楊書江（中鐵隧道集團一處南京盾構經理部）
關鍵詞：隧道施工混凝土裂縫原因分析防治
隨著國民經濟的發展，山嶺地區新建公（鐵）路越來越多，隧道工程所佔的比例逐步增大。隧道二次襯砌施工普遍採用整體式鋼模板台車、幫浦送混凝土施工工藝，但混凝土硬化過程中產生的裂縫不僅影響了美觀，還給工程質量留下了隱患。施工中必須採取合理的工程技術措施，控制和減少混凝土中裂縫的數量和寬度。
本文分析了混凝土裂縫產生的原因，提出了緩解裂縫產生的措施，並介紹了幾種常見的裂縫治理方法。
1. 裂縫的型別
隧道襯砌混凝土裂縫型別主要有：乾縮裂縫、溫度裂縫、外荷載作用產生的變形裂縫、施工縫處理不當引起的接茬縫等。
1.1乾縮裂縫
混凝土在硬化過程中水分逐漸蒸發散失，使水泥石中的凝結膠體乾燥收縮產生變形，由於受到圍岩和模板的約束，變形產生應力，當應力值超過混凝土的抗拉強度時，就會出現乾縮裂縫。乾縮裂縫多為表面性的，走向沒有規律。影響混凝土乾縮裂縫的因素主要有：
水泥品種、用量及水灰比，骨料的大小和級配，外加劑品種和摻量。
1.2 溫度裂縫
水泥水化過程中產生大量的熱量，在混凝土內部和表面間形成溫度梯度而產生應力，當溫度應力超過混凝土內外的約束力時，就會產生溫度裂縫。裂縫寬度冬季較寬，夏季較窄。溫度裂縫的產生與二次襯砌混凝土的厚度及水泥的品種、用量有關。
1.3 荷載變形裂縫
仰拱和邊牆基礎的虛碴未清理乾淨，混凝土澆築後，基底產生不均勻沉降；模板台車或堵頭板沒有固定牢固，以及過早脫模，或脫模時混凝土受到較大的外力撞擊等都容易產生變形裂縫。荷載變形裂縫在隧道襯砌混凝土病害中占有的比例逐年增大，已經引起了廣大工程技術人員的重視。
1.4 施工縫（接茬縫）
施工過程中由於停電、機械故障等原因迫使混凝土澆築中斷時間超過混凝土的初凝時間，繼續澆築混凝土時，原有的混凝土基礎表面沒有進行鑿毛處理，或者鑿毛後沒有用水沖洗乾淨，也沒有鋪水泥砂漿墊層，就在原混凝土表面澆築混凝土，致使新舊混凝土接茬間出現裂縫。
2. 裂縫形成的原因分析
混凝土裂縫形成的原因非常複雜，往往是多種不利因素綜合作用的結果。據有關統計，施工不規範造成的混凝土裂縫佔80%左右，材料質量差或配合比不合理產生的裂縫佔15%左右，設計不當引起的裂縫可能佔5%。
2.1 設計粗糙，建設、監理單位工作隨意性大
由於多方面的原因，勘察設計單位無法深入地開展地質勘探工作，隧道圍岩類別評價及支護結構設計缺乏科學依據，帶有一定的盲目性。個別建設單位限於自身管理和專業技術水平的欠缺，任意變更原設計。少數工程由業主的內部人員組成監理機構，監理工作失去了獨立性。
隨著建築市場的規範，這些問題會逐步得到解決。
2.2 施工工藝或現場操作不規範
⑴ 隧道開挖成型差，襯砌混凝土厚度嚴重不均勻；欠挖或初期支護侵入襯砌限界，造成襯砌混凝土厚度不足。個別隧道襯砌混凝土背後存在脫空現象。
⑵ 未開展監控量測工作，僅憑經驗來確定二次襯砌的施作時間，安全可靠性差，造成二次襯砌超設計荷載承受圍岩壓力。
⑶ 混凝土生產時原材料計量誤差大，尤其外加劑的摻加隨意性大，沒有根據砂、石料的實際含水率及時調整施工用水量，造成混凝土水灰比增大。在混凝土運輸及幫浦送過程中加水的現象也比較普遍。
⑷ 採用整體式鋼模板台車施工，混凝土澆築時不振搗或漏振，混凝土均質性差。
⑸ 盲目追求施工進度，隨意提前脫模時間，使低強度混凝土過量承受荷載，破壞了混凝土結構。脫模後沒有進行混凝土的潮濕養護。
⑹ 夏季施工時砂、石料露天堆放，無切實有效的降溫措施，混凝土入模溫度高。冬期施工時採取的防寒保溫措施不力。
2.3 原材料質量差、配合比設計不合理
水泥品種選擇不當，安定性不良，不同批次的水泥混用。碎石、砂級配差，含泥量超標，碎石中石粉含量大，針、片狀物過多，影響了水泥與骨料的膠結。
進行配合比設計時，忽視水泥用量增多對混凝土品質的影響，錯誤認為水泥用量越多，混凝土強度越高。對摻合料和外加劑的選用缺乏專業技術人員的指導，往往達不到預期的效果。
3. 混凝土裂縫的治理
混凝土作為多組材料組成的脆性材料，裂縫的存在是客觀的。作為施工單位應加強襯砌混凝土的施工管理，避免或減少混凝土裂縫的產生。對於出現的裂縫，應認真分析原因，分清是有害裂縫還是無害裂縫，並對有害裂縫進行處理，防止裂縫繼續發展，影響襯砌結構的穩定。
3.1 細微裂縫
隧道襯砌混凝土表面常出現一些沒有擴充套件性的細微裂縫，這種裂縫是穩定的，一般可自癒，不會影響結構的使用和耐久性。從美觀考慮，可先清洗乾淨裂縫表面，然後塗刷環氧樹脂漿液二至三遍，最後用刮抹料、調色料處理混凝土表面，使其顏色與周圍襯砌混凝土顏色一致。
環氧樹脂漿液配比，環氧樹脂：501稀釋劑：二甲苯：
乙二胺=1：0.2：
0.35：0.
08。刮抹料配比，水泥：細砂：
水=1：2：0.
35。調色料配比，水泥：白水泥：
107膠=5；3：1。施工時應經試驗確定。
3.2 貫通性裂縫
貫通性裂縫的危害較大，必須採取有效的治理方法。沿裂縫方向鑿成寬5cm、深3cm的v形槽，在槽內騎縫每隔0.5m鑽一孔，孔深為襯砌厚度的1/2或2/3，一般不少於15cm，並不得穿透襯砌以防跑漿。
用清水沖洗乾淨槽內的雜物及粉塵，在孔內插入￠10的壓漿管，利用環氧樹脂水泥砂漿錨固，用灰刀將砂漿壓實抹光。環氧樹脂砂漿配比，環氧樹脂：水泥：
細砂：乙二胺：二丁酯=1：
1.6：3.
2：0.1：
0.12，其中乙二胺是固化劑，二丁酯是稀釋劑。待環氧樹脂砂漿有一定的強度後，以0.
15mpa~0.2mpa壓力壓入水泥-水玻璃漿液或環氧樹脂漿液。壓漿結束後在0.
2mpa壓力下壓水檢查壓漿效果。裂縫表面用刮抹料和調色料處理。
3.3 密集裂縫
襯砌背後有空洞或襯砌厚度不足引起的密集裂縫，必須進行防水和地層加固處理。沿裂縫兩側每隔1.2m~1.
5m交錯布點，鑿成10cm×10cm大小深5cm的方槽，用風動鑿岩機鑽孔，孔深3m，安裝wdt25中空注漿錨桿，注入水泥砂漿，灰砂比1：（3~5），水灰比1：1，施工時由下往上逐級注漿，注漿壓力以0.
4mpa~0.6mpa為宜。注漿結束後，另鑿新孔在0.
6mpa~1.0mpa壓力下壓入純水泥漿檢查注漿效果，當達到規定壓力而砂漿壓不進時，即認為已經注滿。注漿24h後安裝錨桿墊板，用環氧樹脂砂漿抹平方槽，表面用刮抹料和調色料處理。
4. 預防或緩解混凝土裂縫的措施
4.1 提高設計精度
加強工程前期地質工作，為設計提供詳盡的工程地質、水文地質勘探資料，提高設計的質量。
4.2 把好材料進場關，嚴格控制原材料的質量和技術標準。
⑴ 水泥施工現場多使用普通矽酸鹽水泥，但應儘量減少單位水泥用量。不同品牌、不同規格、不同批次的水泥不能混用。
⑵ 碎石根據幫浦送管路的內徑，盡可能選用較大粒徑的碎石。嚴格控制含泥量≤1%，針、片狀物含量≤15%，粒徑以5~31.5mm為宜，最大不超過40mm。
⑶ 砂採用級配良好的中砂，細度模數應為3.0~2.3，粒徑小於0.
315mm的顆粒含量所佔比例宜為15~20%，嚴格控制含泥量在3%以內。為方便混凝土的運輸、幫浦送和澆築，砂率取35%~45%。
⑷ 水最好選用飲用水。當採用其他水源時，應按國家現行《砼拌合用水標準》（jgj63）的規定進行檢驗，ph值應大於4。水灰比越大，混凝土的乾燥收縮越大。
嚴格控制幫浦送混凝土的用水量是減少裂縫的根本措施。施工中水灰比在0.45~0.
55之間，混凝土入幫浦塌落度控制在（12±2）cm。
⑸ 摻合料推廣摻加粉煤灰和膨脹劑的雙摻技術，等量替代水泥，以減少水泥用量。對強度等級c25以下的混凝土，粉煤灰摻量一般為水泥用量的10%~15%，膨脹劑摻量為水泥用量的8%~12%，具體摻量需經試驗確定。
① 粉煤灰比表面積小，需水量低，不僅能有效降低混凝土的乾燥收縮值，還可以改善混凝土的流動性、粘聚性和保水性。在水泥中摻入原狀或磨細粉煤灰後，可以降低混凝土中水泥的水化熱，推遲水化熱峰值的出現，減少絕熱條件下的溫公升，有利於控制溫度裂縫的產生。粉煤灰的摻加在水工大體積混凝土施工中應用比較廣泛，由於認識、技術上的原因，目前在山嶺隧道施工中應用較少。
② 摻加適量的膨脹劑可以補償混凝土的收縮，增加密實度，提高混凝土防滲抗裂能力。
⑹ 外加劑高效減水劑能夠有效減少拌合用水，降低水化熱，延緩水化熱釋放速度，從而減少溫度裂縫，但摻量過多，會引起混凝土的腫脹和開裂。施工時必須慎重選擇外加劑的品種和摻量。
4.3 嚴格混凝土施工工藝
⑴ 提高鑽眼技術水平，優化鑽爆引數，提高光面爆破效果，加強隧道開挖斷面檢測，嚴格控制超欠挖，為襯砌施工創造良好的條件。
⑵ 二次襯砌施作時間，應在圍岩和初期支護變形基本穩定時進行。當圍岩變形較大、流變特性明顯，需提前進行二次襯砌時，必須對初期支護或襯砌結構進行加強。
⑶ 混凝土的拌合
● 嚴格按施工配料單計量，定期檢查校正計量裝置。加強砂石料含水率檢測，及時調整拌合用水量。
● 控制混凝土的入模溫度。夏季施工時，當氣溫高於32℃時，砂石料、攪拌機應搭設遮陽棚，用冷水沖洗碎石降溫。盡量安排在夜間澆築混凝土。
⑷ 混凝土的灌注
● 混凝土在運輸和幫浦送過程中嚴禁加水。
● 適當放慢灌注速度，兩側邊牆對稱分層灌注，到牆、拱交界處停1h~1.5h，待邊牆混凝土下沉穩定後，再灌注拱部混凝土。
● 混凝土灌注過程中必須振搗，提高混凝土的密實度和均質性，減少內部微裂縫和氣孔，提高抗裂性。
⑸ 混凝土的脫模、養護
● 混凝土拆模時的強度必須符合設計或規範要求，嚴禁未經試驗人員同意提前脫模，脫模時不得損傷混凝土。
● 傳統的混凝土灑水養護方法，增加了隧道內的文明施工難度，灑水也不均勻，使混凝土早期強度得不到保證。建議使用噴塗混凝土養護液的方法進行養護。
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