混凝土施工技術(shù)在隧道施工中的應(yīng)用

宋士林

（中鐵十六局集團(tuán)第二工程有限公司，天津 300162）

1 隧道混凝土裂縫產(chǎn)生原因分析

隧道工程的建設(shè)可以讓人們的生活比較方便，同時(shí)也能使得交通壓力逐漸降低【1】。隧道工程的質(zhì)量一直是很多人要關(guān)注的問題，怎樣才可以很好的解決在隧道施工過程中混凝土裂縫，這個(gè)已經(jīng)是當(dāng)前要面臨的首要問題【2】。在實(shí)際的隧道施工過程中，可能出現(xiàn)混凝土的裂縫包括兩個(gè)類型，分別是結(jié)構(gòu)性裂縫和非結(jié)構(gòu)裂縫，那接下來(lái)就從這兩種類型進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。

1.1 結(jié)構(gòu)性裂縫

在隧道施工過程中，混凝土?xí)霈F(xiàn)相應(yīng)的裂縫，產(chǎn)生裂縫的原因會(huì)涉及到很多，包括難以滿足鋼筋量的需求、混凝土的強(qiáng)度和自身不符合等多種問題。這種裂縫主要是由于現(xiàn)場(chǎng)施工中使用的混凝土質(zhì)量不合格，或者攪拌加工時(shí)操作不符合專業(yè)要求而引起的。第一要采用高質(zhì)量的混凝土材料。第二要加強(qiáng)混凝土現(xiàn)場(chǎng)混合加工規(guī)范，并允許專業(yè)操作員加工。那么在這樣的發(fā)展情況下，所以出現(xiàn)裂縫的原因是超載應(yīng)用或者是地基下沉等多種問題【3】。

1.2 非結(jié)構(gòu)性裂縫

在隧道施工過程中，該類型的裂縫包括收縮性裂縫以及溫度裂縫和安定性裂縫等三種類型。

①收縮性裂縫：在這個(gè)裂縫中，包括化學(xué)性收縮裂縫和干燥性收縮裂縫和塑性收縮裂縫這三個(gè)方面的裂縫，由此可見，在隧道施工過程中，混凝土的收縮主要是發(fā)生在混凝土凝固的過程中會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的失水情況，以此就減少了對(duì)混凝土整體塑性。首先，隧道施工中的混凝土在開始凝結(jié)的時(shí)候，體積是在改變的，而內(nèi)部的作用力也會(huì)發(fā)生了很大程度上的變化，由此一來(lái)，就會(huì)使得混凝土產(chǎn)生很大的裂縫。一旦混凝土在凝結(jié)以后，也會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的干燥收縮現(xiàn)象，最后會(huì)導(dǎo)致表面面積逐漸變小;其次，混凝土表面的水分在蒸發(fā)的過程中要比內(nèi)部水分蒸發(fā)的要快很多，然后混凝土面積在改變的基礎(chǔ)上，內(nèi)外部的收縮比重同樣會(huì)失去協(xié)調(diào)性，由此，混凝土表層的拉力會(huì)高于極限拉力，進(jìn)而出現(xiàn)裂縫的可能性會(huì)增多【4】。

②溫度性裂縫：在隧道施工過程中，出現(xiàn)溫度性裂縫的根源就是在施工過程中內(nèi)外部溫度差別比較大，特別是在混凝土材料的表層上。當(dāng)然，造成溫差的原因還有以下幾個(gè)內(nèi)容：首先，混凝土施工的時(shí)候，可能會(huì)有著比較強(qiáng)的水化熱，并且在內(nèi)表面上溫差的差別不是很大，這樣就需要在完成以后的三天左右，可能會(huì)出現(xiàn)一些溫度上的裂縫;其次，因?yàn)榛炷羶?nèi)部溫度可能會(huì)達(dá)到一定極限，這個(gè)時(shí)候溫度會(huì)降低，然后達(dá)到一直到最低點(diǎn)。在這樣的情況下，溫度的最低點(diǎn)和最高點(diǎn)就會(huì)有著很大的區(qū)別，從而就會(huì)導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫的概率在增多;最后，如果混凝土在拆除模板以后，表層的溫度可能會(huì)逐漸降低，然而內(nèi)部溫度根本沒有及時(shí)降低，所以就會(huì)出現(xiàn)裂縫。

③安定性裂縫：安定性裂縫其實(shí)就是混凝土的龜裂，而出現(xiàn)這原因是在于使用了劣質(zhì)的水泥材料形成的，當(dāng)然還涉及到對(duì)水泥原材料質(zhì)量不合理的需求;還有就是水泥材料在應(yīng)用前，根本沒有對(duì)各項(xiàng)材料進(jìn)行相應(yīng)的檢測(cè)，更沒有做好配合比的調(diào)試，主要是選擇使用了劣質(zhì)的材料等【5】。

2 隧道混凝土施工質(zhì)量檢測(cè)

2.1 混凝土施工質(zhì)量檢測(cè)方法

目前常見的隧道混凝土施工質(zhì)量檢測(cè)的方法主要有三種，分別是回彈法、鉆芯法和超聲回彈法，3 種方法的特點(diǎn)見表1 所示：

表1 隧道混凝土施工質(zhì)量檢測(cè)方法

回彈法：回彈檢測(cè)法主要以回彈儀為檢測(cè)基礎(chǔ)，其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠、便于操作、易于校正、保養(yǎng)、維護(hù)等特點(diǎn)。但回彈法測(cè)強(qiáng)度仍然存在一定的問題。其中最主要的偏差表現(xiàn)在數(shù)值的偏差和穩(wěn)定性，這主要是因?yàn)橛绊懟貜椊Y(jié)果的因素很多，操作的規(guī)范性、混凝土布筋，甚至混凝土碳化情況都會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生較大的影響。

鉆芯法：鉆芯檢測(cè)法與回彈法不同的是該檢測(cè)技術(shù)需要對(duì)混凝土實(shí)體進(jìn)行鉆芯取樣，在取樣的過程后，需對(duì)樣品進(jìn)行一定程度的加工后直接開展抗壓強(qiáng)度檢測(cè)，無(wú)需換算即可得到更為準(zhǔn)確、客觀、真實(shí)的數(shù)據(jù)。但其操作更為復(fù)雜，而且會(huì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)造成一定程度的損傷，因此只有在必要時(shí)才會(huì)采用鉆芯法測(cè)定混凝土強(qiáng)度。

超聲回彈法：超聲回彈綜合檢測(cè)法是一種利用回彈和脈沖檢測(cè)混凝土強(qiáng)度的方法。超聲回彈法即規(guī)避了回彈法的不穩(wěn)定，又解決了鉆芯法對(duì)混凝土構(gòu)件的破壞問題。具有準(zhǔn)確性高、無(wú)損、高效檢測(cè)的特點(diǎn)。除此以外，超聲回彈法在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)存在鋼筋、埋藏物的情況下也能準(zhǔn)確獲得強(qiáng)度數(shù)據(jù)，并能夠獲得混凝土內(nèi)部組成和裂縫情況，從而能夠更加全面的評(píng)價(jià)混凝土的整體情況。

2.2 超聲回彈法的基本原理

超聲回彈法是結(jié)合混凝土表上的沖擊桿受到了重錘的沖擊作用之后，會(huì)產(chǎn)生重錘反擊的現(xiàn)象，之后將反彈的距離顯示出來(lái)。經(jīng)過檢測(cè)獲得的混凝土強(qiáng)度回彈值以及隧道表面強(qiáng)度值等數(shù)據(jù)，結(jié)合這些數(shù)據(jù)能夠?qū)炷翉?qiáng)度進(jìn)行分析。在分析時(shí)，需要根據(jù)檢測(cè)得到的結(jié)果，建立包含混凝土強(qiáng)度以及回彈值關(guān)系的模型圖，結(jié)合模型圖的基礎(chǔ)將混凝土強(qiáng)度推測(cè)出來(lái)。在檢測(cè)的時(shí)候，影響了隧道檢測(cè)數(shù)據(jù)的因素比較多，例如回彈儀器自身的影響等，自身的影響指的是回彈儀的質(zhì)量以及零部件尺寸等帶來(lái)的影響。

2.3 超聲回彈法檢測(cè)過程

在測(cè)評(píng)工作的開展過程當(dāng)中，需要對(duì)精準(zhǔn)度進(jìn)行必要的保障性分析，根據(jù)不同隧道位置，可以將其分為不同的分區(qū)，每個(gè)分區(qū)都采用不同的測(cè)評(píng)方式開展工作。在每個(gè)測(cè)區(qū)當(dāng)中，都可以測(cè)得回彈值，通過對(duì)最大值和最小值的分析篩選從而得到該測(cè)區(qū)的平均回彈值數(shù)據(jù)。在后續(xù)工作中要按照修正后的回彈值和超聲聲速值進(jìn)行計(jì)算，科學(xué)進(jìn)行公式信息的代入。在對(duì)超聲回彈法進(jìn)行測(cè)試研究的過程中，工作人員需要將測(cè)試地點(diǎn)的位置精準(zhǔn)安置在回彈測(cè)試區(qū)域中，并且確保換能器和混凝土之間能發(fā)揮有效契合作用。在對(duì)測(cè)區(qū)聲時(shí)值進(jìn)行檢測(cè)的過程中，要對(duì)其精準(zhǔn)度進(jìn)行準(zhǔn)確分析，將結(jié)果精準(zhǔn)到0.1微秒，聲速值也要同步精確，控制在0.01 千米/秒。在不同測(cè)試區(qū)域當(dāng)中，應(yīng)該對(duì)不同測(cè)試點(diǎn)的設(shè)置情況進(jìn)行準(zhǔn)確分析，保證發(fā)射位置和換能器的軸線處于同一直線上。按照上述測(cè)量要求，將得到的數(shù)值結(jié)果和混凝土強(qiáng)度進(jìn)行精準(zhǔn)推算。在此種方式的應(yīng)用過程中，不僅能對(duì)簡(jiǎn)便性和操作優(yōu)勢(shì)性特點(diǎn)進(jìn)行發(fā)揮，還能幫助工作人員實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道構(gòu)件的準(zhǔn)確分析，引導(dǎo)工作人員更科學(xué)的進(jìn)行混凝土強(qiáng)度評(píng)估，這對(duì)于后續(xù)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的統(tǒng)一也將起到顯著積極影響。超聲回彈法的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)：第一，花費(fèi)的成本資源更少，不會(huì)對(duì)工程結(jié)構(gòu)產(chǎn)生損傷性影響;第二，使用的測(cè)定儀器便捷性較強(qiáng)，可以發(fā)揮更迅猛測(cè)試速度，能對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)抗壓強(qiáng)度進(jìn)行直觀反映。但是我們也需要對(duì)其問題進(jìn)行掌握，例如混凝土內(nèi)部強(qiáng)度的測(cè)量精準(zhǔn)會(huì)受到不同程度的影響。

3 隧道混凝土施工建議措施

3.1 需要應(yīng)用質(zhì)量較高以及標(biāo)準(zhǔn)高的混凝土材料

一般在隧道施工過程中，所應(yīng)用到的水泥性能還需要在最大程度上滿足相關(guān)企業(yè)的要求，當(dāng)然還需要選擇使用水化低以及泌水性小的水泥材料。由此要使用用料標(biāo)準(zhǔn)的驗(yàn)收方法要求，然后還要求石子的最大粒徑不可以大于4 公分，其吸水率不可以大于百分之二十左右。還需要注意的是，在用水的時(shí)候需要選擇自來(lái)水，還需要對(duì)外加劑的含量進(jìn)行確定，最后要使用高效減水劑進(jìn)行操作。

3.2 需要加強(qiáng)對(duì)施工過程中的裂縫控制

通常情況下，隧道施工在實(shí)際的澆筑過程中，需要采取科學(xué)有效的方法控制混凝土的入模溫度，確?；炷帘韺訙囟群蛢?nèi)部溫度的控制是相一致。澆筑的速度需要進(jìn)行合理的控制，還需要降低對(duì)混凝土分段澆筑的長(zhǎng)度等，特別是在溫度比較高的環(huán)境下，需要有效的控制對(duì)混凝土的裂縫。但是要注意的是，一旦澆筑混凝土面積比較大的話，還需要選擇使用分段進(jìn)行澆筑，主要是要合理的控制對(duì)混凝土澆筑的溫度時(shí)間，以此降低裂縫出現(xiàn)的幾率。還需要相應(yīng)的提高對(duì)人員的監(jiān)管力度，更要加強(qiáng)對(duì)人員的規(guī)范操作過程，將一些人為及因素降到最低。在具體的施工期間，澆注法可以降低內(nèi)外溫差和水化熱的溫度上升，如果澆筑的間隔時(shí)間過長(zhǎng)，溫度就可能引發(fā)變化或者裂縫，這就要盡可能地減少澆筑時(shí)間。除此之外，水化熱還有可能造成溫度和收縮裂縫，這需要采用化學(xué)劑來(lái)降低溫度，開展連續(xù)施工，使得混凝土澆筑溫度控制在規(guī)定范圍內(nèi)。在開展施工的實(shí)際工作的時(shí)候，需要全面地掌握控制型號(hào)不同的水泥水化熱值，做好相關(guān)的操作和處理工作，這就可以對(duì)水泥水化熱釀成的裂縫問題進(jìn)行規(guī)避。

3.3 需要采取科學(xué)有效的施工技術(shù)

在絕大多數(shù)施工過程中，經(jīng)常采取的工藝就是泵送混凝土的方式進(jìn)行建設(shè)，而在當(dāng)前混凝土澆筑前，就可以對(duì)材料進(jìn)行相應(yīng)的檢驗(yàn)，以此保證材料符合和泵送要求相符合。不僅如此，還需要很好的控制對(duì)泵送的運(yùn)行速度，確保在泵送的時(shí)候不堆積混凝土。在確保基礎(chǔ)和模板形狀不受到影響的前提下對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的等級(jí)進(jìn)行不斷提高，進(jìn)行混凝土澆筑之前，要認(rèn)真細(xì)致地檢查模板安裝情況，確保模板安裝沒有失誤之后才可以進(jìn)行澆筑。

4 結(jié)語(yǔ)

隧道工程的建設(shè)可以讓人們的生活比較方便，同時(shí)也能使得交通壓力逐漸降低。然而在實(shí)際發(fā)展的時(shí)候，隧道建設(shè)的要求還是比較高的，不管是在隧道設(shè)計(jì)過程中還是在隧道站范圍內(nèi)，質(zhì)量一直是很多人要關(guān)注的問題。本文對(duì)于隧道施工過程中的混凝土施工技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，首先明確了裂縫產(chǎn)生的原因，隧道施工中的混凝土在開始凝結(jié)的時(shí)候，體積是在改變的，而內(nèi)部的作用力也會(huì)發(fā)生了很大程度上的變化，由此一來(lái)，就會(huì)使得混凝土產(chǎn)生很大的裂縫。一旦混凝土在凝結(jié)以后，也會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的干燥收縮現(xiàn)象，最后會(huì)導(dǎo)致表面面積逐漸變小；然后給出了超聲回彈法的基本原理，方法是基于經(jīng)過檢測(cè)獲得的混凝土強(qiáng)度回彈值以及隧道表面強(qiáng)度值等數(shù)據(jù)，結(jié)合這些數(shù)據(jù)能夠?qū)炷翉?qiáng)度進(jìn)行分析。在分析時(shí)，需要根據(jù)檢測(cè)得到的結(jié)果，建立包含混凝土強(qiáng)度以及回彈值關(guān)系的模型圖，結(jié)合模型圖的基礎(chǔ)將混凝土強(qiáng)度推測(cè)出來(lái)。最后給出了隧道混凝土施工建議措施，包括需要應(yīng)用質(zhì)量較高以及標(biāo)準(zhǔn)高的混凝土材料、需要加強(qiáng)對(duì)施工過程中的裂縫控制和需要采取科學(xué)有效的施工技術(shù)。