陳峰，李勇，潘琳鋒，閆鑫，陳良葉

（中國建筑土木建設(shè)有限公司，北京 100071）

1 引言

綜合管廊建設(shè)目前被廣泛應(yīng)用于地下混凝土結(jié)構(gòu)施工中，地下綜合管廊結(jié)構(gòu)的設(shè)計壽命是100 年，但是，受到混凝土裂縫滲漏等問題的影響，綜合管廊結(jié)構(gòu)的使用壽命有所降低。消除和減少混凝土裂縫是保證地下管廊工程質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，對綜合管廊結(jié)構(gòu)混凝土裂縫的成因和后續(xù)處理也就顯得尤為重要。

2 工程概況

某市政主次干路及綜合管廊工程涉及主干路一條，長度約1.532 km。次干路7 條，總長度約6.968 km，綜合管廊采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土多跨多層箱型框架結(jié)構(gòu)形式，本工程主體結(jié)構(gòu)安全等級為一級；設(shè)計使用年限為100 年；結(jié)構(gòu)構(gòu)件重要性系數(shù)取1.1，結(jié)構(gòu)構(gòu)件裂縫控制等級為三級，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的最大裂縫限值應(yīng)小于或等于0.2 mm，且不得貫通；防水等級為二級。

3 裂縫情況

1）采用木模板技術(shù)對管廊的頂板、側(cè)墻進行混凝土澆筑，共澆筑3 節(jié)，澆筑長度分別是30 m、25 m、37 m，澆筑完成后1～2 d 內(nèi)拆除木模板，拆模時未發(fā)現(xiàn)裂縫，7～14 d 后再次觀察，發(fā)現(xiàn)2～6 條裂縫。

2）一個月后，采用木模板技術(shù)將管廊分3 個施工點，對頂板和側(cè)墻進行大面積混凝土澆筑施工，此次澆筑節(jié)段共21節(jié)，2～3 d 后拆除木模板，拆除時發(fā)現(xiàn)，30 m 的節(jié)段在拆除模具后出現(xiàn)豎向微傾斜的裂縫，裂縫參數(shù)基本相似且較為明顯。墻體根部進行二次澆筑的施工縫出現(xiàn)更為明顯的裂縫，裂縫一直延伸至頂板，裂縫寬度為0.2～0.3 mm，裂縫產(chǎn)生部位多處在施工縫3～5 m，其余裂縫分布在節(jié)段中部。

3）后期對澆筑后墻體觀察發(fā)現(xiàn)，管廊內(nèi)側(cè)墻體出現(xiàn)裂縫的時間是完成澆筑后的15～30 d，內(nèi)側(cè)墻體裂縫與外側(cè)墻體裂縫基本對稱，從墻體根部一直延伸至頂板，呈縱向微傾斜的裂縫，并且內(nèi)側(cè)墻體裂縫的數(shù)量已超出外側(cè)墻體裂縫的數(shù)量。

經(jīng)觀察記錄發(fā)現(xiàn)，30 m 的節(jié)段，位于綜合管廊南側(cè)的外墻裂縫數(shù)量為7～17 條，間距為1～6.9 m；南側(cè)內(nèi)墻裂縫數(shù)量為8～20 條，間距為0.9～2.8 m。管廊北側(cè)的外墻裂縫數(shù)量為5～10條，間距為1～7.9 m；北側(cè)內(nèi)墻裂縫數(shù)量為6～7 條，間距為1.2～4.8 m。同時在頂板內(nèi)部也發(fā)現(xiàn)相應(yīng)裂縫，并于兩側(cè)墻體環(huán)向連接，呈環(huán)形連接的裂縫占比為60%～90%。

25 m 長度以下的節(jié)段，綜合管廊南側(cè)的外墻裂縫數(shù)量為2～6 條，間距為2.85～7.15 m；內(nèi)墻裂縫數(shù)量為1～2 條，間距為1.6～3.5 m。北側(cè)的外墻和內(nèi)墻裂縫數(shù)量均為0～6 條，間距分別是2.3～3.6 m 和1.6～3.5 m。同樣，在頂板內(nèi)部發(fā)現(xiàn)相應(yīng)裂縫，并與兩側(cè)墻體裂縫呈環(huán)向連接，呈環(huán)形連接的裂縫占比為0%～50%。相關(guān)數(shù)據(jù)如表1 所示。

表1 裂縫間距m

4 裂縫成因分析

4.1 混凝土自身的收縮性能

混凝土自身的收縮性能是出現(xiàn)混凝土裂縫的重要原因，該工程中影響混凝土收縮的因素有很多，其中最為主要的包括以下3 點。

1）水泥漿的化學收縮：出現(xiàn)混凝土收縮的客觀因素是水泥漿的化學性收縮，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)，每0.1 kg 硅酸鹽水泥的收縮量約為7～9%。假設(shè)每立方米混凝土中，水泥的用量是250 kg，按照推算，水泥漿的收縮量將占混凝土總體積量的2%。

2）混凝土的失水收縮：混凝土因失水收縮是混凝土產(chǎn)生裂縫的主要因素[1]，雖然單個孔隙中因自由失水導致干燥收縮的體積不大，但是孔隙會最終影響混凝土的抗?jié)B防水能力，進而形成混凝土整體的收縮。通常情況下，混凝土的失水收縮范圍是0.3～0.6 mm，該收縮影響遠遠大于化學性收縮影響，因此要更加關(guān)注。

3）混凝土的熱脹冷縮：混凝土的熱脹冷縮也是混凝土出現(xiàn)裂縫的重要因素之一[2]，在初期進行混凝土澆筑時，水泥水化產(chǎn)生的熱量將引起混凝土的熱脹效應(yīng)，隨著時間的遞延，水化熱溫度逐步下降，這時混凝土將產(chǎn)生冷收縮效應(yīng)。當冷縮的應(yīng)力超過混凝土抗拉強度后，混凝土出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象?；炷翢崦浝淇s與水泥的型號、組成、用量均有關(guān)系，水泥用量越大，產(chǎn)生的水化熱越高，引起的脹縮效應(yīng)也越大。

4.2 設(shè)計缺陷

1）混凝土中的集料的作用是增加混凝土整體穩(wěn)定性和耐久性能，溫度和濕度的變化對它的影響極小。因此，集料體積的變化幾乎不會引起混凝土的變形?；炷林袧{量的體積則會影響混凝土的變形，進而引發(fā)混凝土收縮效應(yīng)，但是為了便于泵送施工，同時保證混凝土的整體性能，具體進行混凝土澆筑時，會通過增加混凝土漿量的體積來提高施工的便利性，隨著混凝土漿量體積的增加，混凝土變形量增加，相應(yīng)的混凝土收縮也會增加。另外，在提高混凝土強度等級時，水泥的用量也會增加，水化熱提高，因此增加了混凝土的冷縮效應(yīng)，加大混凝土收縮量。

2）地下綜合管廊出現(xiàn)裂縫的另一個原因是鋼筋配置和伸縮縫間距控制不合理，具體影響因素主要是：綜合管廊水平、垂直方向的鋼筋直徑和間距配置不合理；鋼筋直徑太粗、間距配置大、鋼筋布設(shè)密度不符合要求；不均勻的混凝土收縮等都是產(chǎn)生混凝土裂縫的因素，當混凝土收縮應(yīng)力超過鋼筋能承受的應(yīng)力時，就會發(fā)生混凝土裂縫。另外，通常將綜合管廊混凝土伸縮縫間距控制在30 m 內(nèi)，如超過該距離，會使混凝土收縮應(yīng)力達到最大，從而出現(xiàn)混凝土裂縫。

4.3 產(chǎn)生混凝土裂縫的其他因素

具體工程施工中，還有如下3 個因素會導致發(fā)生混凝土裂縫：（1）混凝土澆筑完成后，養(yǎng)護措施和時間不當[3]，導致混凝土失水；（2）對底板和頂板的二次澆筑時間間隔太長，導致混凝土干縮出現(xiàn)裂縫；（3）膨脹劑性能質(zhì)量參差不齊，很難精準地將膨脹時間和混凝土干縮時間同步，最終出現(xiàn)混凝土裂縫。

5 裂縫處理技術(shù)

根據(jù)現(xiàn)場裂縫開裂勘測情況，針對裂縫的情況分別進行處理，一種是簡單地對表面裂縫進行補縫處理，另一種是對貫穿性裂縫進行化學灌漿法補縫。

5.1 鑿槽

在進行鑿槽作業(yè)前，登記好裂縫情況，然后將裂縫部位鑿出寬度為10 cm，長度是裂縫兩端各10 cm 的范圍，寬度控制在10 cm 左右，同時將此距離周邊的混凝土表面做打毛處理。對成槽進行專業(yè)的殘渣清除和松塊處理，借助專業(yè)的風槍設(shè)備將所有縫隙吹干。

5.2 埋管

埋管時，需對放入的軟膠管尺寸做嚴格把控，軟膠管寬5 cm 左右的方可放入槽縫內(nèi)，同時于上、下兩個部位放入長度為30 cm 的灌漿管，間隔距離宜為15 cm，最后借助化學劑速凝水泥漿對軟膠做固定處理。

5.3 表面封縫

軟膠管埋設(shè)結(jié)束后，對于凹槽表面做環(huán)氧膠液的涂刷處理，最后用相同材質(zhì)的化學劑將該槽縫封閉。

5.4 清洗與壓氣試驗

封縫4～5 d 后，再次利用水氣交換法對可見的裂縫展開二次清洗，沖洗壓力控制在3.75～4.5 MPa 為最佳，為后續(xù)封縫檢查工作提供一定的技術(shù)支撐。

5.5 化學灌漿

5.5.1 灌漿材料及配比操作

根據(jù)本工程的實際情況，技術(shù)人員特將彈性性能極佳的環(huán)氧漿作為此次灌漿的首選材料，該原料的化學性能參數(shù)為：起始黏度8～100 mPa·s；抗壓強度30～120 MPa；黏結(jié)強度：干縫為1.5～3.2 MPa，濕縫為1.3～2.8 MPa；固化時間4～24 h。

以裂縫情況和固化時間為配合比，即彈性環(huán)氧樹脂∶固化劑=100∶（12～14），得出的參數(shù)可用作裂縫的灌漿量。

5.5.2 化學灌漿作業(yè)

此次灌漿借助專業(yè)的設(shè)備輔助完成，即手搖漿機和空壓機。每條裂縫在灌注前，施工人員會依據(jù)裂縫的實際水壓和壓氣值做估算，現(xiàn)場完成灌漿料的配制工作。具體灌注期間，將裂縫下端的灌漿管作為進漿管，反向的上端灌漿管為出漿管。啟用手搖灌漿操作時，控制好壓力值，數(shù)值在0.25～0.3 MPa 為最佳。為提升此次灌漿的質(zhì)量，施工人員對配比好的灌漿原料做不同級別的分類，初始濃度設(shè)定在35%～40%，依次按照每級濃度增加15%～20%，同時對灌漿壓力進行規(guī)范值的控制，并將整個灌漿作業(yè)控制在10 min 內(nèi)完成。最后對實際的灌漿編號及時間和壓力值做具體記錄和資料的留存。

6 裂縫預防對策

依據(jù)上述原因，針對裂縫的預防措施可采取以下4 種方式。

1）混凝土原料的選擇：由最初的C45 型號替換為C40 型號，達到節(jié)約水泥用量的目的，減少混凝土的熱脹現(xiàn)象。必要時，摻入一定量的粉煤灰，待混凝土澆筑2 周后發(fā)揮其二次反應(yīng)，延遲水泥原料在水化時出現(xiàn)的高熱峰值，為混凝土的養(yǎng)護提供條件。針對特殊部位，適當摻入15%～20%的水泥，并用高效減水劑作為降低混凝土用水量的外加劑，減少其的土灰摻比值，以達到節(jié)約8%～15%水泥用量的最終目的。

2）墻內(nèi)鋼筋布設(shè)：針對混凝土墻結(jié)構(gòu)，內(nèi)部的鋼筋配置需分橫、縱兩個方向，二者間距調(diào)整為150 mm。依據(jù)本工程的實際情況，外墻板應(yīng)配置雙排分布鋼筋網(wǎng),并將0.25%作為鋼筋率的最小配置值，水平方向橫、縱間距控制在10～15 cm，直徑0.1～1.4 cm，以此達到加強墻板部位鋼筋混凝土的抗拉強度。

3）因管廊外墻長期暴露，受溫度和濕度影響較大，故外墻變形縫之間的間距應(yīng)控制在25 m 內(nèi)。同時縮短底板和頂板二次澆筑時間間隔。

4）混凝土澆筑完成后，合理安排混凝土養(yǎng)護次數(shù)和時間，澆水養(yǎng)護時間至少為14 d。

7 結(jié)語

按照本文所述的裂縫處理技術(shù)施工后，該工程的裂縫數(shù)量得到了有效控制，根據(jù)該工程可得出結(jié)論：綜合管廊施工時要注意3 點，一是在混凝土強度選擇上，混凝土強度宜不超過C40，一般選用C35 混凝土；二是垂直布設(shè)的鋼筋間距控制在15 cm 內(nèi)；三是混凝土澆筑完成后，要及時進行養(yǎng)護并保證養(yǎng)護時間，以此保證施工質(zhì)量，預防和減少裂縫。