淺談隧道二襯混凝土裂縫形成原因及治理

摘要：隨著國民經濟的發展，山嶺地區新建公（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車、泵送混凝土施工工藝。但混凝土硬化過程中產生的裂縫不僅影響了美觀還給工程質量留下了隱患。施工中必須采取合理的工程技術措施,控制和減少混凝土中裂縫的數量和寬度。本文分析了混凝土裂縫產生的原因,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、外荷載作用產生的變形裂縫，施工縫處理不當引起的接茬縫等。

1.1

 干縮裂紋

混凝土在硬化過程中水分逐漸蒸發散失,使水泥石中的凝結膠體干燥收產生變形,由于受到圍巖和模板的約束,變形產生應力,當應力值超過混凝的抗拉強度時,就會出現干縮裂縫。干縮裂縫多為表面性的,走向沒有規律。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。

1.2

  溫度裂縫

水泥水化過程中產生大量的熱量,在混凝土內部和表面間形成溫度梯度產生應力,當溫度應力超過混凝土內外的約束力時,就會產生溫度裂縫。裂縫寬度冬季較寬,夏季較窄。溫度裂縫的產生與二次襯砌混凝土的厚度及水泥的品種、用量有關。

1.3

  荷載變形裂縫

仰拱和邊墻基礎的虛碴未清理干凈,混凝土澆筑后,基底產生不均勻沉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,已經引起了廣大工程技術人員的重視。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,繼續澆筑混凝土時,原有的混凝土基礎表面沒有進行鑿毛處理，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裂縫。

裂縫形成的原因分析

    混凝土裂縫形成的原因非常復雜,往往是多種不利因素綜合作用的結果。據有關統計,施工不規范造成的混凝土裂縫占80%左右,材料質量差或配合比不合理產生的裂縫占15%左右,設計不當引起的裂縫可能占5%。

2.1設計粗糙,建設、監理單位工作隨意性大

由于多方面的原因,勘察設計單位無法深入地開展地質勘探工作,隧道圍巖類別評價及支護結構設計缺乏科學依據，帶有一定的盲目性。個別建設單位限于自身管理和技術水平的欠缺,任意變更原設計。少數工程由業主的內部人員組成監理機構,監理工作失去了獨立性。隨著建筑市場的規范,這些問題會逐步得到解決。

2.2施工工藝或現場操作不規范

a.隧道開挖成型差,襯砌混凝土厚度嚴重不均勻；欠挖或初期支護侵入襯砌限界,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象。 

b，未開展監控量測工作,僅憑經驗來確定二次襯砌的施作時間,安全可靠性差，造成二次襯砌超設計荷載承受圍巖壓力。

c.混凝土時原材料計量誤差大，尤其外加劑的摻加隨意性大,沒有根據砂、石料的實際含水率及時調整施工用水量,造成混凝土水灰比增大。在混凝土運輸及泵送過程中加水的現象也比較普遍。

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，混凝土均質性差。

e.盲目追求施工進度，隨意提前脫模時間,使低強度混凝土過量承受荷載,破壞了混凝土結構。脫模后沒有進行混凝土的潮濕養護。f.夏季施工時砂、石料露天堆放,無切實有效的降溫措施,混凝土入模溫度高。冬期施工時采取的防寒保溫措施不力。

2.3原材料質量差、配合比設計不合理

水泥品種選擇不當,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,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。進行配合比設計時,忽視水泥用量增多對混凝土品質的影響,錯誤認為水泥用量越多，混凝土強度越高。對摻合料和外加劑的選用缺乏技術人員的指導,往往達不到預期的效果。

混凝土裂縫的治理

3.1細微裂縫

隧道襯砌混凝土表面常出現一些沒有擴展性的細微裂縫,這種裂縫是穩定的,一般可自愈,不會影響結構的使用和耐久性。從美觀考慮,可先清洗干凈裂縫表面,然后涂刷環氧樹脂漿液二至三遍,后用刮抹料、調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。環氧樹脂漿液配比,環氧樹脂：501稀釋劑：二甲苯：乙二胺=1：0.2：0.35：0.08。刮抹料配比。水泥：細砂：水=1：2：0.35。調色料配比,水泥：白水泥：107膠=5；3：1。施工時應經試驗確定。

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的雜物及粉塵，在孔內插入φ10的壓漿管，利用環氧樹脂水泥砂漿錨固，用灰刀將砂漿壓實抹光。環氧樹脂砂漿配比，環氧樹脂：水泥：細沙：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，必須進行防水和底層加固處理，沿裂縫兩側每隔1.2-1.5m交錯布點，鑿成10cm×10cm大小深5cm的方槽、用風動鑿巖機鉆孔，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，施工時由下往上逐級注漿，注漿壓力以0.4NPa-0.6MPa為宜。注漿結束后，另鑿新孔在0.6MPa-1.0MPa壓力下壓入純凈泥漿檢查泥漿效果，當達到規定壓力而砂漿壓不進時，即認為已經注滿。注漿24h后安裝錨桿墊板，用環氧樹脂砂漿抹平方槽，表面用刮抹料和調色料處理。