水工隧洞襯砌混凝土裂縫成因分析及控制措施

陳京林

摘 要：水工隧洞襯砌混凝土產(chǎn)生裂縫一直以來(lái)是工程技術(shù)人員的一大難題。為此，進(jìn)一步分析了水工隧洞襯砌混凝土產(chǎn)生裂縫的各方面因素，并根據(jù)實(shí)際施工情況總結(jié)了裂縫的控制措施。

關(guān)鍵詞：水工隧洞；混凝土裂縫；原材料；配合比

中圖分類(lèi)號(hào)：TV52+3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.08.076

水工隧洞是在石巖、土體中開(kāi)挖出來(lái)的，一般為了保證隧洞在石巖和土體中的穩(wěn)定，會(huì)采用支護(hù)和襯砌，襯砌要滿足防滲和水流沖刷的要求。然而在實(shí)際的施工中，往往因?yàn)槭┕と藛T操作不當(dāng)或者是受客觀條件等所限會(huì)出現(xiàn)蜂窩、麻面、色差、裂縫等不理想的襯砌效果。本文就如何控制裂縫的產(chǎn)生進(jìn)行論述，希望能為水工隧洞的建設(shè)提供一些參考。

1 隧洞產(chǎn)生裂縫的原因及其預(yù)防

一般來(lái)說(shuō)，水工隧洞產(chǎn)生的裂縫主要分為水平縱向裂縫和環(huán)向裂縫2種，通常是因?yàn)樵诔惺苤苓厧r壁嵌固作用力時(shí)，混凝土的抗拉強(qiáng)度無(wú)法抵抗收縮便會(huì)產(chǎn)生裂縫，嚴(yán)重影響了襯砌結(jié)構(gòu)的耐久性和外觀質(zhì)量。通常情況下，裂縫產(chǎn)生的原因主要有以下幾個(gè)方面。

1.1 原材料的選取和管理不當(dāng)

原材料的選擇是確保工程質(zhì)量的關(guān)鍵，因此在選取原材料時(shí)必須要嚴(yán)格把控質(zhì)量。通常，原材料選取和管理不當(dāng)方面問(wèn)題主要有：水泥品種的選取與實(shí)際工程不符；水泥在運(yùn)輸、存儲(chǔ)過(guò)程中產(chǎn)生結(jié)塊的部分沒(méi)有經(jīng)過(guò)處理就投入使用；粗細(xì)骨料的搭配不當(dāng)，含泥量、泥塊量過(guò)多；材料存放不當(dāng)，沒(méi)有隨季節(jié)變化采取有效的降溫、保溫措施等。

針對(duì)原材料可能出現(xiàn)的問(wèn)題，要采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)預(yù)防。比如在選取水泥時(shí)，盡量選取低發(fā)熱量的水泥品種，并且要嚴(yán)格控制水泥質(zhì)量，在運(yùn)輸過(guò)程中不得使水泥受潮以及混入雜物。要根據(jù)出廠日期、出廠廠家及水泥的品種來(lái)分類(lèi)堆放，不可以混在一起。要不定時(shí)地對(duì)存放在場(chǎng)內(nèi)的粗骨料進(jìn)行檢測(cè)，如果有不合格的，要及時(shí)清理出去，并做好相關(guān)記錄。可以采用搭棚、水冷、風(fēng)冷以及真空氣化冷卻等方式來(lái)把控入模混凝土溫度。適當(dāng)?shù)負(fù)饺朊悍刍遥瑴p少水泥用量，可以極大地提高混凝土的和易性，改善混凝土的質(zhì)量。通過(guò)合理?yè)饺肱蚧瘎€可以改善混凝土的抗?jié)B性和抗裂性。

1.2 配合比不當(dāng)

由于水利工程和水工隧洞的實(shí)際特性，混凝土?xí)L(zhǎng)期處于惡劣的環(huán)境中，受當(dāng)?shù)氐匦蔚刭|(zhì)和氣候的影響，其耐久性會(huì)極大地降低。所以，要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)調(diào)整配合比。在設(shè)計(jì)好配合比之后，還要落實(shí)，才可以取得有效成果。配合比不當(dāng)?shù)脑蛴校何炊ㄆ谛?duì)拌和站稱(chēng)量系統(tǒng)，未定期校正配合比偏差，未及時(shí)檢查拌和站料斗混料，混凝土拌和物在運(yùn)輸過(guò)程中的人為加水和投料順序不正確等。

1.3 現(xiàn)場(chǎng)施工不規(guī)范

在施工過(guò)程中，施工人員的施工方式不規(guī)范也會(huì)造成裂縫的產(chǎn)生，比如隧道開(kāi)挖成型差，襯砌混凝的厚實(shí)度不均勻，甚至還出現(xiàn)混凝土背后有脫空現(xiàn)象；未實(shí)際開(kāi)展監(jiān)控測(cè)量工作，單單靠施工經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷二次襯砌時(shí)間，可靠性極差；原材料計(jì)量誤差大，外加劑添加把控不嚴(yán)；混凝土澆筑時(shí)不振搗或者是漏振等。這些因素都會(huì)極大地影響施工質(zhì)量。

1.4 其他因素

水工隧洞襯砌混凝土裂縫的產(chǎn)生因素是多樣性的，比如氣候、溫度、開(kāi)挖條件、地質(zhì)水文條件等都會(huì)對(duì)隧洞襯砌造成一定的影響。因此，要根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況來(lái)制訂相應(yīng)的措施。

2 水工隧洞襯砌混凝土裂縫的控制措施

水工隧洞襯砌混凝土產(chǎn)生裂縫后，通常會(huì)拌有滲水現(xiàn)象，嚴(yán)重浸蝕襯砌結(jié)構(gòu)。能否制定出切實(shí)有效的裂縫預(yù)防控制措施，直接關(guān)系到隧洞使用壽命的長(zhǎng)短。因此要求我們?cè)诰唧w施工時(shí)必須要提高相關(guān)人員的職業(yè)素養(yǎng)，認(rèn)真、負(fù)責(zé)地完成本職工作。

2.1 針對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的控制措施

在水工隧洞施工過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際地質(zhì)條件采用切實(shí)有效的施工方案設(shè)計(jì)。要確定科學(xué)、合理的隧洞開(kāi)挖支護(hù)方法和混凝土澆筑成型方案。合理的混凝土配筋和配合比可以極大地提高混凝土的質(zhì)量，避免因混凝土的質(zhì)量問(wèn)題而導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。

要嚴(yán)格把控原材料，不定時(shí)地按規(guī)定對(duì)混凝土骨料的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，盡量使用能降低混凝土水化熱的水泥品種，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際情況選取適當(dāng)?shù)乃嗵砑觿瑥亩鴾p少混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生。同時(shí)，監(jiān)理人員還要時(shí)刻掌握施工現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，掌握各個(gè)施工環(huán)節(jié)的施工情況，并及時(shí)處理施工過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，確保施工質(zhì)量。

2.2 針對(duì)施工過(guò)程中的控制措施

在對(duì)石巖或者土體進(jìn)行開(kāi)挖時(shí)，要盡量避免對(duì)圍巖造成過(guò)多的破壞。如果出現(xiàn)塌方的情況，必須要及時(shí)采取補(bǔ)救措施，必要時(shí)，進(jìn)行回填加固。在開(kāi)挖過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)注意巖體的震動(dòng)，防止對(duì)已成型的隧洞混凝土造成破壞，同時(shí)注意改善開(kāi)挖作業(yè)時(shí)隧洞內(nèi)的通風(fēng)和排水工作。這樣，不僅可以提高施工環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，還有助于確保施工人員的人身安全。

必須要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求來(lái)進(jìn)行灌漿和噴錨施工。有時(shí)，開(kāi)挖面的層次不齊，再加上一些部位所噴混凝土厚度不夠，導(dǎo)致灌漿和噴混凝土掛在鋼筋網(wǎng)上而與巖面的結(jié)合不夠牢固。在對(duì)塌方部位進(jìn)行充填封堵、灌漿時(shí)，如果沒(méi)有做到位，比如充填得不夠密實(shí)，則會(huì)導(dǎo)致支護(hù)體、襯砌混凝土與巖石面之間產(chǎn)生聯(lián)合作用。

在工程施工時(shí)，要能夠區(qū)別加固支護(hù)和穩(wěn)定支護(hù)的作用，并且還要關(guān)注洞身側(cè)面橫向錨筋與掛網(wǎng)噴混凝土的效能，降低圍巖二次或三次應(yīng)力因分布不均而帶來(lái)的作用力，避免圍巖對(duì)砌混凝土造成破壞。

在混凝土入倉(cāng)澆筑時(shí)要進(jìn)行均勻、密實(shí)的振搗，留意施工中可能會(huì)出現(xiàn)的漏振和水泥砂漿層，同時(shí)要處理好施工縫的結(jié)合處，采用科學(xué)、合理的方式修補(bǔ)，避免出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。另外，還要檢查混凝土澆筑的厚度，并依據(jù)混凝土厚度確定混凝土的鋼筋配置。按相應(yīng)規(guī)定進(jìn)行模板拆除工作，以及做好混凝土的養(yǎng)護(hù)工作。混凝土的養(yǎng)護(hù)工作并不單單指混凝土表層上面的養(yǎng)護(hù)，同時(shí)還包括混凝土內(nèi)部溫度的檢測(cè)。為此，要隨時(shí)留意混凝土的內(nèi)部溫度變化以及外界氣候的影響，以便能夠有效應(yīng)對(duì)出現(xiàn)的狀況。

2.3 施工結(jié)束后要進(jìn)行總結(jié)和分析

水工隧洞施工結(jié)束后要進(jìn)行總結(jié)，分析施工過(guò)程中隧洞襯砌混凝土裂縫產(chǎn)生的各種原因，并及時(shí)上報(bào)所出現(xiàn)的裂縫的實(shí)際情況，制訂切實(shí)有效的措施，完善地質(zhì)、設(shè)計(jì)、施工等各方面的工作，防止裂縫再次出現(xiàn)，保障隧洞工程的質(zhì)量和安全。

3 結(jié)束語(yǔ)

雖然混凝土裂縫的產(chǎn)生在隧洞混凝土襯砌施工中是常見(jiàn)現(xiàn)象，引起裂縫產(chǎn)生的因素很多，也極其復(fù)雜，但是相信只要嚴(yán)格把控原材料的質(zhì)量和規(guī)范現(xiàn)場(chǎng)施工操作，還是可以在很大程度上避免裂縫的出現(xiàn)。因此，我們需要不斷研究和開(kāi)發(fā)更合適的施工方案和科學(xué)的儀器來(lái)提高水工隧洞工程的質(zhì)量，確保工程的施工安全及正式投入后使用的可靠性。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：劉曉芳〕