隧道衬砌混凝土裂缝的成因与防治

1、PAGE PAGE 7隧道衬砌混凝土裂缝的成因与防治在山岭隧道道施工中中,二次衬衬砌混凝凝土裂缝缝成为带带有一定定普遍性性的质量量问题。文文章针对对混凝土土裂缝产产生的原原因,提出裂裂缝的预预防和治治理方法法,对提高高混凝土土衬砌施施工水平平有借鉴鉴意义。隧道施工混混凝土裂裂缝原因因分析防防治随着着国民经经济的发发展,山岭地地区新建建公（铁铁）路越越来越多多,隧道工工程所占占的比例例逐步增增大。隧隧道二次次衬砌施施工普遍遍采用整整体式钢钢模板台台车、泵泵送混凝凝土施工工工艺,但混凝凝土硬化化过程中中产生的的裂缝不不仅影响响了美观观,还给工工程质量量留下了了隐患。施施工中必必须采取取合理的的工程

2、技技术措施施,控制和和减少混混凝土中中裂缝的的数量和和宽度。本本文分析析了混凝凝土裂缝缝产生的的原因,提出了了缓解裂裂缝产生生的措施施,并介绍绍了几种种常见的的裂缝治治理方法法。1裂缝的的类型隧隧道衬砌砌混凝土土裂缝类类型主要要有：干干缩裂缝缝、温度度裂缝、外外荷载作作用产生生的变形形裂缝、施施工缝处处理不当当引起的的接茬缝缝等。1.1干缩裂裂缝混凝凝土在硬硬化过程程中水分分逐渐蒸蒸发散失失,使水泥泥石中的的凝结胶胶体干燥燥收缩产产生变形形,由于受受到围岩岩和模板板的约束束,变形产产生应力力,当应力力值超过过混凝土土的抗拉拉强度时时,就会出出现干缩缩裂缝。干干缩裂缝缝多为表表面性的的,走向没没

3、有规律律。影响响混凝土土干缩裂裂缝的因因素主要要有：水水泥品种种、用量量及水灰灰比,骨料的的大小和和级配,外加剂剂品种和和掺量。1.2温度裂裂缝水泥泥水化过过程中产产生大量量的热量量,在混凝凝土内部部和表面面间形成成温度梯梯度而产产生应力力,当温度度应力超超过混凝凝土内外外的约束束力时,就会产产生温度度裂缝。裂裂缝宽度度冬季较较宽,夏季较较窄。温温度裂缝缝的产生生与二次次衬砌混混凝土的的厚度及及水泥的的品种、用用量有关关。1.3荷载变变形裂缝缝仰拱和和边墙基基础的虚虚碴未清清理干净净,混凝土土浇筑后后,基底产产生不均均匀沉降降；模板板台车或或堵头板板没有固固定牢固固,以及过过早脱模模,或脱模模

4、时混凝凝土受到到较大的的外力撞撞击等都都容易产产生变形形裂缝。荷荷载变形形裂缝在在隧道衬衬砌混凝凝土病害害中占有有的比例例逐年增增大,已经引引起了广广大工程程技术人人员的重重视。1.4施工缝缝（接茬茬缝）施施工过程程中由于于停电、机机械故障障等原因因迫使混混凝土浇浇筑中断断时间超超过混凝凝土的初初凝时间间,继续浇浇筑混凝凝土时,原有的的混凝土土基础表表面没有有进行凿凿毛处理理,或者凿凿毛后没没有用水水冲洗干干净,也没有有铺水泥泥砂浆垫垫层,就在原原混凝土土表面浇浇筑混凝凝土,致使新新旧混凝凝土接茬茬间出现现裂缝。2裂缝形形成的原原因分析析混凝土土裂缝形形成的原原因非常常复杂,往往是是多种不不利

5、因素素综合作作用的结结果。据据有关统统计,施工不不规范造造成的混混凝土裂裂缝占80%左右,材料质质量差或或配合比比不合理理产生的的裂缝占占15%左右,设计不不当引起起的裂缝缝可能占占5%。2.1设计粗粗糙,建设、监监理单位位工作随随意性大大由于多多方面的的原因,勘察设设计单位位无法深深入地开开展地质质勘探工工作,隧道围围岩类别别评价及及支护结结构设计计缺乏科科学依据据,带有一一定的盲盲目性。个个别建设设单位限限于自身身管理和和专业技技术水平平的欠缺缺,任意变变更原设设计。少少数工程程由业主主的内部部人员组组成监理理机构,监理工工作失去去了独立立性。随随着建筑筑市场的的规范,这些问问题会逐逐步得

6、到到解决。2.2施工工工艺或现现场操作作不规范范a.隧道开开挖成型型差,衬砌混混凝土厚厚度严重重不均匀匀；欠挖挖或初期期支护侵侵入衬砌砌限界,造成衬衬砌混凝凝土厚度度不足。个个别隧道道衬砌混混凝土背背后存在在脱空现现象。b.未开展展监控量量测工作作,仅凭经经验来确确定二次次衬砌的的施作时时间,安全可可靠性差差,造成二二次衬砌砌超设计计荷载承承受围岩岩压力。c.混凝土土生产时时原材料料计量误误差大,尤其外外加剂的的掺加随随意性大大,没有根根据砂、石石料的实实际含水水率及时时调整施施工用水水量,造成混混凝土水水灰比增增大。在在混凝土土运输及及泵送过过程中加加水的现现象也比比较普遍遍。d.采用整整体

7、式钢钢模板台台车施工工,混凝土土浇筑时时不振捣捣或漏振振,混凝土土均质性性差。e.盲目追追求施工工进度,随意提提前脱模模时间,使低强强度混凝凝土过量量承受荷荷载,破坏了了混凝土土结构。脱脱模后没没有进行行混凝土土的潮湿湿养护。f.夏季施施工时砂砂、石料料露天堆堆放,无切实实有效的的降温措措施,混凝土土入模温温度高。冬冬期施工工时采取取的防寒寒保温措措施不力力。2.3原材料料质量差差、配合合比设计计不合理理水泥品品种选择择不当,安定性性不良,不同批批次的水水泥混用用。碎石石、砂级级配差,含泥量量超标,碎石中中石粉含含量大,针、片片状物过过多,影响了了水泥与与骨料的的胶结。进进行配合合比设计计时,

8、忽视水水泥用量量增多对对混凝土土品质的的影响,错误认认为水泥泥用量越越多,混凝土土强度越越高。对对掺合料料和外加加剂的选选用缺乏乏专业技技术人员员的指导导,往往达达不到预预期的效效果。3混凝土土裂缝的的治理混混凝土作作为多组组材料组组成的脆脆性材料料,裂缝的的存在是是客观的的。作为为施工单单位应加加强衬砌砌混凝土土的施工工管理,避免或或减少混混凝土裂裂缝的产产生。对对于出现现的裂缝缝,应认真真分析原原因,分清是是有害裂裂缝还是是无害裂裂缝,并对有有害裂缝缝进行处处理,防止裂裂缝继续续发展,影响衬衬砌结构构的稳定定。3.1细微裂裂缝隧道道衬砌混混凝土表表面常出出现一些些没有扩扩展性的的细微裂裂缝

9、,这种裂裂缝是稳稳定的,一般可可自愈,不会影影响结构构的使用用和耐久久性。从从美观考考虑,可先清清洗干净净裂缝表表面,然后涂涂刷环氧氧树脂浆浆液二至至三遍,最后用用刮抹料料、调色色料处理理混凝土土表面,使其颜颜色与周周围衬砌砌混凝土土颜色一一致。环环氧树脂脂浆液配配比,环氧树树脂：501稀释剂剂：二甲甲苯：乙乙二胺=1：0.2：0.335：0.008。刮抹抹料配比比,水泥：细砂：水=1：2：0.335。调色色料配比比,水泥：白水泥泥：107胶=5；3：1。施工工时应经经试验确确定。3.2贯通性性裂缝贯贯通性裂裂缝的危危害较大大,必须采采取有效效的治理理方法。沿沿裂缝方方向凿成成宽5cm、深3c

10、m的V形槽,在槽内内骑缝每每隔0.55m钻一孔,孔深为为衬砌厚厚度的1/2或2/33,一般不不少于15ccm,并不得得穿透衬衬砌以防防跑浆。用用清水冲冲洗干净净槽内的的杂物及及粉尘,在孔内内插入10的压浆浆管,利用环环氧树脂脂水泥砂砂浆锚固固,用灰刀刀将砂浆浆压实抹抹光。环环氧树脂脂砂浆配配比,环氧树树脂:水泥:细砂: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剂剂,二丁酯酯是稀释释剂。待待环氧树树脂砂浆浆有一定定的强度度后,以0.115MPPa0.22MPaa压力压压入水泥泥-水玻璃璃浆液或或环氧树树脂浆液液。压浆浆结束后后在0.22MPaa压力下下压水检

11、检查压浆浆效果。裂裂缝表面面用刮抹抹料和调调色料处处理。3.3密集裂裂缝衬砌砌背后有有空洞或或衬砌厚厚度不足足引起的的密集裂裂缝,必须进进行防水水和地层层加固处处理。沿沿裂缝两两侧每隔隔1.22m1.55m交错布布点,凿成10ccm100cm大小深5cm的方槽,用风动动凿岩机机钻孔,孔深3m,安装WDTT25中空注注浆锚杆杆,注入水水泥砂浆浆,灰砂比1:（35）,水灰比1:11,施工时时由下往往上逐级级注浆,注浆压压力以0.44MPaa0.66MPaa为宜。注注浆结束束后,另凿新新孔在0.66MPaa1.00MPaa压力下下压入纯纯水泥浆浆检查注注浆效果果,当达到到规定压压力而砂砂浆压不不进时

12、,即认为为已经注注满。注注浆24h后安装装锚杆垫垫板,用环氧氧树脂砂砂浆抹平平方槽,表面用用刮抹料料和调色色料处理理。4预防或或缓解混混凝土裂裂缝的措措施4.1提高设设计精度度加强工工程前期期地质工工作,为设计计提供详详尽的工工程地质质、水文文地质勘勘探资料料,提高设设计的质质量。4.2把好材材料进场场关,严格控控制原材材料的质质量和技技术标准准。4.22.1水泥施施工现场场多使用用普通硅硅酸盐水水泥,但应尽尽量减少少单位水水泥用量量。不同同品牌、不不同规格格、不同同批次的的水泥不不能混用用。4.22.2碎石根根据泵送送管路的的内径,尽可能能选用较较大粒径径的碎石石。严格格控制含含泥量1%,针

13、、片片状物含含量15%,粒径以531.5mmm为宜,最大不不超过40mmm。4.22.3砂采用用级配良良好的中中砂,细度模模数应为为3.02.33,粒径小小于0.3315mmm的颗粒粒含量所所占比例例宜为1520%,严格控控制含泥泥量在3%以内。为为方便混混凝土的的运输、泵泵送和浇浇筑,砂率取35%45%。4.22.4水最好好选用饮饮用水。当当采用其其他水源源时,应按国国家现行行砼拌拌合用水水标准（JGJ63）的规定进行检验,PH值应大于4。水灰比越大,混凝土的干燥收缩越大。严格控制泵送混凝土的用水量是减少裂缝的根本措施。施工中水灰比在0.450.55之间,混凝土入泵塌落度控制在（122）cm

14、。4.2.5掺合料推广掺加粉煤灰和膨胀剂的双掺技术,等量替代水泥,以减少水泥用量。对强度等级C25以下的混凝土,粉煤灰掺量一般为水泥用量的10%15%,膨胀剂掺量为水泥用量的8%12%,具体掺量需经试验确定。a粉煤灰比表面积小,需水量低,不仅能有效降低混凝土的干燥收缩值,还可以改善混凝土的流动性、粘聚性和保水性。在水泥中掺入原状或磨细粉煤灰后,可以降低混凝土中水泥的水化热,推迟水化热峰值的出现,减少绝热条件下的温升,有利于控制温度裂缝的产生。粉煤灰的掺加在水工大体积混凝土施工中应用比较广泛,由于认识、技术上的原因,目前在山岭隧道施工中应用较少。b.掺加适量的膨胀剂可以补偿混凝土的收缩,增加密实

15、度,提高混凝土防渗抗裂能力。4.2.6外加剂高效减水剂能够有效减少拌合用水,降低水化热,延缓水化热释放速度,从而减少温度裂缝,但掺量过多,会引起混凝土的肿胀和开裂。施工时必须慎重选择外加剂的品种和掺量。4.3严格混凝土施工工艺a.提高钻眼技术水平,优化钻爆参数,提高光面爆破效果,加强隧道开挖断面检测,严格控制超欠挖,为衬砌施工创造良好的条件。b.二次衬砌施作时间,应在围岩和初期支护变形基本稳定时进行。当围岩变形较大、流变特性明显,需提前进行二次衬砌时,必须对初期支护或衬砌结构进行加强。c.混凝土的拌合严格按施工配料单计量,定期检查校正计量装置。加强砂石料含水率检测,及时调整拌合用水量。控制混凝土的入模温度。夏季施工时,当气温高于32时,砂石料、搅拌机应搭设遮阳棚,用冷水冲洗碎石降温。尽量安排在夜间浇筑混凝土。d.混凝土的灌注混凝土