山嶺公路隧道二襯混凝土開(kāi)裂原因分析及防治措施

劉天浩

（華邦建投集團(tuán)股份有限公司，甘肅 蘭州730000）

1 工程概況

桂林至柳城高速公路既是“縱5”桂林經(jīng)柳州至南寧第二通道的重要組成部分，也是“橫2 支線”桂林至河池高速公路的重要組成。本項(xiàng)目采用雙向四車(chē)道高速公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)速度100 Km/h。隧道設(shè)計(jì)為高速公路雙向四車(chē)道分離式隧道。大昌隧道起訖里程樁號(hào)左幅：ZK49+365 ～ZK50+456, 長(zhǎng)度1091m；右幅：K49+357～K50+434，長(zhǎng)度1077m。

2 裂縫情況

2.1 隧道裂縫排查情況

項(xiàng)目部成立隧道裂縫整治小組，開(kāi)展裂縫相關(guān)試驗(yàn)、測(cè)量、檢測(cè)、統(tǒng)計(jì)并收集數(shù)據(jù)資料，進(jìn)行原因分析。經(jīng)過(guò)治理小組的認(rèn)真排查，大昌隧道共有二襯裂縫8 道（表1）。

2.2 隧道裂縫觀測(cè)情況

項(xiàng)目部組織試驗(yàn)人員和測(cè)量人員，采用裂縫測(cè)量?jī)x及全站儀等對(duì)二襯及裂縫開(kāi)展了為期二十天的觀測(cè)，同時(shí)經(jīng)過(guò)在裂縫處鉆孔取芯判斷裂縫是否為貫穿型受力裂縫。通過(guò)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)隧道裂縫無(wú)擴(kuò)展，裂縫處二襯無(wú)沉降，裂縫處于穩(wěn)定狀態(tài)。通過(guò)鉆孔取芯判斷裂縫為非貫穿型裂縫。

3 裂縫產(chǎn)生原因分析

經(jīng)過(guò)對(duì)裂縫一個(gè)月的觀測(cè)發(fā)現(xiàn)裂縫處于穩(wěn)定狀態(tài)，結(jié)合對(duì)二襯施工工藝、混凝土養(yǎng)護(hù)及混凝土原材料的調(diào)查、地質(zhì)情況、初步分析二襯裂縫產(chǎn)生的主要原因如下：

3.1 混凝土干縮

混凝土在硬化過(guò)程中水分逐漸蒸發(fā)散失，使水泥中的凝結(jié)膠體干燥收縮產(chǎn)生變形，由于受到圍巖和模板的約束，變形產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)干縮裂縫。洞口段較洞內(nèi)深處溫差大、空氣流動(dòng)性好，易產(chǎn)生混凝土的干縮。

3.2 洞口段地質(zhì)較復(fù)雜

我標(biāo)洞口段地勢(shì)陡峻，洞口段的施工平臺(tái)均為人工填筑而成，洞口段圍巖相對(duì)較差且局部變化復(fù)雜，隧道圍巖類(lèi)別與及設(shè)計(jì)支護(hù)等級(jí)不完全吻合，此外，洞口段的軟巖存在變形隨時(shí)間逐漸增長(zhǎng)的蠕變，是軟巖的特性。這些也是洞口段裂縫相對(duì)較多的原因之一。

3.3 仰拱與二襯施工縫的設(shè)置并非處于同一斷面

我項(xiàng)目的二襯臺(tái)車(chē)長(zhǎng)度采用常規(guī)長(zhǎng)度，為12 米，每次澆筑二襯長(zhǎng)度約為11.8-11.9 米，與設(shè)計(jì)和規(guī)范規(guī)定的仰拱施工長(zhǎng)度不吻合，兩者每次澆筑長(zhǎng)度不一致，致使二襯與仰拱施工縫不處于同一斷面，當(dāng)產(chǎn)生不均勻沉降時(shí)，即產(chǎn)生環(huán)向裂縫。

3.4 澆筑工藝

經(jīng)調(diào)查，現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程記錄和砼澆筑工藝，二襯砼澆筑未嚴(yán)格執(zhí)行水平分層施工工藝，導(dǎo)致砼離析。二襯臺(tái)車(chē)長(zhǎng)度12m，左右側(cè)混凝土工作窗對(duì)稱(chēng)設(shè)置，共18 個(gè)：每側(cè)分為3 層、每層3 個(gè)。實(shí)際二襯澆筑過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員為了減少接管時(shí)間，幾乎不使用底層工作窗作為混凝土入模口，而是直接使用中間層工作窗作為混凝土入模口，致使混凝土下落高度超過(guò)規(guī)范允許值，且左右側(cè)中間層的工作窗分別只開(kāi)2 個(gè)窗，中間層中間窗始終未作為混凝土入模口，從而導(dǎo)致混凝土下落過(guò)程中極易造成離析現(xiàn)象，每節(jié)段側(cè)墻左右下角砼粗骨料少，使收縮系數(shù)不同而產(chǎn)生了左右下三角部位的裂縫。為固定預(yù)留洞室模板，不可避免的增設(shè)固定鋼筋，且預(yù)留洞室模板是現(xiàn)場(chǎng)制作的木模，從而導(dǎo)致澆筑二襯混凝土?xí)r，不便于振動(dòng)棒插入振搗，即使振搗，極易碰觸到模板引發(fā)模板偏位，往往產(chǎn)生漏振或者振搗不密實(shí)，此外，預(yù)留洞室的邊角是應(yīng)力集中部位。綜上所述，產(chǎn)生裂縫的原因主要是施工工藝不規(guī)范造成，其性質(zhì)屬于非結(jié)構(gòu)性裂縫，對(duì)結(jié)構(gòu)受力不影響，但對(duì)結(jié)構(gòu)物的防水影響較大，需采取有效的處治措施，確保結(jié)構(gòu)的有效防滲防銹和達(dá)到設(shè)計(jì)使用壽命。

4 裂縫處理

經(jīng)對(duì)裂縫情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、觀測(cè)、分析，初步斷定裂縫處于穩(wěn)定狀態(tài)。結(jié)合專(zhuān)家提出的整改措施和建議對(duì)裂縫進(jìn)行整治。擬聘請(qǐng)專(zhuān)業(yè)處治混凝土裂縫的施工隊(duì)伍，根據(jù)不同的裂縫類(lèi)型，采用不同的方法逐條進(jìn)行處治。對(duì)處治過(guò)后的二襯裂縫繼續(xù)進(jìn)行了跟蹤觀測(cè)，對(duì)繼續(xù)發(fā)展的裂縫及時(shí)進(jìn)行二次處治，直至裂縫穩(wěn)定不再繼續(xù)發(fā)展。

現(xiàn)場(chǎng)采取了下列處理方案，最后在表面涂刷環(huán)氧樹(shù)脂封閉。

4.1 針管注漿法

對(duì)于寬度小于1mm且長(zhǎng)度小于5m的裂縫，采用沿縫針管注漿封堵處理。

4.2 鑿孔壓漿法

對(duì)于寬度小于1mm 且長(zhǎng)度大于5m 的裂縫，以及寬度大于1mm且小于5mm的裂縫，采用沿縫鑿孔壓漿封堵處理。

4.3 鑿槽壓漿法

對(duì)于寬度大于5mm 的裂縫，采用沿縫鑿槽，壓漿封堵后用環(huán)氧砂漿嵌補(bǔ)。經(jīng)過(guò)以上治理手段后，通過(guò)近一個(gè)月的連續(xù)觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)隧道裂縫無(wú)擴(kuò)展，裂縫處二襯無(wú)沉降無(wú)滲水。

表1 隧道二襯裂縫情況統(tǒng)計(jì)表

5 裂縫預(yù)防措施

預(yù)防混凝土干縮:

5.1 嚴(yán)把材料關(guān)和配合比關(guān)。a.水泥、粗細(xì)集料材料的控制。根據(jù)施工需要，加強(qiáng)進(jìn)場(chǎng)原材料檢測(cè)，選用細(xì)度、凝結(jié)時(shí)間、安定性、彈性模量合理的水泥，避免不同品牌的水泥混裝，選用合格的粗細(xì)集料，減小混凝土凝固時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力，以防止裂縫產(chǎn)生。b.混凝土性能的控制。在施工過(guò)程中，混凝土坍落度大、和易性不好致使拆模后產(chǎn)生裂縫。 針對(duì)混凝土性能的影響，試驗(yàn)室應(yīng)多做配合比試驗(yàn)，選用合理配合比，在澆筑時(shí)每班測(cè)定砂石料含水率，及時(shí)調(diào)整施工配合比；現(xiàn)場(chǎng)加強(qiáng)混凝土坍落度檢測(cè)，不合格混凝土不得進(jìn)行澆筑。

5.2 嚴(yán)格控制施工工藝。a.混凝土澆筑工藝及振搗工藝控制。混凝土應(yīng)水平分層澆筑，混凝土卸落高度不得大于2m。通過(guò)后勤保障保證混凝土澆筑連續(xù)；同時(shí)在二襯混凝土澆筑過(guò)程中加強(qiáng)振搗，兩側(cè)邊墻部位采用插入式振搗棒振搗，拱部采用附著式振搗器振搗，確保混凝土振搗充分，以防止裂縫產(chǎn)生。b.拆模時(shí)間的影響。應(yīng)在每模二襯施工時(shí)，制作至少兩組同條件養(yǎng)護(hù)試塊，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定拆模時(shí)間，從而確保二襯拆模時(shí)，混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)及規(guī)范要求,防止裂縫產(chǎn)生。c.凝土養(yǎng)護(hù)的控制。在二襯拆模后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，灑水次數(shù)必須使混凝土表面始終處于濕潤(rùn)狀態(tài)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)根據(jù)溫度及施工部位不同，控制在7～14 天。養(yǎng)護(hù)用水應(yīng)與拌合用水相同，水溫與混凝土表面溫差不得大于15℃。當(dāng)環(huán)境溫度低于5℃時(shí)禁止灑水，采取保濕保溫措施，以防止裂縫產(chǎn)生。d.施工縫設(shè)置的控制。應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求，在圍巖級(jí)別變化處設(shè)置沉降縫，如果有圍巖級(jí)別變更，在變更斷面處也要同樣設(shè)置變形縫，以防止裂縫產(chǎn)生。e.杜絕虛渣。施工過(guò)程中，做到三檢制，加強(qiáng)開(kāi)挖爆破技術(shù)的攻關(guān)，嚴(yán)格控制超欠挖，凡是超挖的，采用同標(biāo)號(hào)混凝土進(jìn)行回填。調(diào)平層、仰拱和邊墻基礎(chǔ)施工前，隧底的虛碴必須清除干凈。

結(jié)束語(yǔ)

隨著隧道在高速公路建設(shè)中的比例逐漸增加，由于隧道的施工工序復(fù)雜，施工環(huán)境惡劣，工人技術(shù)水平參差不齊，從而導(dǎo)致列襯砌裂縫問(wèn)題的出現(xiàn)，近年來(lái)由于隧道襯砌開(kāi)裂而帶來(lái)的不均勻沉降及滲水等病害引起了越來(lái)越多工程技術(shù)人員的重視。隨著施工技術(shù)水平的發(fā)展，各種新技術(shù)、新材料、新工藝、新設(shè)備在施工中的廣泛應(yīng)用，隧道二襯開(kāi)裂的情況得到了明顯的改觀。在二襯裂縫治理的過(guò)程中應(yīng)堅(jiān)持預(yù)防為主，標(biāo)本兼治的原則，從原材料質(zhì)量、混凝土澆筑養(yǎng)護(hù)、施工技術(shù)質(zhì)量管理等方面入手多管齊下，將問(wèn)題控制在萌芽狀態(tài)。