浅谈高速公路隧道衬砌砼裂缝的成因与防治措施.doc

浅谈高速公路隧道衬砌砼裂缝的成因与防治措施
摘要：隧道衬砌砼裂缝问题是隧道施工中存在的普遍性问题，文章针对衬砌砼裂缝产生的原因，提出裂缝的预防和治理方法,希望对提高砼衬砌施工水平有借鉴意义。关键词：隧道，衬砌，裂缝，成因，防治随着国民经济的发展,山岭地区新建公路越来越多,隧道工程所占的比例逐步增大。隧道二次衬砌施工普遍采用整体式钢模板台车、泵送砼施工工艺,但砼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,控制和减少砼中裂缝的数量和宽度。本文分析了砼裂缝产生的原因,提出了缓解裂缝产生的措施,并介绍了几种常见的裂缝治理方法。1、裂缝的类型隧道衬砌砼裂缝类型主要有：干缩裂缝、温度裂缝、外荷载作用产生的变形裂缝、施工缝处理不当引起的接茬缝等。1.1干缩裂缝砼在硬化过程中水分逐渐蒸发散失,使水泥石中的凝结胶体干燥收缩产生变形,由于受到围岩和模板的约束,变形产生应力,当应力值超过砼的抗拉强度时,就会出现干缩裂缝。干缩裂缝多为表面性的,走向没有规律。影响砼干缩裂缝的因素主要有：水泥品种、用量及水灰比,骨料的大小和级配,外加剂品种和掺量。1.2温度裂缝水泥水化过程中产生大量的热量,在砼内部和表面间形成温度梯度而产生应力,当温度应力超过砼内外的约束力时,就会产生温度裂缝。裂缝宽度冬季较宽,夏季较窄。温度裂缝的产生与二次衬砌砼的厚度及水泥的品种、用量有关。1.3荷载变形裂缝仰拱和边墙基础的虚碴未清理干净,砼浇筑后,基底产生不均匀沉降；模板台车或堵头板没有固定牢固,以及过早脱模,或脱模时砼受到较大的外力撞击等都容易产生变形裂缝。荷载变形裂缝在隧道衬砌砼病害中占有的比例逐年增大,已经引起了广大工程技术人员的重视。1.4施工缝（接茬缝）施工过程中由于停电、机械故障等原因迫使砼浇筑中断时间超过砼的初凝时间,继续浇筑砼时,原有的砼基础表面没有进行凿毛处理,或者凿毛后没有用水冲洗干净,也没有铺水泥砂浆垫层,就在原砼表面浇筑砼,致使新旧砼接茬间出现裂缝。2、裂缝形成的原因分析砼裂缝形成的原因非常复杂,往往是多种不利因素综合作用的结果。据有关统计,施工不规范造成的砼裂缝占80%左右,材料质量差或配合比不合理产生的裂缝占15%左右,设计不当引起的裂缝可能占5%。2.1施工工艺或现场操作不规范a.隧道开挖成型差,衬砌砼厚度严重不均匀；欠挖或初期支护侵入衬砌限界,造成衬砌砼厚度不足。个别隧道衬砌砼背后存在脱空现象。b.未开展监控量测工作,仅凭经验来确定二次衬砌的施作时间,安全可靠性差,造成二次衬砌超设计荷载承受围岩压力。c.砼生产时原材料计量误差大,尤其外加剂的掺加随意性大,没有根据砂、石料的实际含水率及时调整施工用水量,造成砼水灰比增大。在砼运输及泵送过程中加水的现象也比较普遍。d.采用整体式钢模板台车施工,砼浇筑时不振捣或漏振,砼均质性差。e.盲目追求施工进度,随意提前脱模时间,使低强度砼过早承受荷载,破坏了砼结构。脱模后没有进行砼的潮湿养护。f.夏季施工时，砂、石料露天堆放,无切实有效的降温措施,砼入模温度高。冬期施工时采取的防寒保温措施不力。2.2原材料质量差、配合比设计不合理水泥品种选择不当,安定性不良,不同批次的水泥混用。碎石、砂级配差,含泥量超标,碎石中石粉含量大,针、片状物过多,影响了水泥与骨料的胶结。进行配合比设计时,忽视水泥用量增多对砼品质的影响,错误认为水泥用量越多,砼强度越高。对掺合料和外加剂的选用缺乏专业技术人员的指导,往往达不到预期的效果。3、砼裂缝的治理砼作为多组材料组成的脆性材料,裂缝的存在是客观的。作为施工单位应加强衬砌砼的施工管理,避免或减少砼裂缝的产生。对于出现的裂缝,应认真分析原因,分清是有害裂缝还是无害裂缝,并对有害裂缝进行处理,防止裂缝继续发展,影响衬砌结构的稳定。3.1细微裂缝隧道衬砌砼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。从美观考虑,可先清洗干净裂缝表面,然后涂刷环氧树脂浆液二至三遍,最后用刮抹料、调色料处理砼表面,使其颜色与周围衬砌砼颜色一致。环氧树脂浆液配比,环氧树脂：501稀释剂：二甲苯：乙二胺=1：0.2：0.35：0.08。刮抹料配比,水泥：细砂：水=1：2：0.35。调色料配比,水泥：白水泥：107胶=5：3：1。以上配比均为经验和参照数值，施工时应经试验确定。3.2贯通性裂缝贯通性裂缝的危害较大,必须采取有效的治理方法。沿裂缝方向凿成宽5cm、深3cm的V形槽,在槽内骑缝每隔0.5m钻一孔,孔深为衬砌厚度的1/2或2/3,一般不少于15cm,并不得穿透衬砌以防跑浆。用清水冲洗干净槽内的杂物及粉尘,在孔内插入φ10的压浆管,利用环氧树脂水泥砂浆锚固,用灰刀将砂浆压实抹光。环氧树脂砂浆配比,环氧树脂:水泥:细