試論如何進(jìn)行明挖隧道混凝土施工裂縫控制

近些年，明挖隧道施工中出現(xiàn)了大量的混凝土施工裂縫問(wèn)題和通病，這些現(xiàn)象的發(fā)生主要源于我國(guó)施工單位對(duì)明挖隧道的了解不夠深入，出現(xiàn)一些偏差或錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)，難以完全掌控施工現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)管理，此外就是混凝土施工裂縫控制本身的復(fù)雜性等原因。由此可見(jiàn)，在進(jìn)行明挖隧道混凝土施工前，首先需要深入研究混凝土施工裂縫中的特征與成因，從而根據(jù)方案進(jìn)行裂縫控制措施的合理選用。下面將結(jié)合筆者在某明挖箱型隧道實(shí)際施工工程中觀(guān)測(cè)到的混凝土施工裂縫，對(duì)明挖隧道的混凝土施工裂縫成因與控制措施進(jìn)行淺要的分析和探討。

1 明挖隧道的混凝土施工裂縫特征與成因分析

1.1 側(cè)墻豎向裂縫

隧道側(cè)墻墻體裂縫寬度在0.1mm和0.4mm之間，很多裂縫都由墻中蔓延至墻的上下兩端，目前沒(méi)有出現(xiàn)滲水問(wèn)題;裂縫數(shù)量隨著澆筑段長(zhǎng)度的增加而增加，隨著澆筑施工環(huán)境溫度的提升而增加，并且溫度越高，裂縫的寬度也越大。

因?yàn)樗淼纻?cè)墻是大體積混凝土結(jié)構(gòu)，因此很容易在施工過(guò)程中遭受溫度影響而出現(xiàn)裂縫。裂縫分布規(guī)律顯示，大體積混凝土澆筑過(guò)程中的溫度應(yīng)力變化會(huì)對(duì)墻體裂縫帶來(lái)一定的影響。而裂縫深度則跟干縮裂縫性質(zhì)很像，拆模過(guò)早導(dǎo)致的裂縫情況，再加上沒(méi)有及時(shí)之采取灑水的方式進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，使得混泥土表面時(shí)干時(shí)濕，濕度變化過(guò)于明顯，引發(fā)混凝土表面干縮變形的情況出現(xiàn)。

1.2 頂板45°斜裂縫

隧道頂板45°斜裂縫往往會(huì)在與板邊相隔1/8的地方，裂縫寬度約為0.2mm-0.4mm，有的地方還會(huì)出現(xiàn)貫通裂縫，還有的地方會(huì)出現(xiàn)滲漏水問(wèn)題。

如果環(huán)境的溫度與濕度出現(xiàn)變化，鋼筋混凝土的墻、板、梁、柱等結(jié)構(gòu)組成成分都會(huì)出現(xiàn)溫度變形與收縮變形的情況，形體差異的存在導(dǎo)致了混凝土的收縮形變會(huì)隨著板的體積和表面體積比值的減小而變大，并在板內(nèi)生出拉應(yīng)力。側(cè)墻、梁以及板都具有外側(cè)約束，因此就算墻、板、梁之間的收縮不同，也不會(huì)導(dǎo)致變形應(yīng)力出現(xiàn)45°斜裂縫。

1.3 頂板縱向裂縫

裂縫與頂板的長(zhǎng)邊相平行，順著隧道縱向延伸，通常跟墻保持2-3m的距離，裂縫寬度不大于0.3mm，數(shù)量少，不存在貫通縫。

在施工過(guò)程中，頂板施工工作完成后，如果不鋪設(shè)塑料薄膜，會(huì)使得混凝土表面因?yàn)殛?yáng)光的照射而迅速失水，此時(shí)如果不進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，或養(yǎng)護(hù)方式不對(duì)，都會(huì)使得混凝土表面干濕不均，最終出現(xiàn)干縮變形的情況。不過(guò)這些裂縫都不是很深，屬于表面裂縫。同時(shí)，進(jìn)行側(cè)墻施工的時(shí)候，不能拆除下一層的滿(mǎn)堂紅支撐體系，否則會(huì)導(dǎo)致集中荷載過(guò)大，引發(fā)結(jié)構(gòu)性裂縫。

1.4 頂板、底板橫向裂縫

裂縫與頂板、底板短邊平行，順著隧道橫向延伸，裂縫寬度在0.1mm之間0.4mm，大多數(shù)的裂縫都距離板中1/3，并兩端延伸;隨著澆筑流水段長(zhǎng)度的增加，裂縫的數(shù)量也在不斷增加;而隨著環(huán)境溫度的升高，澆筑后形成的裂縫也會(huì)越來(lái)越多，而且寬度也會(huì)增加;跟頂板上表面的裂縫數(shù)量相比，下表面的裂縫數(shù)量要少一點(diǎn)。

因?yàn)樗淼纻?cè)墻是一種大體積混凝土，因此其裂縫形成情況往往由澆筑施工過(guò)程中溫度應(yīng)力的變化情況決定。在頂板、底板施工之后，由于沒(méi)有進(jìn)行塑料薄膜的鋪設(shè)，使得其表面遭受了陽(yáng)光的照射，導(dǎo)致迅速失水，而灑水養(yǎng)護(hù)并不及時(shí)也不合理，導(dǎo)致表面濕度出現(xiàn)巨大變化，再加上裂縫都是表面裂縫，不存在較大深度，因此會(huì)使得混凝土表面出現(xiàn)干縮變形的情況。

2 明挖隧道的混凝土施工裂縫控制措施

2.1 降低混凝土水化熱

(1)選擇粉煤灰硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥等低熱水泥。如果只能選擇普通硅酸鹽水泥，則盡量避免使用早強(qiáng)水泥。(2)國(guó)內(nèi)外的很多試驗(yàn)研究與工程實(shí)踐都顯示，如果在混凝土里添加部分優(yōu)質(zhì)粉煤灰，則可以有效替代水泥，不但如此，因?yàn)榉勖夯翌w粒是球狀的，可以產(chǎn)生滾珠效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)良好的潤(rùn)滑，對(duì)混凝土拌合物的粘聚性、流動(dòng)性以及保水性有很好的改善作用。(3)減水、增塑、緩凝外加劑等添加劑的摻加，可以使混凝土拌合物的粘聚性、流動(dòng)性、保水性得到有效改善。這些添加劑的分散作用和減水作用不但能節(jié)約用水量、提升強(qiáng)度，還能使得水化熱得到緩解，延遲放熱峰產(chǎn)生的時(shí)間，使得溫度裂縫的數(shù)量得到控制。4)如果有需要，還可以將冷卻水管埋放在混凝土中，其內(nèi)部溫度可以明顯降低6℃ ～10℃。

2.2 控制混凝土入模溫度

澆筑溫度應(yīng)該控制在25℃以?xún)?nèi);同時(shí)混凝土表面與內(nèi)部溫差也不應(yīng)超過(guò)25℃。無(wú)數(shù)實(shí)踐工作也顯示，若當(dāng)混凝土內(nèi)外溫差低于25℃，則混凝土體內(nèi)的溫度應(yīng)力往往不會(huì)引發(fā)混凝土施工裂縫的產(chǎn)生。若氣溫太高，應(yīng)該盡量降低澆筑混凝土的出機(jī)溫度，避免采取攪拌運(yùn)輸車(chē)罐體、降低原材料、泵送管道的保溫冷卻等應(yīng)對(duì)手段的實(shí)施;盡量不在高溫階段進(jìn)行混凝土施工，盡量選擇夜間進(jìn)行澆筑的時(shí)間。

2.3 適時(shí)拆除側(cè)墻模板，加強(qiáng)混凝土保濕養(yǎng)護(hù)措施

出現(xiàn)最大溫度梯度之后，等待72h，進(jìn)行拆模處理，拆模時(shí)間必須在澆筑混凝土之后5d后進(jìn)行，拆除墻模版的時(shí)候，應(yīng)該確保混凝土表面溫度跟環(huán)境溫度之間所存在的溫度差低于10℃。完成拆模之后還需要進(jìn)行養(yǎng)護(hù)劑的刷涂，避免延誤與漏刷的情況。

2.4 控制混凝土的收縮變形

(1)在保證混凝土和易性和強(qiáng)度的情況下，盡量降低混凝土的水膠比;摻加適量高效減水劑，可減少用水量。(2)合理選擇混凝土的骨料級(jí)配可以降低混凝土的干縮變形。(3)振搗越好，混凝土越密實(shí)，這樣就會(huì)減少水分的散失，減輕混凝土的收縮。(4)摻加適量的膨脹劑可以起到收縮補(bǔ)償?shù)淖饔茫欣诜乐沽芽p。

3 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，隨著時(shí)代的發(fā)展和進(jìn)步，隧道行業(yè)在產(chǎn)值不斷增長(zhǎng)、根基愈發(fā)牢固的基礎(chǔ)上對(duì)混凝土施工裂縫的研究也有了更高的要求。明挖隧道的混凝土施工裂縫控制在整個(gè)隧道建設(shè)過(guò)程中占據(jù)重要地位，極大程度的影響了工程進(jìn)度、安全和質(zhì)量?？茖W(xué)合理的混凝土施工裂縫控制措施應(yīng)該在保證工程質(zhì)量、安全和實(shí)施速度的基礎(chǔ)上，盡量節(jié)約工程成本，合理進(jìn)行資源配置，致力于經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益的最大化。

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