馬春波 王國(guó)權(quán)

（吉林省電力建設(shè)總公司，吉林 長(zhǎng)春 130021）

1 裂縫原因分析

電纜隧道產(chǎn)生裂縫的原因主要有2種：由于溫度、膨脹、收縮、徐變和不均勻沉降等其他因素由變形變化而引起的裂縫；外荷載（如靜、動(dòng)荷載）的直接應(yīng)力和結(jié)構(gòu)次應(yīng)力引起的裂縫。前者發(fā)生的概率要大些。

1.1 地基(填土地基)不均勻沉降

地基不均勻沉降表現(xiàn)在兩方面：沿隧道縱向長(zhǎng)度方向上的不均勻沉降；施工先后順序不同的不均勻沉降。

在火電廠施工中，電纜隧道大部份位于除氧煤倉(cāng)間及集控樓零米以下部位。在這些部位，主廠房及集控樓框架大基礎(chǔ)的埋深常常較深，導(dǎo)致電纜隧道置于深厚的回填土之上。同時(shí)，一般工期相當(dāng)緊，回填土施工時(shí)間僅2個(gè)月左右。在這樣短的時(shí)間內(nèi)，回填深達(dá)幾米、十幾米的回填土，按施工規(guī)范要求的土體含水率、夯擊厚度和遍數(shù)等來(lái)施工，客觀上往往存在一定難度。如果施工中再不加強(qiáng)監(jiān)管控制回填土的施工質(zhì)量，很容易出現(xiàn)回填不密實(shí)的情況。

1.2 溫差應(yīng)力和收縮應(yīng)力引起的裂縫

1.2.1 干燥收縮

當(dāng)隧道混凝土在養(yǎng)護(hù)條件或干燥條件不好（由于電纜隧道細(xì)長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)形式，容易由于"風(fēng)筒原理"而產(chǎn)生比外界相對(duì)較大的風(fēng)）時(shí)，則混凝土中水量蒸發(fā)較大。毛細(xì)孔縫中水逸出產(chǎn)生毛細(xì)壓力，使混凝土產(chǎn)生"毛細(xì)收縮"。由于混凝土的干縮值為0.04%～0.06%，而混凝土的極限拉伸值只有0.01%～0.02%，所以易引起干縮裂縫。

1.2.2 溫差收縮

溫差會(huì)在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生溫度梯度，在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生彈性約束。在既有約束變形，又有自由溫度產(chǎn)生的相對(duì)變形的情況下，將產(chǎn)生溫差應(yīng)力。理論上混凝土自由內(nèi)外溫差（外部溫差及水化熱產(chǎn)生絕熱升降溫差，不考慮外部約束）為20～30℃時(shí)，其冷縮值為0.02%～0.03%，而混凝土的極限拉伸值只有0.01%～0.02%，從而易引起結(jié)構(gòu)開(kāi)裂。

1.2.3 塑性收縮

混凝土初凝之前出現(xiàn)泌水和水份急劇蒸發(fā)，引起失水收縮，此時(shí)骨料與水泥之間也產(chǎn)生不均勻的沉縮變形，由于它發(fā)生在混凝土終凝之前的塑性階段，故稱為塑性收縮，其收縮量可達(dá)1%左右。水灰比過(guò)大、水泥用量大、外加劑保水性差、粗骨料少、振搗不良、環(huán)境溫度高、表面失水大等都能導(dǎo)致混凝土的塑性收縮。在隧道的轉(zhuǎn)角、預(yù)留孔洞等處極易出現(xiàn)此種裂縫。

1.3 施工過(guò)程中其他原因引起的裂縫

1.3.1 電纜隧道兩側(cè)的不對(duì)稱回填

電纜隧道施工完成后，應(yīng)及時(shí)回填封閉。然而在回填中一般要求在電纜隧道兩側(cè)對(duì)稱回填，同時(shí)在回填時(shí)盡量避免大型機(jī)械（如吊車及推土機(jī)等）在回填土上行駛，以免增加隧道側(cè)壁的側(cè)向壓力。否則，易造成隧道側(cè)壁縱向受壓引起隧道的側(cè)向受彎變形和受彎破壞。

1.3.2 現(xiàn)澆鋼筋混凝土材料的影響

在電廠施工中，一次性澆筑的電纜隧道很長(zhǎng)，施工單位往往采用加減水劑、泵送混凝土施工的方法，使混凝土的水灰比、含砂率增加，坍落度增加，從而可能導(dǎo)致隧道的開(kāi)裂。

泵送混凝土增加了水泥用量和含砂率，引起混凝土的干燥收縮和溫差變形，可能導(dǎo)致隧道混凝土開(kāi)裂。另外，泵送混凝土加入的減水劑同樣會(huì)引起負(fù)面影響。例如過(guò)去干硬性及預(yù)制混凝土的收縮變形為4×10-4～6×10-4，現(xiàn)在泵送混凝土收縮變形為6×10-4～8×10-4。商品混凝土澆筑的結(jié)構(gòu)開(kāi)裂幾率大與減水劑帶來(lái)的負(fù)面影響有關(guān)。其機(jī)理尚不清楚，但由此導(dǎo)致隧道大量收縮時(shí)產(chǎn)生水平的地基阻力，從而產(chǎn)生附加應(yīng)力，一旦達(dá)到混凝土的極限抗拉力便會(huì)造成混凝土的開(kāi)裂。

1.3.3 施工管理不善

首先在施工工序的安排上，電纜隧道一般分為二次或三次施工，底板、側(cè)壁與頂板甚至側(cè)壁與頂板也分開(kāi)澆筑?？紤]到施工縫的處理、鋼筋綁扎、預(yù)埋埋件、支模、空間上的交叉穿插施工及混凝土澆筑時(shí)的整體安排等因素，底板與側(cè)壁的澆筑間隙期有時(shí)會(huì)達(dá)到半月至月余，甚至更長(zhǎng)。在這種情況下，就會(huì)產(chǎn)生由于新老混凝土澆筑時(shí)間過(guò)長(zhǎng)引起底板與側(cè)壁間的收縮應(yīng)力，從而造成自約束力，當(dāng)這種自約束力超過(guò)鋼筋混凝土的極限抗拉能力時(shí)，隧道側(cè)壁通常會(huì)出現(xiàn)裂縫。

2 裂縫控制

2.1 隧道地基的處理

2.1.1 置于深厚的回填土上的隧道

由于電纜隧道通常處于深厚的回填土上，且細(xì)長(zhǎng)的電纜隧道結(jié)構(gòu)對(duì)沿長(zhǎng)度方向的沉降尤其是不均勻沉降相當(dāng)敏感，所以處理隧道下深厚的回填土是減小隧道裂縫的有效措施之一。對(duì)于在深厚的軟土或回填土地基上施工隧道，最好是對(duì)地基采取重錘強(qiáng)夯法進(jìn)行處理或采用灰樁擠密等方式處理。它的缺點(diǎn)是成本相對(duì)較高。

2.1.2 置于堅(jiān)硬巖石上的電纜隧道

一般情況下，整條電纜隧道均坐落在堅(jiān)硬巖石上的情況并不多見(jiàn)，通常是電纜隧道的一部分坐落在巖石上。由于堅(jiān)硬的巖石相對(duì)于新澆筑的混凝土來(lái)說(shuō)收縮較小，這樣，置于堅(jiān)硬巖石上的隧道相對(duì)于巖石地基的收縮變形大。兩者間產(chǎn)生收縮應(yīng)力，從而導(dǎo)致混凝土隧道的拉裂。對(duì)于這種情況，在隧道底板施工前在地基上先刷一至兩道瀝青或其他防水層作為滑動(dòng)層以減少隧道混凝土的收縮阻力，從而減小收縮應(yīng)力。

2.2 隧道設(shè)計(jì)上的處理

2.2.1 從隧道縱向受力角度及平面剛度等考慮

火電施工中，電纜隧道平面剛度變化較大，如除氧間地下、集控樓地下等部位，隧道較密集。因而隧道在平面內(nèi)沿隧道長(zhǎng)度方向抵抗地基沉降及混凝土的溫差、混凝土收縮等的能力是不同的，這樣在一些剛度較為薄弱處如結(jié)構(gòu)突變或斷面突變處等會(huì)存在應(yīng)力集中，極易造成混凝土的開(kāi)裂。同時(shí)，在隧道預(yù)留孔洞處或埋管處，也會(huì)存在應(yīng)力集中。

2.2.2 超長(zhǎng)混凝土無(wú)縫設(shè)計(jì)

隧道的最大約束應(yīng)力與長(zhǎng)度無(wú)關(guān)，只要材料的強(qiáng)度超過(guò)最大約束應(yīng)力則在任意長(zhǎng)度內(nèi)不設(shè)施工縫，理論上隧道也不會(huì)開(kāi)裂。

2.3 電纜隧道施工上的處理

施工中管理不嚴(yán)、趕進(jìn)度、偷工減料、工人素質(zhì)差、施工馬虎等也是造成結(jié)構(gòu)裂縫的人為因素。下面主要對(duì)混凝土的二次振搗技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)施工泵送混凝土及一般隧道混凝土的澆筑、養(yǎng)護(hù)等進(jìn)行討論。

2.3.1 采用二次振搗技術(shù)

二次振搗技術(shù)是在混凝土入模第1次振搗后且未初凝前，再次對(duì)混凝土進(jìn)行振搗，以減少混凝土內(nèi)部微裂縫，從而提高混凝土的密實(shí)度及混凝土的強(qiáng)度，提高抗裂和抗?jié)B性能。采用二次振搗技術(shù)一般添加緩凝性減水劑，其坍落度最好控制在12～16mm。混凝土太干，不能振搗密實(shí)；混凝土太稀，第2次振搗易造成混凝土的離析現(xiàn)象。同時(shí)應(yīng)控制兩次振搗之間的時(shí)間間隔不能超過(guò)混凝土的初凝時(shí)間。

2.3.2 混凝土的養(yǎng)護(hù)與維護(hù)

實(shí)踐表明，因混凝土澆筑完3～4天內(nèi)水化熱溫升最高，而抗拉強(qiáng)度很低，如果早拆模板，墻體內(nèi)外溫差較大而易于開(kāi)裂，因此，墻體模板拆除時(shí)間不宜少于5天，且拆模時(shí)混凝土強(qiáng)度不應(yīng)低于＃50。拆模后，混凝土需定期澆水濕潤(rùn)（夏季）養(yǎng)護(hù)一至兩周時(shí)間；冬季施工不能澆水養(yǎng)護(hù)時(shí)，底板用塑料薄膜和保溫材料進(jìn)行保溫、保濕養(yǎng)護(hù)，且墻體帶模養(yǎng)護(hù)不少于7天，并進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)。同時(shí)盡快進(jìn)行側(cè)壁防水材料的施工并盡早回填，盡量避免熱脹冷縮。

[1]游寶坤.建筑結(jié)構(gòu)裂縫控制與防水新技術(shù)［M］.北京：中國(guó)建材出版社，1998.

[2]王鐵夢(mèng).建筑物的裂縫控制［M］.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1993.