孟江峰

1 工程概況

子長環(huán)城西路強家梁隧道設(shè)計為雙線兩車道,全長1 765 m,里程K 0+380～K2+145,本隧道位于子長縣西部,縱坡為2.5%,隧道主洞襯砌內(nèi)輪廓為凈寬10.0 m,拱高7.0 m的同心圓曲邊墻結(jié)構(gòu)。

2 隧道襯砌裂縫產(chǎn)生的原因

2.1 因環(huán)境、材料引起的裂縫

溫度和濕度的變化、混凝土的脆性和不均勻性以及原材料的不合格(如堿骨料反應),酸、堿、鹽等對構(gòu)筑物的侵蝕都是造成襯砌混凝土產(chǎn)生裂縫的原因?；炷劣不陂g水泥放出大量水化熱,內(nèi)部溫度不斷上升,在表面引起拉應力。后期在降溫過程中,由于受到基礎(chǔ)或舊混凝土的約束,又會在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應力。氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應力。當這些拉應力超出混凝土的抗裂能力時,即會出現(xiàn)裂縫。另外溫度裂縫的產(chǎn)生與二次襯砌混凝土的厚度及水泥的品種、用量及水灰比,骨料的大小和級配,外加劑品種和摻量有關(guān)。

2.2 因施工操作不規(guī)范引起的裂縫

隧道測量不精確,造成開挖斷面凈空不符合設(shè)計要求,出現(xiàn)超欠挖,造成初期支護噴射混凝土厚度不均勻或初期支護侵入襯砌限界以及襯砌混凝土背后存在空洞都是產(chǎn)生裂縫的直接原因。輸送泵操作人員在泵送施工中精力不集中,沒有時刻注意泵送壓力表的讀數(shù),泵送混凝土速度選擇很關(guān)鍵,操作人員不能一味地圖快,有時欲速則不達。采用整體式鋼模板臺車施工,在泵送混凝土澆筑過程中,沒有先兩邊窗口再中間窗口,而是先從中間窗口泵送混凝土且沒有及時振搗,振搗或插入不當,漏振、過振或振搗棒抽撤過快,均會影響混凝土的密實性和均勻性,誘導裂縫的產(chǎn)生。泵送時,操作人員須隨時觀察料斗中的余料,嚴禁出現(xiàn)中途斷料。對于停機時間過長已初凝的混凝土,繼續(xù)澆筑混凝土時,原有的混凝土基礎(chǔ)表面沒有進行鑿毛處理,或者鑿毛后沒有用水沖洗干凈,也沒有鋪水泥砂漿墊層就在原混凝土表面澆筑混凝土,致使新舊混凝土接槎間出現(xiàn)裂縫。上次泵送完畢,管道未清洗干凈,會造成下一次泵送時堵管及對混凝土強度帶來影響以至于開裂。

2.3 因配合比不當引起的裂縫

配合比不當產(chǎn)生裂縫的主要原因有:1)粗細集料含泥量過大,造成混凝土收縮增大,誘導裂縫的產(chǎn)生。2)骨料粒徑越細、針片含量越大,混凝土單方用灰量、用水量增多,收縮量增大。3)混凝土外加劑、摻合料選擇不當,或摻量不當,對摻合料和外加劑的選用缺乏專業(yè)技術(shù)人員的指導。4)錯誤認為水泥用量越多,混凝土強度越高,水泥品種選擇不當,安定性不良,不同批次的水泥混用。5)水泥等級及混凝土強度等級原因:水泥等級越高、細度越細、早強越高對混凝土開裂影響越大?；炷猎O(shè)計強度等級越高,混凝土脆性越大、越易開裂。

3 隧道襯砌混凝土裂縫的修補方法

3.1 表面修補法

表面修補法是一種簡單、常見的修補方法,它主要適用于穩(wěn)定和對結(jié)構(gòu)承載能力沒有影響的表面裂縫以及深進裂縫的處理,表面修補法包括表面涂抹法和表面貼補法。表面涂抹法適用范圍是漿液難以灌入的細而淺的不漏水不伸縮的裂縫以及不再活動的裂縫。通常的處理措施是在裂縫的表面涂抹水泥漿、環(huán)氧膠泥或在混凝土表面涂刷油漆、瀝青等防腐材料。表面貼補法適用于大面積漏水(蜂窩麻面等或不易確定具體漏水位置、變形縫)的防滲堵漏,通?？梢圆捎迷诹芽p的表面粘貼玻璃纖維布等措施。

3.2 填充法

填充法用修補材料直接填充裂縫,一般用來修補較寬的裂縫,作業(yè)簡單,費用低。寬度小于0.3 mm,深度較淺的裂縫或是裂縫中有充填物,用灌漿法很難達到效果的裂縫以及小規(guī)模裂縫的簡易處理可采取開V形槽,然后作填充處理。

3.3 灌漿、嵌縫封堵法

灌漿法應用范圍廣,從細微裂縫到大裂縫均可適用,處理效果好。利用壓送設(shè)備(壓力0.2 MPa～0.4 MPa)將膠結(jié)材料壓入混凝土的裂縫中,膠結(jié)材料硬化后與混凝土形成一個整體,從而起到封堵加固的目的。常用的膠結(jié)材料有水泥漿、環(huán)氧樹脂、甲基丙烯酸酯、聚氨酯等化學材料。該方法屬傳統(tǒng)方法,效果很好。也可利用彈性補縫器將注縫膠注入裂縫,不用電力,十分方便,效果好。嵌縫法通常是沿裂縫鑿槽,在槽中嵌填塑性或剛性止水材料,以達到封閉裂縫的目的。常用的塑性材料有聚氯乙烯膠泥、塑料油膏、丁基橡膠等等;常用的剛性止水材料為聚合物水泥砂漿。

4 隧道襯砌混凝土裂縫的預防控制

4.1 把好材料進場關(guān),嚴格控制原材料的質(zhì)量和技術(shù)標準

1)水泥。不同品牌、不同規(guī)格、不同批次的水泥不能混用。施工現(xiàn)場多使用普通硅酸鹽水泥,但應盡量減少單位水泥用量。2)碎石。根據(jù)泵送管路的內(nèi)徑,盡可能選用較大粒徑的碎石。嚴格控制含泥量不大于1%,針、片狀物含量不大于15%,粒徑以5 mm～31.5 mm為宜,最大不超過40 mm。3)砂。采用級配良好的中砂,細度模數(shù)應為2.3～3.0,粒徑小于0.315 mm的顆粒含量所占比例宜為15%～20%,嚴格控制含泥量在3%以內(nèi)。為方便混凝土的運輸、泵送和澆筑,砂率取35%～45%。4)水。最好選用飲用水。5)外加劑。施工時必須慎重選擇外加劑的品種和摻量,高效減水劑能夠有效減少拌合用水,降低水化熱,延緩水化熱釋放速度,從而減少溫度裂縫,但摻量過多會引起混凝土的腫脹和開裂。

4.2 嚴格控制隧道各道施工操作,提高施工質(zhì)量

1)加強隧道開挖斷面檢測,嚴格控制超欠挖,為后期襯砌施工創(chuàng)造良好的條件。2)在保證開挖斷面成型滿足設(shè)計要求的前提下,嚴把初期支護,不能讓其噴射混凝土侵占二次襯砌凈空,造成襯砌厚度不滿足設(shè)計要求。3)仰拱及矮邊墻施工前一定要把基底虛渣、雜物、積水清理干凈,以避免成型后的混凝土出現(xiàn)不同程度的下沉及變形而影響后期二次襯砌的質(zhì)量。4)二次襯砌施作時間,應在圍巖和初期支護變形基本穩(wěn)定時進行。當圍巖變形較大、流變特性明顯,需提前進行二次襯砌時,必須對初期支護或襯砌結(jié)構(gòu)進行加強。5)二次襯砌混凝土灌注,全過程應有技術(shù)人員進行旁站,且嚴禁在運輸和泵送過程中給混凝土加水。

4.3 混凝土配合比的控制及選用

1)嚴格按施工配料單計量,定期檢查校正計量裝置。加強砂石料含水率檢測,及時調(diào)整拌和用水量。2)改善骨料級配,摻加粉煤灰或高效減水劑等來減少水泥用量,降低水化熱。3)混凝土中摻加一定量的具有減水、增塑、緩凝等作用的外加劑,改善混凝土拌合物的流動性、保水性,降低水化熱,推遲熱峰的出現(xiàn)時間。4)控制混凝土的入模溫度。夏季施工時,當氣溫高于32℃時,砂石料、攪拌機應搭設(shè)遮陽棚,用冷水沖洗碎石降溫。盡量安排在夜間澆筑混凝土。

5 結(jié)語

裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)中普遍存在的一種現(xiàn)象,它的出現(xiàn)不僅會降低隧道的抗?jié)B能力及其使用功能,而且會引起鋼筋的銹蝕,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影響隧道的承載能力,因此要對隧道襯砌混凝土裂縫進行認真研究,采用合理的方法進行處理。對混凝土使用中的裂縫及其耐久修補問題,我們要了解發(fā)生的機理,通過事前預防控制來減少隧道襯砌混凝土的裂縫發(fā)生,通過有效的事后補救來保持結(jié)構(gòu)正常使用功能,并在施工中采取各種有效的預防措施來預防裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展;同時施工人員要認真負責,嚴格按規(guī)定要求施工,嚴把質(zhì)量關(guān),方能保證隧道安全、穩(wěn)定地工作。

[1]關(guān)寶樹.隧道工程施工要點集[M].北京:人民交通出版社,2003:12.

[2]黃成光.公路隧道施工[M].北京:人民交通出版社,2003:2.

[3]交通部重慶公路科學研究所.公路隧道施工技術(shù)規(guī)范[M].北京:人民交通出版社,2004:6.

[4]孫永林.淺談混凝土裂縫成因及控制[J].山西建筑,2007,33(24):166-167.