浅谈隧道混凝土结构裂缝的施工控制

2016-03-13黄广源厦门百城建材有限公司361000

河南建材 2016年3期

黄广源厦门百城建材有限公司（361000）

浅谈隧道混凝土结构裂缝的施工控制

黄广源
厦门百城建材有限公司（361000）

摘要：在隧道结构中，满足其使用功能的关键就是防止渗漏。而如果在结构上出现了贯穿裂缝的现象，那么就算抗渗混凝土等级再高也不能达到其自防水的目的，因此从某种程度上来说，混凝土结构的抗裂与抗渗相较之下，前者更为重要，这篇文章简要分析了施工过程中该如何对混凝土结构裂缝进行控制。

关键词：隧道施工；混凝土结构；裂缝控制

厦门外环线上某路段双向六车道按暗埋双孔隧道设计，侧墙及中隔墙基础采用抗浮桩和柱承桩基，明挖法施工，每隔60 m设置一道变形缝。桩基施工完成后，分仓施工C50P10钢筋混凝土底板和侧墙、顶板，在完成了第三模侧墙、顶板浇筑后7 d时，养护工人发现侧墙上出现了竖向裂缝，宽度小于设计要求，施工单位召集商品混凝土供应商、技术人员和作业班组等相关人员再次进行技术交底，通过技术及工艺改进，避免了裂缝的产生。

在隧道混凝土结构中主要由于温差（包括收缩）、混凝土板厚度（或墙高度）、结构连续长度、混凝土本身的徐变及约束等原因造成了裂缝这一现象的产生。可根据裂缝在结构表面的分布形状以及其基本走向大致分为二种：一种是无序状态裂缝，它的意思是裂缝的方向不同，并且均匀分布，它的长度较短，深度也比较浅，产生这种裂缝的原因大多是由于混凝土的内外收缩不均匀而造成的；另一种裂缝是比较规则的连续裂缝，其出现的形式一般是间距平行，这种现象产生的原因主要是混凝土结构受到了外部的约束，裂缝方向垂直或斜交于所受约束方向，有时还会将整个构件断面贯穿，并且这也是隧道结构产生裂缝的一种主要形式。一般来说，裂缝宽度只要控制在0.15 mm之内，即可满足设计要求［1］。

1　防止途径

解决隧道混凝土结构产生裂缝的主要途径有很多，其中包括：1）对隧道纵向施工缝分段长度进行控制；2）减少由于隧道纵向不均匀沉降而引起的纵向变形的现象；3）通过设置变形缝控制裂缝的开展；4）使混凝土的施工质量得到提高。

上述三点已在图纸设计中对施工提出具体要求，从施工角度防止裂缝主要从提高施工质量入手。具体从几个方面着手：混凝土浇筑的方案、材料的选择与质量控制、配合比的设计、混凝土的搅拌与运输、现场浇筑、测温与温差控制以及养护等等，切实对其采取有效可行的施工技术控制。

2　混凝土浇筑方案

按照设计要求，每约60 m设置一道变形缝，隧道底板按30 m一节分段浇筑，侧墙和顶板使用15 m的衬砌台车同步对称施工，衬砌台车内开窗便于振捣，采用泵送混凝土施工，延长混凝土初凝时间，控制混凝土的浇筑间隙不超过2 h，避免施工冷缝的出现。在施工缝和变形缝位置设置橡胶止水带，防止接缝渗水。

3　材料的选择与质量控制

1）选择低水化热的春驰牌P.O 42.5 R普通硅酸盐水泥，水泥比表面积不超过350 m2/kg，28 d抗压强度52 MP以上。

2）按照大体积混凝土要求掺用矿物掺合料：选用漳州益材Ⅱ级粉煤灰和钢松牌S95磨细矿渣粉，总取代量控制在30％以内。

3）挑选质地坚硬级配良好的粗骨料，按两档料配置连续级配的碎石；选用中粗砂，细度模数控制在2.6～2.8之间且含泥量不超过1％。

4）采用科之杰P-S聚羧酸高性能减水剂，减水率≧25％，减少单方用水量，有效减少泌水和混凝土的收缩。

4　配合比设计

按照C50P10混凝土强度等级和抗渗等级要求及原材料质量控制的状况，充分考虑商品混凝土在运输时间的因素及脱架拆模要求进行配合比设计，在满足试配强度和抗渗等级的配合比中。选择粉煤灰和矿粉掺量分别为20％、10％和15％、15％的两种配合比进行塌落度经时损失和体积稳定性对比，最终选用粉煤灰和矿粉掺量各15％的配合比，满足大体积混凝土要求，降低混凝土水化热。同时，设计中要求预埋通水冷却管控制混凝土内外温差不超过25℃。

5　混凝土的搅拌、运输

商品混凝土第一次生产供应时，在搅拌站对混凝土进行开盘鉴定，随机取样进行混凝土性能检验，通过检验确定搅拌时间、出厂坍落度及和易性等指标；采用搅拌运输车运送混凝土，运输过程中以2～4 r/min的转速进行搅动；当搅拌运输车到达浇灌现场时，要高速旋转20～30 s之后再将混凝土拌和物反转喂入泵车受料斗中；当混凝土运至浇筑地点时，控制入泵坍落度在160～180 mm。如果混凝土运至现场时发生了离析现象或坍落度偏小的情况，则应该在浇筑前对其进行二次搅拌，混凝土检验合格后方可入泵，对检验不合格的混凝土作退料处理。控制混凝土从出厂到入模不能超过3 h。

6　混凝土的浇筑

对于底板混凝土采用斜面分段分层踏步式浇捣方法来保证每一处的混凝土在初凝前被上一层新浇的混凝土所覆盖，分层厚度不超过500 mm；对于侧墙顶板，采用水平分层对称布料，防止衬砌台车的失稳变形，已布料的混凝土采用插入式振动器振捣，注意振动棒位置距离模板保持50～100 mm且插入下层混凝土的深度为50～100 mm。

7　混凝土收面处理

对于底板和顶板混凝土，在混凝土初凝前进行二次收面，依水平标高标记用2 m长刮尺将混凝土面刮拍平整，当发现存在高低不平的部位时，要及时将其修补平整：同时用木抹刀在混凝土接近初凝时做两遍压实抹平操作。

8　混凝土的养护

养护是保证混凝土少出现裂缝的关键步骤，尤期是大体积混凝土。

8.1底板、顶板混凝土的养护

在底板混凝土压光后即蓄水养护，顶板采用覆盖两层麻袋浇水养护；养护时间不少于14 d，混凝土表面始终保持湿润状态；根据测温数据，温度达到最大峰值呈回落趋势，使表面与大气温度温差小于20℃时，方可逐渐掀去覆盖。

8.2侧壁混凝土的养护

侧壁混凝土浇筑初凝后，侧壁面洒水养护，至终凝后松侧壁螺栓，使侧模板与侧壁有2～3 mm的空隙，采用喷淋养护，喷淋管在混凝土浇筑前安装完成。

在养护期间，若结构内外温差大于25℃，即在模板外包裹双层塑料薄膜养护（或一层塑料薄膜外挂麻袋）或泡沫塑料养护；包裹塑料薄膜依次搭接，搭设长度不小于200 mm，搭接处用封箱带封闭。底板上500 mm墙体施工缝处采用蓄水或覆盖麻包养护。带模养护的时间不少于7 d，在拆除侧壁模板后，覆盖土工布洒水保湿养护。

8.3回填处理

当混凝土达到设计强度后，尽快组织结构验收，做好结构防水施工，回填覆土，避免长时间暴晒出现后期裂缝。