隧道二衬混凝土裂缝原因分析与防治张卫平

隧道二衬混凝土裂缝原因分析与防治张卫平

张卫平

中铁三局集团福建三明365300

摘要：混凝土的裂缝问题是一个普遍存在而又难于解决的工程实际问题，所以，混凝土裂缝原因的分析与防治，是每一名工程技术人员，应知应会的专业知识，确保工程质量也是必备的职业道德，保证百年工程质量的奉献精神。本次调查，对某地铁某号线二衬混凝土工程中出现的一些裂缝问题进行了探讨分析，并针对具体情况提出了一些预防、处理措施、愿和同仁共勉探讨。

关键词：混凝土；裂缝；预防；处理

前言

随着时代的发展，城市轨道工程所占的比例逐步增大。地铁隧道二次衬砌施工，普遍采用整体式钢模板台车、泵送混凝土施工工艺。但混凝土硬化过程中产生的裂缝不仅影响了美观，还给工程质量留下了隐患。施工中必须采取合理的工程技术措施，控制和减少混凝土中裂缝的数量和宽度。为此，必须要了解裂缝的种类和产生原因。

1工程概况

某个重点工程，其段线路长度8.1km，其中，海域段长度约3.49km。

2裂缝问题

于现场观察，裂缝位置。

裂缝大部分在每环接头处小里程方向1米左右，长度：4-5米，最高到拱腰，最低到边沟底部，成贯通缝走势。裂缝宽度0.1-0.3mm，检查段K25+850-k26+050约200米，裂缝均在线路右侧，左侧，在K25+095处一处。

现场混凝土问题处回弹，强度最高C49MPa。

混凝土表面个别处颜色不一致，所有混凝土表面缺乏C50光泽。

根据以上情况分析，造成原因有已下几点：

（1）试验室由于检测仪器缺乏，对混凝土原材料及混凝土工作性缺乏检测条件

（2）试验室试验数据指导生产工艺方面，不能及时提供可靠的检测结果

（3）混凝土运输生产和运输浇筑过程中，混凝土不能始终保持和易性

（4）试验人员的积极性发挥不出来

（5）施工工艺对混凝土裂缝的影响

根据现场观察，裂缝的规律性以及产生的部位，可以断定，施工工艺对混凝土裂缝产生有一定影响。我们知道，二衬的下面是防水板，防水板下面是初支护，防水板和初支护之间并不是完全的密贴，之间有不平整的空隙。在混凝土强度没有达到95%的情况下，在其上边缘粘贴防止漏浆的胶条，并靠二衬模板外力挤压密贴，这个挤压的外力对造成有规律的裂纹有一定的关系。

3裂缝的类型

（1）干缩裂缝

（2）塑性沉降裂缝

（3）温度裂缝

（4）荷载变形裂缝

（5）施工缝（接茬缝）

（6）施工工艺或现场操作不规范造成裂缝

（7）原材料质量差、配合比设计不合理造成裂缝

4混凝土裂缝的治理

4.1细微裂缝

隧道衬砌混凝土表面常出现一些没有扩展性的细微裂缝，这种裂缝是稳定的，一般可自愈，不会影响结构的使用和耐久性。

此类裂缝预防的措施：①施工单位在浇注混凝土后要及时覆盖养护，增加环境湿度；②商品混凝土公司在满足可泵性、和易性的前提下尽量减小出机塌落度、降低砂率、严格控制骨料的含泥量。

4.2塑型沉降裂缝预防措施

此类裂缝预防的措施如下：①在满足泵送和施工的前提下尽可能减小混凝土塌落度；②保证混凝土均质性，搅拌运输卸料前先高速运转20—30秒，然后反转卸料；③施工过程中应经常观察模板的位移和混凝土浇捣的密实情况，不能漏振、过振使混凝土离析分层；④施工过程中严禁随意加水。

4.3贯通性裂缝

4.4密集裂缝

5预防或缓解混凝土裂缝的措施

（1）提高测量精度同时加强超前地质预报工作

加强工程前期地质工作，为设计提供详尽的工程地质、水文地质勘探资料，提高设计的质量、同时在施工中加强做好超前地质预报工作，为不良地址段提供准确的数据基础。

（2）把好材料进场关，严格控制原材料的质量和技术标准配备必要的现场检测仪器，能够检测如下材料的常规检测。要充分利用拌合站试验室的，净浆搅拌机，沸煮箱，维卡仪，雷士夹，负压筛析仪、凝结时间测定仪、含气量仪、混凝土压力机等现场简单的试验检测仪器。

同时积极使用工程试验检测车辆，随时取样完成检测，相信谁不如相信自己，试验主任亲自并积极完成施工需要的各种试验检测数据。

①水泥

施工现场多使用普通硅酸盐水泥，但应尽量减少单位水泥用量。

②碎石

根据泵送管路的内径，尽可能选用较大粒径的碎石。严格控制含泥量≤0.5%，针、片状物含量≤5%，粒径以5～31.5mm为宜，最大不超过40mm。一定要选用颗粒形状好且级配良好的粗骨料。碎石缺少5-31.5mm的连续级配检测报告，需要对5-20mm及16-31.5mm碎石的掺和比例的连续级配报告补齐。

③砂

采用级配良好的中砂，控制细度模数应为3.0～2.3，粒径小于0.315mm的颗粒含量所占比例宜为15～20%，严格控制含泥量在2%以内，泥块含量小于0.5%。为方便混凝土的运输、泵送和浇筑，砂率取35%～45%。

④水

最好选用饮用水。

⑤掺合料。掺粉煤灰和矿粉的双掺技术，等量替代水泥，以减少水泥用量。粉煤灰掺量一般为水泥用量的10%～15%，矿粉掺量为水泥用量的8%～12%，要加大试验验证频率。

⑥外加剂。高效减水剂能够有效减少拌合用水，降低水化热，延缓水化热释放速度，从而减少温度裂缝，但掺量过多，会引起混凝土的肿胀和开裂。施工时必须慎重选择外加剂的品种和掺量，要经常进行验证。

最好掺缓凝高效减水剂，以提高混凝土强度并减少用水量及水泥用量；试验要随时抽查外加剂的性能是否满足混凝土的要求。

6严格混凝土施工工艺

a.提高钻眼技术水平，优化钻爆参数，提高光面爆破效果，加强隧道开挖断面检测，严格控制超欠挖，为衬砌施工创造良好的条件。

b.加强监控量测工作，严格控制二衬施做时间。二次衬砌施作，应在围岩和初期支护变形基本稳定时进行。当围岩变形较大、流变特性明显，需提前进行二次衬砌时，必须对初期支护或衬砌结构进行加强。

c.混凝土的拌合：①严格按施工配料单计量，定期检查校正计量装置。加强砂石料含水率检测，及时调整拌合用水量。②控制混凝土的入模温度。

d.混凝土的灌注：混凝土在运输和泵送过程中严禁加水；适当放慢灌注速度，两侧边墙对称分层灌注，到墙、拱交界处停1h～1.5h，待边墙混凝土下沉稳定后，再灌注拱部混凝土；混凝土灌注过程中必须振捣，振捣采用附着式振捣器和插入式振捣器组合振捣，以提高混凝土的密实度和均质性，减少内部微裂缝和气孔，提高抗裂性。

e.为了减少二衬规律性出现的右侧贯通裂缝，建议混凝土台车的施工工艺做适当的调整，一是，两套混凝土台车交叉施工部署，或是在混凝土台车支立模板过程中，加强观察，减轻右侧接触混凝土压力。

结论

裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响建筑物的承载能力，因此要对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待，采用合理的方法进行处理，并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展，保证建筑物和构件安全、稳定地工作。

参考文献：

[1]《高速铁路隧道工程施工技术规程》Q/CR9604-2015

[2]《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》TB10753-2010/J1149-2011

[3]《铁路混凝土结构耐久性设计规范》TB10005-2010/J1167-2011

[4]《城市轨道交通工程监测技术规范》GB50911-2013