淺談隧道混凝土結構裂縫的施工控制

黃廣源廈門百城建材有限公司（361000）

?

淺談隧道混凝土結構裂縫的施工控制

黃廣源
廈門百城建材有限公司（361000）

摘要：在隧道結構中，滿足其使用功能的關鍵就是防止滲漏。而如果在結構上出現了貫穿裂縫的現象，那么就算抗滲混凝土等級再高也不能達到其自防水的目的，因此從某種程度上來說，混凝土結構的抗裂與抗滲相較之下，前者更為重要，這篇文章簡要分析了施工過程中該如何對混凝土結構裂縫進行控制。

關鍵詞：隧道施工；混凝土結構；裂縫控制

廈門外環線上某路段雙向六車道按暗埋雙孔隧道設計，側墻及中隔墻基礎采用抗浮樁和柱承樁基，明挖法施工，每隔60 m設置一道變形縫。樁基施工完成后，分倉施工C50P10鋼筋混凝土底板和側墻、頂板，在完成了第三模側墻、頂板澆筑后7 d時，養護工人發現側墻上出現了豎向裂縫，寬度小于設計要求，施工單位召集商品混凝土供應商、技術人員和作業班組等相關人員再次進行技術交底，通過技術及工藝改進，避免了裂縫的產生。

在隧道混凝土結構中主要由于溫差（包括收縮）、混凝土板厚度（或墻高度）、結構連續長度、混凝土本身的徐變及約束等原因造成了裂縫這一現象的產生。可根據裂縫在結構表面的分布形狀以及其基本走向大致分為二種：一種是無序狀態裂縫，它的意思是裂縫的方向不同，并且均勻分布，它的長度較短，深度也比較淺，產生這種裂縫的原因大多是由于混凝土的內外收縮不均勻而造成的；另一種裂縫是比較規則的連續裂縫，其出現的形式一般是間距平行，這種現象產生的原因主要是混凝土結構受到了外部的約束，裂縫方向垂直或斜交于所受約束方向，有時還會將整個構件斷面貫穿，并且這也是隧道結構產生裂縫的一種主要形式。一般來說，裂縫寬度只要控制在0.15 mm之內，即可滿足設計要求［1］。

1　防止途徑

解決隧道混凝土結構產生裂縫的主要途徑有很多，其中包括：1）對隧道縱向施工縫分段長度進行控制；2）減少由于隧道縱向不均勻沉降而引起的縱向變形的現象；3）通過設置變形縫控制裂縫的開展；4）使混凝土的施工質量得到提高。

上述三點已在圖紙設計中對施工提出具體要求，從施工角度防止裂縫主要從提高施工質量入手。具體從幾個方面著手：混凝土澆筑的方案、材料的選擇與質量控制、配合比的設計、混凝土的攪拌與運輸、現場澆筑、測溫與溫差控制以及養護等等，切實對其采取有效可行的施工技術控制。

2　混凝土澆筑方案

按照設計要求，每約60 m設置一道變形縫，隧道底板按30 m一節分段澆筑，側墻和頂板使用15 m的襯砌臺車同步對稱施工，襯砌臺車內開窗便于振搗，采用泵送混凝土施工，延長混凝土初凝時間，控制混凝土的澆筑間隙不超過2 h，避免施工冷縫的出現。在施工縫和變形縫位置設置橡膠止水帶，防止接縫滲水。

3　材料的選擇與質量控制

1）選擇低水化熱的春馳牌P.O 42.5 R普通硅酸鹽水泥，水泥比表面積不超過350 m2/kg，28 d抗壓強度52 MP以上。

2）按照大體積混凝土要求摻用礦物摻合料：選用漳州益材Ⅱ級粉煤灰和鋼松牌S95磨細礦渣粉，總取代量控制在30％以內。

3）挑選質地堅硬級配良好的粗骨料，按兩檔料配置連續級配的碎石；選用中粗砂，細度模數控制在2.6～2.8之間且含泥量不超過1％。

4）采用科之杰P-S聚羧酸高性能減水劑，減水率≧25％，減少單方用水量，有效減少泌水和混凝土的收縮。

4　配合比設計

按照C50P10混凝土強度等級和抗滲等級要求及原材料質量控制的狀況，充分考慮商品混凝土在運輸時間的因素及脫架拆模要求進行配合比設計，在滿足試配強度和抗滲等級的配合比中。選擇粉煤灰和礦粉摻量分別為20％、10％和15％、15％的兩種配合比進行塌落度經時損失和體積穩定性對比，最終選用粉煤灰和礦粉摻量各15％的配合比，滿足大體積混凝土要求，降低混凝土水化熱。同時，設計中要求預埋通水冷卻管控制混凝土內外溫差不超過25℃。

5　混凝土的攪拌、運輸

商品混凝土第一次生產供應時，在攪拌站對混凝土進行開盤鑒定，隨機取樣進行混凝土性能檢驗，通過檢驗確定攪拌時間、出廠坍落度及和易性等指標；采用攪拌運輸車運送混凝土，運輸過程中以2～4 r/min的轉速進行攪動；當攪拌運輸車到達澆灌現場時，要高速旋轉20～30 s之后再將混凝土拌和物反轉喂入泵車受料斗中；當混凝土運至澆筑地點時，控制入泵坍落度在160～180 mm。如果混凝土運至現場時發生了離析現象或坍落度偏小的情況，則應該在澆筑前對其進行二次攪拌，混凝土檢驗合格后方可入泵，對檢驗不合格的混凝土作退料處理。控制混凝土從出廠到入模不能超過3 h。

6　混凝土的澆筑

對于底板混凝土采用斜面分段分層踏步式澆搗方法來保證每一處的混凝土在初凝前被上一層新澆的混凝土所覆蓋，分層厚度不超過500 mm；對于側墻頂板，采用水平分層對稱布料，防止襯砌臺車的失穩變形，已布料的混凝土采用插入式振動器振搗，注意振動棒位置距離模板保持50～100 mm且插入下層混凝土的深度為50～100 mm。

7　混凝土收面處理

對于底板和頂板混凝土，在混凝土初凝前進行二次收面，依水平標高標記用2 m長刮尺將混凝土面刮拍平整，當發現存在高低不平的部位時，要及時將其修補平整：同時用木抹刀在混凝土接近初凝時做兩遍壓實抹平操作。

8　混凝土的養護

養護是保證混凝土少出現裂縫的關鍵步驟，尤期是大體積混凝土。

8.1底板、頂板混凝土的養護

在底板混凝土壓光后即蓄水養護，頂板采用覆蓋兩層麻袋澆水養護；養護時間不少于14 d，混凝土表面始終保持濕潤狀態；根據測溫數據，溫度達到最大峰值呈回落趨勢，使表面與大氣溫度溫差小于20℃時，方可逐漸掀去覆蓋。

8.2側壁混凝土的養護

側壁混凝土澆筑初凝后，側壁面灑水養護，至終凝后松側壁螺栓，使側模板與側壁有2～3 mm的空隙，采用噴淋養護，噴淋管在混凝土澆筑前安裝完成。

在養護期間，若結構內外溫差大于25℃，即在模板外包裹雙層塑料薄膜養護（或一層塑料薄膜外掛麻袋）或泡沫塑料養護；包裹塑料薄膜依次搭接，搭設長度不小于200 mm，搭接處用封箱帶封閉。底板上500 mm墻體施工縫處采用蓄水或覆蓋麻包養護。帶模養護的時間不少于7 d，在拆除側壁模板后，覆蓋土工布灑水保濕養護。

8.3回填處理

當混凝土達到設計強度后，盡快組織結構驗收，做好結構防水施工，回填覆土，避免長時間暴曬出現后期裂縫。

9　結語

隧道混凝土結構裂縫的施工控制，從材料選擇及澆筑方案開始到養護結束的整個過程，須全程監控，特別是后期養護工作及內外溫差控制工作必須做好，夏天高溫季節要及時灑水養護，保持混凝土面濕潤，拆模后根據需要設置遮陽棚以控制隧道內外溫差以免出現后期裂縫。

參考文獻：

［1］JTG/T F50- 2011，公路橋梁施工技術規范［S］.