淺談隧道二襯混凝土裂縫形成原因及治理

摘要：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,提出了治理方法

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

 干縮裂紋

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。施工縫（接茬縫）

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。

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?xí)r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技術(shù)人員的指導(dǎo),往往達(dá)不到預(yù)期的效果。

混凝土裂縫的治理

3.1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(huì)影響結(jié)構(gòu)的使用和耐久性。從美觀考慮,可先清洗干凈裂縫表面,然后涂刷環(huán)氧樹脂漿液二至三遍,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(shí)應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)確定。

3.2貫性裂縫

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φ10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)沙：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)氧樹脂砂漿有在1.2MPa壓力下檢查壓漿效果。裂縫表面用刮抹料和調(diào)色料處理。

3.3密集裂縫

襯砌背后有空洞或襯砌厚度不足引起的密集裂縫，必須進(jìn)行防水和底層加固處理，沿裂縫兩側(cè)每隔1.2-1.5m交錯(cuò)布點(diǎn)，鑿成10cm×10cm大小深5cm的方槽、用風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)鉆孔，孔深3cm，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(shí)由下往上逐級(jí)注漿，注漿壓力以0.4NPa-0.6MPa為宜。注漿結(jié)束后，另鑿新孔在0.6MPa-1.0MPa壓力下壓入純凈泥漿檢查泥漿效果，當(dāng)達(dá)到規(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。