摘 要 某大型引水工程的輸水隧洞，二次利砌的砼面不同程度的產(chǎn)生表面裂縫。經(jīng)過對(duì)產(chǎn)生裂縫發(fā)生的時(shí)間、原因、過程和溫度變化等因素進(jìn)行分析，從而獲得二次襯砌的砼表面裂縫產(chǎn)生的原因和發(fā)生、發(fā)展規(guī)律，制訂出防治措施，并實(shí)施，通過調(diào)整和完善施工過程參數(shù)，最終找到了最佳的解決途徑，達(dá)到裂縫的防治效果。

關(guān)鍵詞 表面裂縫；白鈣：溫度應(yīng)力；裂縫成因

中圖分類號(hào)TU7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào)1673—9671—(2009)122—0036—01

1 工程概況

某大型引水工程是某省重點(diǎn)工程，引水至城西，以改善城西水環(huán)境，其輸水隧洞長(zhǎng)8022km，開挖洞徑：原設(shè)計(jì)采用馬蹄形斷面，后變更為城門洞形斷面。Ⅱ、Ⅲ類麗巖開挖斷面為6.26m×6.24m，Ⅳ、Ⅴ類嗣巖開挖斷面為6.56m×6.49m。按隧洞圍巖類別不同，其砼襯砌厚度為：Ⅱ、Ⅲ類嗣巖為C25素砼襯砌厚350mm，Ⅳ、Ⅴ類圍巖為C30鋼筋砼襯砌厚450mm。

隧洞所經(jīng)區(qū)域地貌形態(tài)屬丘陵山區(qū)，所經(jīng)區(qū)域?yàn)橐惶坠派皫r地層，以石英砂粒巖、長(zhǎng)石石英中細(xì)粒砂巖、紅色粉砂質(zhì)泥巖、泥沙巖、泥巖等為主，受區(qū)域構(gòu)造影響，巖層中斷層和節(jié)理裂隙較為發(fā)育，部分地段地下水富水性較好。水系發(fā)育的部位，開挖后容易崩塌。

2 施工現(xiàn)狀

在隧洞二次襯砌過程中，經(jīng)項(xiàng)目部技術(shù)人員跟蹤檢查，發(fā)現(xiàn)砼表面產(chǎn)生裂縫，主要有兩種：一種是砼干裂縫。另一種是濕裂縫；裂縫寬度在0.05～0.3mm之間。砼干裂縫一般出現(xiàn)在砼澆筑完10～15天后，邊墻和拱頂都不同程度的出現(xiàn)，且基本為環(huán)向分布；砼濕裂縫出現(xiàn)一般在3天后，伴有滲水，流水或出現(xiàn)白鈣等現(xiàn)象，底腳、邊墻和拱頂部位都有出現(xiàn)，且環(huán)向、橫向分布均有，環(huán)向“Y”字形分布更多。

3 隧洞二次襯砌產(chǎn)生裂縫原因分析

隧洞二次襯砌產(chǎn)生裂縫的原因有：

3.1 砼材料及配合比不符合要求 配合比設(shè)計(jì)不當(dāng)直接影響砼的抗拉強(qiáng)度，是造成砼開裂不可忽視的原因。有關(guān)試驗(yàn)資料顯示：用水量不變時(shí)。水泥用量每增加10％，砼收縮增加5％；水泥用量不變時(shí)，用水量每增加10％，砼強(qiáng)度降低20％，砼與鋼筋的粘結(jié)力降低10％?？偨Y(jié)的原因有如下方面： 1)粗細(xì)集料含泥量過大，造成砼收縮增大。集料顆粒級(jí)配不良或采取不恰當(dāng)?shù)拈g斷級(jí)配，容易造成砼收縮的增大，誘導(dǎo)裂縫的產(chǎn)生。2)骨料粒徑越細(xì)、針片含量越大，砼單方用灰量、用水量增多，收縮量增大。3)砼外加劑、摻和料選擇不當(dāng)、或摻量不當(dāng)，嚴(yán)重增加砼收縮。4)水泥品種原因，礦渣硅酸鹽水泥收縮比普通硅酸鹽水泥收縮大。5)水泥等級(jí)及砼強(qiáng)度等級(jí)原因：水泥等級(jí)越高、細(xì)度越細(xì)、早強(qiáng)越高對(duì)砼開裂影響很大。砼設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)越高，砼脆性越大、越易開裂。

3.2 溫度變化、收縮、膨脹、不均勻沉陷等原因引起的裂縫

1)溫度變化引起的裂縫，砼具有熱脹冷縮的性質(zhì)，當(dāng)外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化，砼將發(fā)生變形，若變形遭到約束，則在結(jié)構(gòu)內(nèi)將產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過砼抗拉強(qiáng)度時(shí)即產(chǎn)生溫度裂縫。溫度裂縫的特征主要是表面裂縫的走向一般無規(guī)律性，深層或貫穿裂縫的走向一般與主筋平行或接近平行；裂縫寬度大小不一，受溫度變化的影響熱細(xì)冷寬。2)地質(zhì)條件差，原開挖塌方大，砼襯砌厚度大，并厚薄不均勻，在外圍巖應(yīng)力或砼自身應(yīng)力不均勻的情況下，容易產(chǎn)生表面或深度裂縫。3)內(nèi)水水壓過大仍是砼裂縫產(chǎn)生的主因；即在砼未達(dá)到強(qiáng)度前，內(nèi)水壓力超過砼初期強(qiáng)度的情況下，導(dǎo)致薄弱部位產(chǎn)生砼裂縫。

3.3 結(jié)合施工情況，產(chǎn)生裂縫原因分析 我標(biāo)采用的水泥是復(fù)合硅酸鹽水泥，砂是天然河砂，碎石為優(yōu)質(zhì)機(jī)制碎石。在施工期間，經(jīng)按規(guī)范對(duì)原材料進(jìn)行多次抽查和試驗(yàn)：水泥共檢測(cè)22組，3天和28天的檢測(cè)指標(biāo)均合格水抽檢3組，PH值、不溶物、可溶物、CI^-、SO²項(xiàng)目均符合JGJ63-2006《砼用水標(biāo)準(zhǔn)》的要求；河砂檢測(cè)8組，含泥量在0.9～1.2％，常規(guī)指標(biāo)均符合要求；碎石檢測(cè)20組，其中5～20mm的9組，20～40mm的ll組，含泥量在0.4～0.8％，級(jí)配等常規(guī)指標(biāo)也符合要求；以上數(shù)據(jù)顯示，原材料均合格，原材料不是產(chǎn)生裂縫的主要問題。 設(shè)計(jì)為C25W8和C30ws的泵送砼，由于有抗?jié)B要求，水泥用量很大，且由有相應(yīng)資質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室配置的配合比強(qiáng)度分別為32.8MPa和37.2MPa；加上泵送砼坍落度大，對(duì)砼產(chǎn)生收縮裂縫有一定的影響。經(jīng)對(duì)施工過程監(jiān)控的情況，施工中嚴(yán)格按砼配合比下料，且澆筑過程并未違規(guī)，這不是產(chǎn)生砼表面裂縫的主因。為搶工期，拆模時(shí)間基本控制在10小時(shí)左右，這是產(chǎn)生砼裂縫的主要因素之一。 在1月3月份施工期間的冬、春季，洞外溫度在-2～23℃，溫差較大，隧洞襯砌施工是24小時(shí)作業(yè)的。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘察和檢測(cè)，隧洞上游溫度在13～18℃，隧洞下游溫度在28～33℃，內(nèi)外溫差大，經(jīng)統(tǒng)計(jì)這個(gè)時(shí)候產(chǎn)生裂縫最多的是隧洞上游，這是產(chǎn)生砼表面裂縫的主要原因。

隧洞襯砌施工采用12米長(zhǎng)的鋼模臺(tái)車施工，經(jīng)抽查產(chǎn)生砼表面裂縫部位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)：在原開挖時(shí)塌方較大處占30％，原調(diào)車場(chǎng)部位占20％，原涌水大部位占50％，并發(fā)現(xiàn)有80％的裂縫出現(xiàn)在鋼模臺(tái)車襯砌分縫邊線的3～6m的部位。由此可見，溫差大，地質(zhì)條件差，涌水大，襯砌分縫過長(zhǎng)也是產(chǎn)生砼表面裂縫的主要原因。

4 采取的防治措施

1)與水泥供應(yīng)廠家協(xié)商，經(jīng)試驗(yàn)合理調(diào)高水泥的細(xì)度，以改善水泥的早強(qiáng)強(qiáng)度。 2)與試驗(yàn)室協(xié)商，對(duì)原配合比進(jìn)行調(diào)整，在保證砼強(qiáng)度的前提下，盡量將水泥量降低，配合比調(diào)整如下：

3)做好砼的保暖工作，減少洞內(nèi)溫差，如在隧洞口掛布簾，防止空氣流動(dòng)過快；在隧洞內(nèi)燒無煙碳爐，提高隧洞內(nèi)溫度；砼拆模后覆蓋塑料薄膜等。 4)對(duì)地質(zhì)條件差塌方大的部位，放慢砼澆筑速度，加強(qiáng)振搗，保證砼密實(shí)性，并延長(zhǎng)拆模時(shí)間(拆模時(shí)間保證在18h以上)。 5)對(duì)有水的部位，澆筑時(shí)預(yù)埋排水孔或澆筑完后及時(shí)打設(shè)排水孔，排除內(nèi)水壓力，砼達(dá)到強(qiáng)度后及時(shí)進(jìn)行灌漿處理。 6)縮短襯砌分縫長(zhǎng)度，將襯砌分縫改為9.6米，減少環(huán)向拉應(yīng)力。 7)對(duì)已產(chǎn)生裂縫的部位進(jìn)行化學(xué)灌漿補(bǔ)強(qiáng)，并用膠水及水泥按1:6進(jìn)行表面美化處理。

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效果檢查

采用以上措施進(jìn)行處理后，經(jīng)對(duì)砼表面進(jìn)行監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)砼表面的裂縫大大減少，原產(chǎn)生的裂縫也并未有擴(kuò)展的跡象，而且經(jīng)對(duì)產(chǎn)生的裂縫進(jìn)行化學(xué)灌漿及表面美化處理成果明顯，該工程項(xiàng)目也順利通過了竣工驗(yàn)收，并評(píng)為優(yōu)良工程。