1.沈陽中冶檢測(cè)工程有限公司 遼寧 110016；2.大連金州新區(qū)勘測(cè)中心 遼寧 116600

摘要：噴射混凝土作為地下工程的一種支護(hù)方式，具有減小截面、提高強(qiáng)度、施工簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，已得到日益廣泛的應(yīng)用?；庸こ虈娚浠炷撩鎸咏?jīng)常出現(xiàn)裂縫，本文對(duì)基坑工程混凝土面層出現(xiàn)的裂縫的工程現(xiàn)象，分別從地質(zhì)、設(shè)計(jì)、材料、施工等方面分析了裂縫產(chǎn)生原因，針對(duì)各自產(chǎn)生的原因提出了加強(qiáng)地質(zhì)勘察工作、動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)、嚴(yán)格控制噴射混凝土質(zhì)量及溫控技術(shù)措施，并針對(duì)已有基坑工程裂縫提出了表面處理法、填充法、灌漿法及結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法等方法，能夠有效地指導(dǎo)和基坑噴射混凝土工程。

關(guān)鍵詞：基坑工程；混凝土面層混凝土；裂縫原因；裂縫防治；裂縫處理

噴射混凝土是借助噴射機(jī)具將按一定比例配合的拌合料高速噴射到受噴面上的混凝土。噴射混凝土在礦山井巷與地下工程支護(hù)、巖土邊坡加固和建筑結(jié)構(gòu)的補(bǔ)強(qiáng)等應(yīng)用領(lǐng)域都有獨(dú)特功用和明效益。噴射混凝土作為地下工程的一種支護(hù)方式，具有減小截面、提高強(qiáng)度、施工簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，已得到日益廣泛的應(yīng)用。在基坑工程和隧道工程臨時(shí)支護(hù)，采用噴射混凝土，與鉆孔灌注樁、掛網(wǎng)錨桿、錨索等支護(hù)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)一起使用，基坑開挖實(shí)行“分層、分段開挖”及時(shí)架設(shè)支護(hù)結(jié)構(gòu)掛網(wǎng)噴射混凝土，縮短基坑無支護(hù)不安穩(wěn)的裸露狀態(tài)。然而實(shí)際工程混凝土噴層出現(xiàn)了很多裂縫，對(duì)工程造成了潛在的隱患。

1、噴射混凝土出現(xiàn)裂縫的原因分析

1.1 地質(zhì)原因

由于基坑開挖前提供的勘察資料不詳細(xì)，對(duì)場(chǎng)地范圍的地質(zhì)信息不全面，基坑開挖期間噴層參數(shù)一樣，而地質(zhì)情況較差、土體垂直節(jié)理發(fā)育、穩(wěn)定性差巖土層參數(shù)差異性和不均勻性導(dǎo)致了混凝土噴層受力不均勻?qū)е聡妼娱_裂。

1.2 設(shè)計(jì)原因

由于地質(zhì)條件的差異性，導(dǎo)致采用的設(shè)計(jì)參數(shù)取值與工程實(shí)際參數(shù)差異性，導(dǎo)致出現(xiàn)噴層混凝土配比等設(shè)計(jì)參數(shù)不準(zhǔn)確。

1.3 施工原因

噴射混凝土材料使用不當(dāng)產(chǎn)生的裂縫，比如：使用導(dǎo)致混凝土收縮性較高的礦渣水泥、快硬水泥、低熱水泥及水泥標(biāo)號(hào)低或水灰比高均易產(chǎn)生裂縫。施工方法不規(guī)范會(huì)導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫。下段基坑開挖對(duì)上部基坑坡面混凝土面層產(chǎn)生振動(dòng)等。

1.4 客觀原因

溫度應(yīng)力引起裂縫，目前溫度裂縫產(chǎn)生主要原因是由溫差造成的。收縮引起裂縫，收縮有很多種，包括干燥收縮、塑性收縮、自身收縮、碳化收縮等等。這里主要介紹干燥收縮和塑性收縮。

2、基坑噴射混凝土面層防治裂縫技術(shù)措施

2.1 加強(qiáng)地質(zhì)勘察工作

由于基坑工程為隱蔽性工程，基坑開挖過程中，發(fā)現(xiàn)揭露地層與勘察報(bào)告存在差異，應(yīng)立即停止施工，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，并立即匯報(bào)監(jiān)理、設(shè)計(jì)及勘察單位，并進(jìn)行補(bǔ)充地勘工作，探明地質(zhì)信息。

2.2 動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)

基坑支護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)該是一個(gè)動(dòng)態(tài)的設(shè)計(jì)過程，在施工過程中應(yīng)結(jié)合基坑開挖揭露地質(zhì)信息、監(jiān)測(cè)成果動(dòng)態(tài)調(diào)整優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2.3 嚴(yán)格控制噴射混凝土質(zhì)量技術(shù)措施

施工期間防治基坑面層出現(xiàn)裂縫是關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，應(yīng)該從以下五方面進(jìn)行控制：

1、混凝土材料控制

控制水泥、砂子、石子、水、及外加劑等原材料的質(zhì)量，按設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)范要求，對(duì)進(jìn)場(chǎng)原材料進(jìn)行檢查與復(fù)檢。水泥優(yōu)先采用普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥、也可選用礦渣硅酸鹽水泥或火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥，必要時(shí)，采用特種水泥。水泥強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于32.5Mpa；水泥進(jìn)場(chǎng)時(shí)按同一生產(chǎn)廠家、同一等級(jí)、同一品種、同一批號(hào)且連續(xù)進(jìn)場(chǎng)的水泥，袋裝不超過200t為一批，散裝不超過500t為一批，每批抽樣不少于一次。檢驗(yàn)方法：檢查產(chǎn)品合格證、出廠檢驗(yàn)報(bào)告和進(jìn)場(chǎng)復(fù)檢報(bào)告；當(dāng)在使用中對(duì)水泥質(zhì)量有懷疑或水泥出廠超過三個(gè)月（快硬水泥超過一個(gè)月）時(shí)，應(yīng)進(jìn)行復(fù)檢，并按復(fù)檢結(jié)果使用。

砂子與石子 砂子應(yīng)采用堅(jiān)硬耐久的中砂或粗砂，細(xì)度模數(shù)宜大于2.5。干噴法時(shí)，砂的含水率宜控制在5%—7%；石子應(yīng)采用堅(jiān)硬耐久的卵石或碎石，粒徑不宜大于15mm，當(dāng)使用堿性速凝劑時(shí)，不得使用含有活性二氧化硅的石材。

水，選用的水質(zhì)中不應(yīng)含有影響水泥正常凝結(jié)與硬化的有害雜質(zhì)，不得使用污水及PH值小于4的酸性水，宜使用飲用水或符合《混凝土拌合用水》的標(biāo)準(zhǔn)。

為使混凝土快速早強(qiáng)，宜在噴射混凝土中加入速凝劑。使用速凝劑應(yīng)遵守下列規(guī)定：

（1）速凝劑的質(zhì)量應(yīng)符合要求并有出廠合格證。

（2）摻速凝劑的混凝土的性能必須符合設(shè)計(jì)要求 應(yīng)采用符合質(zhì)量要求的外加劑，摻外加劑后的噴射混凝土性能必須滿足設(shè)計(jì)要求。

（3）速凝劑在使用前，應(yīng)做出廠說明書的要求進(jìn)行水泥凈漿凝結(jié)效果試驗(yàn)，其初凝不應(yīng)大于5min，終凝不宜大于10min。

（4）過期或受潮變質(zhì)的速凝劑不得使用。

2、控制噴射混凝土配合比、計(jì)量、攪拌時(shí)間等

噴射混凝土配合比的選擇，應(yīng)保證設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度等級(jí)，并有利于節(jié)約水泥和減少回彈。在特殊情況下，還應(yīng)符合抗凍性、抗?jié)B性等要求。干混合料的配合比，一般按經(jīng)驗(yàn)和試噴試驗(yàn)確定，并應(yīng)符合下列規(guī)定：

水泥與砂石重量比宜為1：4～1：4.5；砂率宜控制在45%～55%；水灰比宜為0.4～0.5，；速凝劑的參量以水泥重量的百分比計(jì)算，一般為2～6%，最佳摻量應(yīng)在施工前通過試驗(yàn)確定。

拌合料按重量計(jì)，允許偏差：水泥和速凝劑均為±2%；砂石均為±3%。

干混合料宜隨半隨用。不摻速凝劑時(shí)，存放時(shí)間不超2小時(shí)；摻速凝劑時(shí)，存放時(shí)間不應(yīng)超過20min.混合料在運(yùn)輸、存放過程中，嚴(yán)防雨淋、滴水及大石塊等雜物混入，裝入噴射機(jī)前應(yīng)過篩。

3、檢查鋼筋網(wǎng)片的掛設(shè)與搭接長(zhǎng)度、及固定是否牢固

掛設(shè)鋼筋網(wǎng)片前，檢查樁面或侵限樁面鑿除、松動(dòng)的樁間土清理的情況，滿足施工作業(yè)要求后，掛設(shè)鋼筋網(wǎng)片。網(wǎng)片與網(wǎng)片的連接，可采用焊接或綁扎搭接（長(zhǎng)度300mm），鋼筋網(wǎng)片通過植筋固定于鉆孔灌注樁上，噴射時(shí)鋼筋不得晃動(dòng)。

4、噴射混凝土作業(yè)，埋設(shè)好控制噴層厚度的標(biāo)志，根據(jù)厚度合理分層噴射，同時(shí)留置好試塊

噴射混凝土施工作業(yè)應(yīng)分片、自下而上依次進(jìn)行；

分層噴射混凝土施工時(shí)，一次噴射混凝土的最大厚度不宜大于規(guī)定值；

表1 一次噴射混凝土厚度控制

部位摻速凝劑不摻速凝劑

水平噴射70～100mm50～70mm

向上噴射50～60mm30～40mm

埋設(shè)控制混凝土厚度的標(biāo)志，其縱橫間距宜為1.0～1.5m

分層噴射時(shí)，后一層噴射應(yīng)在前一層混凝土終凝后進(jìn)行；若終凝后1h后在進(jìn)行噴射時(shí)，應(yīng)先用風(fēng)水清洗噴層表面；

噴射中如發(fā)現(xiàn)混凝土表面干燥松散、下墜滑移或拉裂時(shí)，應(yīng)及時(shí)清除，進(jìn)行補(bǔ)噴。

噴頭與受噴面應(yīng)垂直，宜保持0.6～1.0m的距離；

干法噴射時(shí)，噴射手要控制好水灰比，保持混凝土表面平整，呈濕潤(rùn)光澤，無干斑或滑移流淌現(xiàn)象；

噴射混凝土必須做抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，試塊數(shù)量，每噴50～100m3混合料或每噴混合料少于50 m3，不得少于一組，每組試塊不得少于3個(gè)；材料或配合比變更時(shí)，應(yīng)另做一組，標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)28天。

5、做好噴射混凝土的養(yǎng)護(hù)工作

噴射混凝土終凝2h后，應(yīng)噴水養(yǎng)護(hù)；養(yǎng)護(hù)時(shí)間，一般工程不得少于7d，重要工程不得少于14d。

氣溫低于+5℃時(shí)，不得噴水養(yǎng)護(hù)；

每晝夜噴水養(yǎng)護(hù)的次數(shù)，以經(jīng)常保持混凝土表面具有足夠的潮濕狀態(tài)為度；噴射混凝土工程處于相對(duì)濕度在95%以上的環(huán)境中時(shí)，可不專門進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

冬期施工：噴射作業(yè)區(qū)的氣溫不應(yīng)低于+5℃；混合料進(jìn)入噴射機(jī)的溫度不應(yīng)低于+5℃。

2.4 溫度的控制措施

（1）盡量選用低熱或中熱水泥，如礦渣水泥、粉煤灰水泥等。

（2）采用改善骨料級(jí)配，用干硬性混凝土，摻混合料，加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量，將水泥用量盡量控制在450kg/m3以下。

（3）降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0.6以下。

（4）改善骨料級(jí)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。

（5）改善混凝土的攪拌加工工藝，在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(dòng)性、保水性，降低水化熱，推遲熱峰的出現(xiàn)時(shí)間。

（6）加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)，混凝土澆筑后，及時(shí)用濕潤(rùn)的草簾、麻片等覆蓋，并注意灑水養(yǎng)護(hù)，適當(dāng)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間，保證混凝土表面緩慢冷卻。長(zhǎng)期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu)，在寒冷季節(jié)采取保溫措施，以防止寒潮襲擊。

（7）在混凝土中配置少量的鋼筋或者摻入纖維材料將混凝土的溫度裂縫控制在一定的范圍之內(nèi)。

3、基坑工程混凝土噴層裂縫處理方法

3.1 表面處理法

包括表面涂抹和表面貼補(bǔ)法。表面涂抹適用范圍是漿材難以灌入的細(xì)而淺的裂縫，深度未達(dá)到鋼筋表面的發(fā)絲裂縫，不漏水的縫，不伸縮的裂縫以及不再活動(dòng)的裂縫。表面貼補(bǔ)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。

3.2 填充法

用修補(bǔ)材料直接填充裂縫，一般用來修補(bǔ)較寬的裂縫（〉0.3mm），作業(yè)簡(jiǎn)單，費(fèi)用低。寬度小于0.3mm、深度較淺的裂縫，或是裂縫中有充填物、用灌漿法很難達(dá)到效果的裂縫，以及小規(guī)模裂縫的簡(jiǎn)易處理可采取開V型槽，然后作填充處理。

3.3 灌漿法

此法應(yīng)用范圍廣，從細(xì)微裂縫到大裂縫均可適用，處理效果好。

3.4 結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法

因超荷載產(chǎn)生的裂縫、裂縫長(zhǎng)時(shí)間不處理導(dǎo)致的混凝土耐久性降低、火災(zāi)造成的裂縫等影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度可采取結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法。包括斷面補(bǔ)強(qiáng)法、錨固補(bǔ)強(qiáng)法、預(yù)應(yīng)力法等混凝土裂縫處理效果的檢查包括修補(bǔ)材料試驗(yàn)、鉆心取樣試驗(yàn)、壓水試驗(yàn)、壓氣試驗(yàn)等。

4 結(jié)論

本文針對(duì)基坑工程混凝土面層出現(xiàn)的裂縫的工程現(xiàn)象，分別從地質(zhì)、設(shè)計(jì)、材料、施工等方面分析了裂縫產(chǎn)生原因，針對(duì)各自產(chǎn)生的原因提出了加強(qiáng)地質(zhì)勘察工作、動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)、嚴(yán)格控制噴射混凝土質(zhì)量及溫控技術(shù)措施，并針對(duì)已有基坑工程裂縫提出了表面處理法、填充法、灌漿法及結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法等方法。

參考文獻(xiàn)：

[1] 程良奎著.噴射混凝土.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1990

[2] 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范（GBJ86 - 85），1985.

[3] 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，（GBJ107 - 87），1987.

上接第25頁

拆除一跨棧橋只需要吊裝5個(gè)模塊（一個(gè)模塊3m），共計(jì)吊裝10次即可完成。除了吊裝次數(shù)大大減少之外，模塊化施工工藝省去了分配梁上安裝或拆除騎馬螺栓這一過程。由此可知，模塊化工藝能夠大大提高上部結(jié)構(gòu)安裝及拆除的效率。根據(jù)本項(xiàng)目實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，采用“釣魚法”在正常工作時(shí)間的情況下，現(xiàn)場(chǎng)拼裝式工藝每天可搭設(shè)1跨，拆除2跨；模塊化工藝每天保守估計(jì)搭設(shè)2跨，拆除3跨左右，大大提高了機(jī)械、人工的使用效率，縮短工期。

4后期維護(hù)

現(xiàn)場(chǎng)拼裝工藝是由下向上逐層搭設(shè)，橋面板鋪設(shè)在I12.6面板縱肋上后，只能將鋼板兩邊與I12.6頂焊接，無法完成鋼板與I12.6縱橋向連接的焊縫，焊縫長(zhǎng)度不足。在棧橋使用過程中，車輛動(dòng)載的反復(fù)作用下，經(jīng)常發(fā)生面板翹曲，I12.6面板縱肋嚴(yán)重變形等情況。

模塊化施工采用后場(chǎng)加工，I12.6面板縱肋與橋面板之間的焊縫采用連續(xù)跳焊，焊縫質(zhì)量容易控制，成橋后能夠承受住動(dòng)荷載的反復(fù)作用。本項(xiàng)目采用模塊化施工的部分鋼棧橋在一年多的使用過程中，幾乎沒有維修作業(yè)，棧橋運(yùn)營(yíng)情況非常好。

現(xiàn)場(chǎng)拼裝工藝相比于模塊化施工方式，棧橋的維護(hù)工作量要大的多，若是棧橋戰(zhàn)線長(zhǎng)、交通壓力大，棧橋的維護(hù)工作將會(huì)給橋梁施工作業(yè)造成很明顯的不便，如因維護(hù)作業(yè)將棧橋封閉等情況。根據(jù)本項(xiàng)目的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，采用現(xiàn)場(chǎng)拼裝工藝部分鋼棧橋在使用過程中，因I12.6面板縱肋變形嚴(yán)重、橋面板嚴(yán)重翹曲等原因，棧橋的維護(hù)工作量很大，并且專門成立了棧橋維護(hù)小組進(jìn)行作業(yè)。現(xiàn)場(chǎng)拼裝工藝部分棧橋?qū)嶋H維護(hù)時(shí)間為1.5年，而維護(hù)費(fèi)用高達(dá)145萬元，這部分費(fèi)用還不包括因維護(hù)更換的材料費(fèi)用、機(jī)械設(shè)備費(fèi)用等。

5效益分析

模塊化施工的最終目的需要反映出效益，效益主要考慮人、材、機(jī)三個(gè)方面的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

從直觀經(jīng)濟(jì)價(jià)值方面來說，采用模塊化施工方式的每一跨棧橋，需要多投入I25a型鋼1714.5kg，節(jié)省騎馬螺栓660kg，若按每噸型材4000元考慮，則增加約4000元的材料費(fèi)用；在正常作業(yè)時(shí)間情況下，搭設(shè)一跨施工工期縮短0.5天，拆除施工工期縮短0.17天，相應(yīng)的人工、機(jī)械費(fèi)用也會(huì)大大降低，節(jié)約人工費(fèi)用約12000元，機(jī)械費(fèi)用約3500元；棧橋使用期（1.5年）內(nèi)，維護(hù)費(fèi)用將節(jié)省約3500元；增加5個(gè)模塊的工廠加工投入約15000元。經(jīng)上述測(cè)算結(jié)果可知，就直觀經(jīng)濟(jì)價(jià)值來說，采用模塊化施工方式與現(xiàn)場(chǎng)拼裝方式投入的成本基本相同，無需額外增加費(fèi)用。棧橋若是周轉(zhuǎn)其他項(xiàng)目所采用的模塊，則無需模塊的加工費(fèi)用，可大大節(jié)約成本。

模塊化施工的方式將鋼棧橋橋面板的水上作業(yè)變成工廠加工，不僅簡(jiǎn)化了施工工藝，還降低了施工作業(yè)的安全風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)同一個(gè)項(xiàng)目而言，這種施工方式雖然不能產(chǎn)生直觀的經(jīng)濟(jì)效益，但其節(jié)省的工期對(duì)整個(gè)橋梁施工及企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力而言，其價(jià)值是無可比擬的。

6結(jié)論

根據(jù)目前橋梁施工中最為常見的鋼棧橋?qū)挾?，可將鋼棧橋橋面板分?m、7m及8m三種模塊，一次投入加工成本，后續(xù)循環(huán)使用，不僅可以加快施工進(jìn)度、節(jié)約成本、降低安全風(fēng)險(xiǎn)，還減少了后期棧橋的維護(hù)作業(yè)，對(duì)于經(jīng)常使用鋼棧橋的橋梁施工單位而言，是值得推廣使用的。

參考文獻(xiàn)：

[1] 《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60-2004）；

[2] 《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50017-2003）；

[3] 王朝軍.鋼棧橋施工結(jié)構(gòu)優(yōu)化及工藝改進(jìn)技術(shù)[J].中小企業(yè)管理與科技，2013（01）。