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隧道工程混凝土裂缝预防及治理措施

摘要:隧道施工中,衬砌混凝土应采取合理的工程技术方案,严格控制好裂缝数量及其宽度。一般,建筑企业会借助钢模板台车(搭配先进的泵送工艺),以便对二次衬砌进行规范作业。然而,混凝土硬化中形成的裂缝不仅降低了美观度,同时还给工程质量带来巨大的隐患。根据笔者多年来的从业经验,本文探讨了混凝土裂缝科学的治理方案。

关键词:隧道工程;衬砌;裂缝
建筑市场日渐在完善,隧道工程在铁路、水电、公路以及轨道交通等诸多领域中均有较多的运用。衬砌混凝土在完成施工后,极易产生裂缝,出现明显的质量缺陷,影响结构的稳定性、耐久性。正因为此,我们在混凝土施工期间需提出科学的防治措施,预防各种衬砌混凝土裂缝。本文介绍了衬砌混凝土裂缝的类别及其成因,最后提出具体的防治对策。
1裂缝的类型
1.1干缩裂缝。硬化时,混凝土中的水分也会慢慢地蒸发。凝结胶体在干燥收缩的情况下,明显变形。在围岩、模板的限制下,混凝土发生变形并形成一种应力。如果应力值相比于抗拉强度明显要高,很多情况下会形成一种干缩裂缝。很多情况下,干缩裂缝均为表面性,纹路上没什么规律。干缩裂缝受到下列因素的影响:水泥品种、骨料大小以及用量,水灰比、外加剂类别与掺量等。1.2温度裂缝。水泥水化会释放较多的热量,同时在混凝土内、表面间出现明显的温度梯度,形成一种应力。若温度应力>约束力,那么混凝土将出现温度裂缝。在每年冬季,裂缝宽度明显要宽。而到了夏季,裂缝相对要窄。温度裂缝的产生,受到衬砌厚度以及水泥量的共同影响。1.3荷载变形裂缝。仰拱或是边墙基础还留有大量的虚碴。对混凝土进行浇筑后,基底出现了不均匀沉降;堵头板尚未合理固定,脱模时间过早,或外力作用对混凝土造成强烈的撞击等,均可能引起变形裂缝。1.4施工缝(接茬缝)。在停电或是机械故障的情况下,浇筑中断时间明显要比初凝时间更长。再次继浇筑时,原混凝土基础外表尚未做好凿毛处理,或是未用水进行冲洗,未铺设水泥砂浆垫层,便直接在原混凝土表面上进行浇筑,这就导致新旧混凝土接茬处形成明显的裂缝。
2混凝土裂缝的预防措施
2.1温度裂缝的预防。温度裂缝,可以选择下列措施进行预防:①优先考虑矿渣、粉煤灰水泥等常见的低热水泥。②水泥用量不能高于450kg/m3,控制好用量。③掺入适当比例的粉煤灰或是高效减水剂,控制水泥用量,优化骨料级配,预防水化热。④减小水灰比,最好不高于0.6。⑤优化搅拌加工工艺。基于三冷技术,创新运用二次风冷新工艺,对浇筑温度进行有效控制。⑥为增加混凝土拌合物自身的保水性以及流动性,减少水化热,需延迟热峰时间。在混凝土中,需要适时地加入一定的外加剂。这种做法,可以增塑或是减水。⑦温度收缩缝。2.2干缩裂缝的预防。干缩裂缝,多数情况下是由水灰比、集料、水泥用量与性能这些因素来决定。预防措施:①水灰比越高,干缩相对也就越明显。水灰比,同样也可能会引起干缩。我们对混凝土进行配合比设计时,应控制好水灰比。必要时,投放适当的减水剂。②采用收缩量不大的水泥,建议中低热或是粉煤灰水泥,同时减小用量。③混凝土用水量,切勿高于配合比设计所需的用水量,同时控制搅拌与施工配合比。④应注重对混凝土做好早期养护,同时延长养护时间。若施工时间是在冬季,混凝土最好要延长进行保温,并抹上合适的养护剂,使其得到周全的养护。⑤在混凝土结构内,还要留出一定的收缩缝。2.3荷载变形裂缝的预防荷载变形裂缝,需考虑下列几种预防措施:①在上部结构施工之前,需要对松软地基做好加固工作。②模板强度、刚度适中,稳定支撑,地基受力相对比较均匀。③混凝土浇筑时,地基切勿被水直接地浸泡。
3其他预防措施
3.1原材料控制。①水泥。各种品牌、规格和批次的水泥,切勿随意混用。水泥用量必须得当,建议选用普通硅酸盐水泥。②碎石。结合泵送管路内径的真实情形,选择粒径相对偏大的碎石。另外,含泥量不能超出1%。针、片状物,其含量应低于15%,且粒径为5~31.5mm,最大也应小于40mm。③砂。那些级配比较合理的中砂,可作为施工的理想选择,其含泥量要控制在3%以内。④水。建议选择饮用水。⑤掺合料。掺入适当的粉煤灰以及膨胀剂,控制好水泥用量。3.2混凝土施工工艺控制。对钻爆参数进行调整,运用钻眼开挖技术,达到预期的爆破效果。同时,超欠挖也应控制得当。隧道开挖断面,需定期进行查验,为衬砌施工创造有力的条件。混凝土拌合。①计量装置,要做好常规性检查,按施工配料单作出科学地计量。在此基础上,对砂石料含水率进行合理检测,调节拌合所需的用水量。②混凝土施工时,需控制好入模温度。灌注混凝土。a.对混凝土进行运输或是泵送时,要及时加水。b.灌注速度切勿过快,双侧边墙必须对称分层。一般来说,墙、拱交汇处需要暂停1-1.5h。等到边墙混凝土完全地下沉,才能对拱部混凝土进行灌注。③为预防内部微裂缝、减少气孔,使混凝土保持足够的密实度,达到合格的抗裂性,我们在灌注时还应做好振捣工作。
4混凝土裂缝的治理
4.1对细微裂缝的治理。隧道衬砌混凝土外表,可见明显的细微裂缝,但这些裂缝没有太大的扩展性。该类裂缝相对来说比较稳定,通常能够自愈,对结构后期的使用并无严重的影响。故建议:先对裂缝表面进行清洗,抹上一层环氧树脂浆液,最好2~3遍,使用刮抹料或是调色料来对混凝土表面进行处理,让他的颜色能够和周围衬砌混凝土之间保持相同。4.2处理贯通性裂缝。该种裂缝有明显的危害,需妥善地治理。顺着裂缝方向进行开凿,宽度5cm,深度3cm,形状为V形。槽内建议钻孔,0.5m/孔,深度=衬砌厚度的50%(或2/3)。一般,深度不低于15cm,很少直接透过整个衬砌,防止跑浆。使用水冲来对杂物粉尘进行清洗,在孔内直接插入10mm长度的压浆管,同时借助环氧树脂水泥浆来对灰砂进行锚固,做好压实抹光工作。树脂砂浆配比:环氧:水泥:细砂:乙二胺:二丁酯=1:1.6:3.2:0.1:0.12。乙二胺是比较好用的固化剂,稀释剂可以改用二丁酯,以0.15~0.2MPa压力成功地对双液浆或是环氧树脂浆液进行压入。最后,根据压力水来对压浆效果进行检查,裂缝外表要做好刮抹以及调色处理。4.3治理密集裂缝。衬砌背后由于空洞或是衬砌厚度过小,可能形成密集裂缝。此时,应当对防水、地层做好加固处理。顺着裂缝双侧,进行交叉布点,间隔距离为1.2~1.5m,方槽尺寸10cm×10cm、深约5cm。接着开始钻孔,工具为风动凿岩机。孔深3m,并利用WDT25注浆锚杆进行操作。水灰比调至1:1,灰砂比1:(3~5),注浆顺序为先上后下。
5结语
隧道裂缝受到多个因素的限制,对隧道结构的破坏程度也有很大区别。正因为此,要酌情采取合理的解决措施。裂缝除了会影响隧道的日常使用,降低渗透阻力外,同时也会腐蚀结构中的钢筋,使混凝土严重地碳化,影响材料自身的耐久性,降低承载能力。在隧道工程中,裂缝是衬砌结构比较普遍的情形。施工中,需选择合适的处理方案,延缓裂缝的形成,确保隧道结构的安全性与平稳性。

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