摘要：大體積混凝土結(jié)構(gòu)在施工中容易出現(xiàn)裂縫，這已為眾多的工程實(shí)踐所證實(shí)，本文對(duì)市政隧道大體積混凝土裂縫原因與控制方法進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：隧道 大體積混凝土 裂縫

1 市政隧道大體積混凝土出現(xiàn)裂縫的特點(diǎn)

近年來(lái)市政隧道大體積混凝土出現(xiàn)裂縫屢見(jiàn)不鮮，從裂縫發(fā)生的情況分析，有以下幾個(gè)特點(diǎn)值得注意：①均為地下或半地下結(jié)構(gòu)，有防水要求，鋼筋混凝土須控制裂縫開(kāi)展及寬度，一般不存在承載力不足問(wèn)題。②結(jié)構(gòu)形式常采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土超靜定結(jié)構(gòu)，溫差和收縮變化復(fù)雜，約束作用較大，容易引起開(kāi)裂。③超靜定的地下和半地下構(gòu)筑物，凡能滿足工藝和構(gòu)造要求的截面尺寸，一般都能滿足承載力要求，且有較大的安全度。因此，掌握溫度收縮作用是控制裂縫的主要因素。④混凝土標(biāo)號(hào)較高，水泥用量較大，壁厚較小，收縮變形較大，常見(jiàn)收縮裂縫。⑤控制裂縫必須考慮鋼筋作用，其構(gòu)造配筋率約為0.2％—0.5％。⑥水化熱溫升較高，降溫散熱較快，因此收縮與降溫共同作用是引起混凝土裂縫的主要因素。其次，不均勻沉降及抗震問(wèn)題都須適當(dāng)考慮。⑦控制裂縫的方法不象壩體混凝土那樣采用特殊低熱水泥及復(fù)雜的冷卻系統(tǒng)，而主要是靠改進(jìn)構(gòu)造設(shè)計(jì)、合理配筋及改進(jìn)澆筑、加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)等方法提高結(jié)構(gòu)的抗裂性能。

2 市政隧道大體積混凝土出現(xiàn)裂縫的原因

市政隧道大體積混凝土裂縫原因主要在于：

2.1外界氣溫度化的影響。外界氣溫愈高，混凝土的澆筑溫度也愈高：而如外界溫度下降，又增加混凝土的降溫幅度，特別是氣溫驟降，會(huì)大大增加外層混凝土與內(nèi)部混凝土的溫度梯度，隨著水泥水化反應(yīng)的減慢及混凝土的不斷散熱，大體積混凝土由升溫階段逐漸過(guò)渡到降溫階段。溫度降低，體積收縮。由于混凝土內(nèi)部熱量是通過(guò)表面向外散發(fā)，降溫階段，混凝土表面溫度與中心溫度仍然存在差值，如果過(guò)大，同升溫階段一樣產(chǎn)生表面裂縫。

2.2混凝土配合比。實(shí)際證明，水泥用量大，水泥發(fā)熱量大，造成混凝土水化熱溫升過(guò)高，內(nèi)外溫差劇烈：水灰比大，造成混凝土收縮量過(guò)大：原材料性能不良，造成混凝土強(qiáng)度低，本身抗裂能力差。

2.3混凝土施工質(zhì)量，主要有混凝土攪拌不均勻，振搗不密實(shí)，澆筑不合理，混凝土內(nèi)部形成施工縫。

2.4混凝土養(yǎng)護(hù)。主要有混凝土養(yǎng)護(hù)不及時(shí)，風(fēng)吹日曬，內(nèi)部與外表溫差過(guò)大，外界氣溫驟降時(shí)混凝土表面無(wú)保溫措施。

2.5混凝土結(jié)構(gòu)型式及構(gòu)造上的問(wèn)題：幾何尺寸大，超長(zhǎng)超厚；形狀突變處未合理處理；配筋不合理。

2.6地基問(wèn)題：基礎(chǔ)約束面受強(qiáng)約束；沉降不均勻等。在上述眾多因素中，比較突出的問(wèn)題之一是混凝土內(nèi)部由于水泥水化熱釋放引起混凝土內(nèi)部劇烈的溫度變化，產(chǎn)生溫度應(yīng)力，導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂，這是大體積混凝土裂縫的主要原因。

3 市政隧道大體積鋼筋混凝土裂縫控制的措施

3.1混凝土澆筑措施大體積混凝土的澆筑應(yīng)選用以下三種方法：

3.1.1全面分層。即將整個(gè)結(jié)構(gòu)澆筑層分為數(shù)層澆筑，當(dāng)已澆筑的下層混凝土尚未初凝時(shí)，即開(kāi)始澆筑第二層，如此逐層進(jìn)行，直至澆筑完成。這種方案適用于結(jié)構(gòu)物的平面尺寸不太大的工程，施工時(shí)宜從短邊開(kāi)始，沿長(zhǎng)邊推進(jìn)：也可分為兩段，從中間向兩端，從兩端向中間同時(shí)進(jìn)行。

3.1.2分段(塊)分層。層一端開(kāi)始澆筑混凝土，適用于厚度較薄而面積或長(zhǎng)度較大的工程。施工時(shí)從底進(jìn)行到一定距離后澆筑第二層，如此依次向前澆筑其他各層。

3.1.3斜面分層。適用于結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度超過(guò)厚度三倍的工程，振搗工作應(yīng)從澆筑層底層開(kāi)始，逐漸上移，此時(shí)向前推薦的澆筑混凝土攤鋪坡度應(yīng)小于1:3，以保證分層混凝土之間的施工質(zhì)量。分層的厚度決定于振搗器的棒長(zhǎng)和振動(dòng)力的大小，也要考慮混凝土的供應(yīng)量大小和可能澆筑量的大小，一般為20—30cm。插入式振搗器應(yīng)伸入下層50cm為宜。分層澆筑時(shí)，上層鋼筋的綁扎應(yīng)在下層混凝土經(jīng)一定養(yǎng)護(hù)其強(qiáng)度達(dá)到1.2N／mm²，混凝土表面溫度與混凝土澆筑后達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的室外溫度之差在25℃以下時(shí)進(jìn)行。為了加強(qiáng)分層澆筑層間的結(jié)合，可以采取在下層混凝土表面設(shè)置鍵槽的辦法。鍵槽可用100mm×100mm的木方每隔1m左右留設(shè)。分層澆筑間隔的時(shí)間，應(yīng)以混凝土表面溫度降至大氣平均溫度為好，即水化熱溫升的峰值以后，一般為3—5d，因此間隔時(shí)間以大于5d為宜。

3.2混凝土的養(yǎng)護(hù)混凝土拌和物澆筑成型后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)的目的是為混凝土正常硬化創(chuàng)造必要的溫度、濕度條件，防止收縮開(kāi)裂，保證混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度。混凝土澆筑完畢后，應(yīng)在12h內(nèi)加以覆蓋和澆水。具體要求是，普通硅酸鹽水泥拌制的混凝土不得少于14d，礦渣水泥、火山灰質(zhì)水泥、大壩水泥、礦渣大壩水泥拌制的混凝土不得少于21d。養(yǎng)護(hù)方法分為降溫法和保溫法兩種。降溫法即在混凝土澆筑成型后，用蓄水、撒水或噴水養(yǎng)護(hù)；保溫法是在混凝土成型后，使用保溫材料覆蓋養(yǎng)護(hù)(如塑料薄膜、草袋等)及薄膜養(yǎng)生液養(yǎng)護(hù)，可視具體條件選用。養(yǎng)護(hù)原理：塑料薄膜養(yǎng)護(hù)是將塑料溶液噴涂在已凝結(jié)的混凝土表面上，揮發(fā)后，形成一層薄膜，使混凝土表面與空氣隔絕，混凝土中的水分不再蒸發(fā)，內(nèi)部保持為濕潤(rùn)狀態(tài)。

3.3混凝土用料設(shè)計(jì)混凝土配合比設(shè)計(jì)和施工中通常采用如下幾點(diǎn)措施：①低水化熱的水泥和盡量減小水泥用量；②盡量減少用水量，提高混凝土強(qiáng)度：③合理使用混凝土外加劑；④選用熱膨脹系數(shù)小的骨料和較大的骨料粒徑；⑤預(yù)冷原材料；⑥合理分縫、分塊，減輕約束；⑦在混凝土中預(yù)埋冷卻水管；⑧在混凝土表面絕熱，調(diào)節(jié)表面溫度下降速率；⑨拋投石塊。從上面通常采用的措施可看出，這多種措施中，除施工過(guò)程中可采取的措施外，從混凝土配合比設(shè)計(jì)的角度看，主要應(yīng)從①—⑨著手，進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí)注意：①設(shè)計(jì)配合比時(shí)盡量利用混凝土60d或90d的后期強(qiáng)度，以滿足減少水泥用量的要求。但必須征得設(shè)計(jì)單位的同意和滿足施工荷載的要求。②混凝土配合比，應(yīng)根據(jù)使用的材料通過(guò)試配確定。水灰比應(yīng)≤0.6。砂率應(yīng)控制在0.33—0.37。坍落度應(yīng)根據(jù)配合比要求嚴(yán)加控制。

3.4混凝土施工的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)與試驗(yàn)施工經(jīng)驗(yàn)證明：在大體積混凝土施工過(guò)程中，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)與試驗(yàn)，是控溫、防裂的重要技術(shù)措施，也都取得了良好的效果，實(shí)現(xiàn)了信息化施工。隧道大體積混凝土澆筑塊體里外溫差、降溫速度及環(huán)境溫度的測(cè)試，每晝夜應(yīng)不少于2次。大體積混凝土澆筑塊體溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置一般可按下列方式布置：①溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置范圍以所選混凝土澆筑塊體平面圖對(duì)稱軸線的半條軸線為測(cè)濕區(qū)(對(duì)長(zhǎng)方體可取較短的對(duì)稱軸線)，在測(cè)溫區(qū)內(nèi)溫度測(cè)點(diǎn)呈平面布置；②在測(cè)溫區(qū)內(nèi)，溫度監(jiān)測(cè)的位置與數(shù)量可根據(jù)混凝土澆筑塊體內(nèi)溫度場(chǎng)的分布情況及溫控的要求確定：③在基礎(chǔ)平面半條對(duì)稱軸線上，溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)的點(diǎn)位宜不少于4處；④沿混凝土澆筑塊體厚度方向，每一點(diǎn)位的測(cè)點(diǎn)數(shù)量，宜不少于5點(diǎn)：⑤保溫養(yǎng)護(hù)效果及環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量應(yīng)根據(jù)具體需要確定：⑥混凝土澆筑塊體的外表溫度，應(yīng)以混凝土外表以內(nèi)50mm處的溫度為準(zhǔn)。

總之，市政隧道大體積混凝土的施工技術(shù)，涉及到經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、設(shè)計(jì)、管理、施工等諸多方面。要想保證大體積混凝土的施工質(zhì)量，需要建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、施工單位、材料供應(yīng)商等單位的綜合管理、科學(xué)組織、合理安排、嚴(yán)格執(zhí)行。