ6宅3奸）的規(guī)定進(jìn)行誘檢鞏驗(yàn)轟,P側(cè)H沒值應(yīng)大閣于虎4旱。水灰比越紐大扇,煌混凝土的干燥舟收縮越大。嚴(yán)辟格控制泵送混步凝土的用水量宴是減少裂縫的園根本措施。施董工中水灰比攤在跡0.4穩(wěn)5錦～萌0.5病5錯之輸間培,京混凝土入泵塌斷落度控制在威（辣12±鞋2堪）悔c轎m均。惡叔5絞.2.5勵側(cè)摻合廉料軍馳轟推廣摻加粉煤款灰和膨脹劑的欄雙摻技竊術(shù)剪,撒等量替代水懇泥匙,許以減少水泥用往量。對強(qiáng)度等嫂級晴C2塔5眼以下的混凝救土漆,送粉煤灰摻量一煌般為水泥用量園的駛10庭%夕～窄15%途,挪膨脹劑摻量為澡水泥用量圓的模8咽%乏～塑12%擱,通具體摻量需經(jīng)標(biāo)試驗(yàn)確定。雨恐a鋤．粉煤灰比表壇面積宋小霞,醬需水量茶低黎,限不僅能有效降悶低混凝土的干仇燥收縮如值污,近還可以改善混仍凝土的流動性弟、粘聚性和保肚水性。在水泥襪中摻入原狀或碑磨細(xì)粉煤灰宴后勒,事可以降低混凝近土中水泥的水謊化屯熱疑,統(tǒng)推遲水化熱峰舌值的出剛現(xiàn)鏈,協(xié)減少絕熱條件滋下的溫熟升騰,篇有利于控制溫糖度裂縫的產(chǎn)生程。粉煤灰的摻全加在水工大體撇積混凝土施工診中應(yīng)用比較廣齊泛輔,工由于認(rèn)識、技騰術(shù)上的原戲因么,染目前在山嶺隧虹道施工中應(yīng)用衰較少。防輛b.塞獅摻加適量的膨該脹劑可以補(bǔ)償杏混凝土的收恢縮惠,井增加密實(shí)柳度糧,宅提高混凝土防膠滲抗裂能力。家始5名.2.6里壞外加假劑淋驗(yàn)高效減水劑能哪夠有效減少拌薪合用栽水佩,甲降低水化蜻熱罪,風(fēng)延緩水化熱釋欺放速拜度猾,宿從而減少溫度棕裂稅縫杏,妖但摻量過且多冰,秤會引起混凝土瞇的腫脹和開裂涌。施工時必須啟慎重選擇外加成劑的品種和摻虹量。陵但臭5錘.3譜衡嚴(yán)格混凝土施侵工工藝忠克詢5個.3.1辣控制混凝土出戒機(jī)溫度和澆筑翅溫度慮屢為了降低混凝時土的總溫升，趙減少大體積工責(zé)程結(jié)構(gòu)的內(nèi)外致溫差，控制混使凝土的出機(jī)溫想度和澆筑溫度遙也是一個重要棄措施。我國《納水工混凝土施孕工規(guī)范墳》犁(SDJ20目7-82醒)匆中規(guī)定：高溫秋季節(jié)施工時，?；炷磷罡邼苍嶂囟?，不得膛超過繡2塔8吉℃秒。為求得統(tǒng)一仙，《混凝土結(jié)叼構(gòu)工程施工及孫驗(yàn)收規(guī)范秘》娛(GB502他04-92突)建也規(guī)定了這個層溫度值。腹萄為了降低混凝桑土的出機(jī)溫度謀和澆筑溫度。硬最有效的方法化是降低原料溫釘度，混凝土中脊石子比熱較小漆，但朋每士m駐3撲混凝土中石子索所占重量最大架，所以最有效謙的辦法是降低瓜石子溫度。在閃氣溫較高時，畏為了防止太陽胸直接照射，可微以在砂石堆場鋼搭設(shè)簡易遮陽洋棚，必要時可酸向集料噴淋霧導(dǎo)狀水，或者在蘭使用前用冷水癥沖洗集料。國拿外也有的攪拌侮混凝土?xí)r加冰裝塊冷卻。除此諒之外，攪拌運(yùn)紙輸車罐體、泵墾送管道保溫、泛冷卻也是必要尾的措施。席牌5安.3.2斃改進(jìn)彼施工法工藝塌a.血攪拌工藝改升采用二次投料職的凈漿裹石或諷砂漿裹石工藝銜，可以有效地臘防止水分聚集奶在水泥砂漿和俗石子的界面上繩，使硬化后界塌面過渡層結(jié)構(gòu)額致密、粘結(jié)力根增大，從而提講高混凝土強(qiáng)坡度秒10慧%采或節(jié)約水肅泥寬5拜%主，并進(jìn)一步減基少水化熱和裂仆縫。b.振動工藝踏對已澆筑的混登凝土，在終凝拿前進(jìn)行二次振路動，可排除混晌凝土因泌水，災(zāi)在石子、水平倡鋼筋下部形成曲的空隙和水分焰，提高粘結(jié)力奮和抗拉強(qiáng)度，活并減少內(nèi)部裂無縫與氣孔，提妥高抗裂性。c.養(yǎng)護(hù)工藝梳為了嚴(yán)格控制非大體積混凝土牌的內(nèi)外溫差，答確?；炷临|(zhì)模量，減少裂縫吊，養(yǎng)護(hù)是一個廉十分重要和關(guān)無鍵的工序，必愿須切實(shí)做好。下混凝土養(yǎng)護(hù)主圖要是保持適當(dāng)跳的溫度和濕度胸條件。保溫能鈴減少混凝土表箱面的熱擴(kuò)散，捆降低混凝土表殿層的溫差，防鈔止表面裂縫。庫由于散熱時間悄延長，混凝土醒強(qiáng)度和松弛作媽用得到充分發(fā)若揮捉，濫成使混凝土總溫握差產(chǎn)生的拉應(yīng)營力小于混凝土較的抗拉強(qiáng)度，至防止了貫穿裂紹縫的產(chǎn)生。澆閣筑時間翻不描膚長的混凝土，他仍然處于凝結(jié)前、硬化過程，譜水泥水化