浅谈隧道混凝土结构裂缝的施工控制

冯亦文

【摘要】对于隧道结构，防止渗漏是满足使用功能的关键，而一旦结构出现贯穿裂缝，再高的抗渗混凝土等级也达不到其自防水的目的，所以从某种意义上讲，混凝土结构的抗裂比抗渗更重要，

本文主要从施工方面就如何控制混凝土结构裂缝进行浅析。

【关键词】隧道施工 混凝土结构 裂缝控制

【前言】

隧道混凝土结构产生裂缝的因素，一般认为有温差（包括收缩）、混凝土板厚度（或墙高度）、结构连续长度、混凝土本身的徐变及约束等原因造成裂缝。根据裂缝在结构表面的分布形状和基本走向可归纳为二种：一种为无序状态裂缝，即裂缝的方向不同，分布较均匀，长度较短，深度较浅，这种裂缝多因混凝土的内外收缩不均匀造成的；另一种裂缝为较规则的连续裂缝，通常以一定间距平行出现，其主要是因混凝土结构受到外部的约束造成，裂缝方向与所受约束方向垂直或斜交，有时可贯穿整个构件断面，这也是隧道结构产生裂缝的主要形式，一般而言，只要将裂缝宽度控制在0.2～0.3mm之内，该裂缝可以认为不影响结构防水要求。

1. 防止途径

解决隧道混凝土结构裂缝的主要途径有：（1）控制隧道纵向施工缝分段长度；（2）减少隧道纵向不均匀沉降而引起的纵向变形；（3）设置诱导缝，控制裂缝的开展；（4）提高混凝土的施工质量。

要提高混凝土的施工质量，必须从混凝土浇筑方案、材料的选择与质量控制、配合比设计、混凝土的搅拌、运输、现场浇筑、修面处理、测温与温差控制、养护方面，采取有效可行的施工技术。

2. 混凝土浇筑方案

根据设计上设置的诱导缝及后浇带，结合配合比与结构厚度进行施工分段验算，最终确定平面分段或分块的每次浇筑长度，竖向分底板、侧壁及顶板进行分次施工，以设计的止水带划分侧壁浇筑高度，以达到设计上诱导及控制混凝土结构的开展的效果。根据混凝土供应量，采取合理的浇筑方式，保证混凝土的浇筑间隙不大于2小时，以免出现施工冷缝。

3. 材料的选择与质量控制

1）选用低水化热水泥：矿渣硅酸盐水泥。

2）采用Ⅱ级粉煤灰：等量取代水泥用量不大于20%。

3）选用级配良好的粗骨料，选用中粗砂，砂、石采用B类集料，含泥量不大于1%。

4）控制混凝土的水灰比不大于0.45。

5）采用减水剂，可有效减少泌水，减少混凝土的收缩。

6）对特别重要的工程或抗辐射的工程，可掺入高性能膨胀剂，以提高混凝土的抗裂性能及提高抗辐射性能。

所有上述原材料均应抽样检验合格方可以使用。

4. 配合比设计

根据混凝土强度等级及抗渗等级及抽检合格的材料及运输时间等因素，进行配合比设计。对大体积混凝土或对裂缝要求严格的工程项目，尚须根据设计配合比选取相应结构厚度作试验，测定所配混凝土的水化温热、温差等进行调整。

5. 混凝土的搅拌

1）调整搅拌时间，经试验确定，具体时间以第一槽混凝土检测合格后确定。第一槽试拌以掌握合适的搅拌时间，要求搅拌完成后随机取样，坍落度及和易性符合要求后，混凝土方可投入使用，并以此配比及搅拌时间进行控制，如掺入纤维的混凝土，除上述要求外，纤维须已均匀分散成单丝，如果仍有成束纤维以此，则延长搅拌时间20～30秒。

2）混凝土搅拌时间不宜过长，每一工作班至少应抽查2次。

6. 混凝土的运输

1）混凝土采用搅拌车运输。在装运混凝土前，应认真检查运输设备内是否存留有积水，或内壁粘附的混凝土是否清除干净。运输过程中宜以2～4r/min的转速搅动；当搅拌运输车到达浇灌现场时，应高速旋转20～30s后再将混凝土拌和物喂入泵车受料斗中；运输车每天使用完后应清洗干净。

2）混凝土运输设备的运输能力应适应混凝土凝结速度和浇筑速度的需要，保证浇筑过程连续进行。运输过程中，应确保混凝土不发生离析、漏浆、严重泌水及坍落度损失过多等现象，运至浇筑地点的混凝土应仍保持均匀和160mm的坍落度。当运至现场的混凝土发生离析现象时，应在浇筑前对混凝土进行二次搅拌，但不得再次加水。

3）第一车及之后不定期检测混凝土的坍落度是否符合要求，不合格的及时退场。

4）混凝土从出厂到入模的最长时间，不超过2小时。

7. 混凝土的浇筑

1、混凝土浇捣方式

为保证每一处的混凝土在初凝前就被上一层新浇的混凝土覆盖，采用斜面分段分层踏步式浇捣方法，按1：5坡度自然流淌，分层厚度不大于500 mm，分层浇捣使新混凝土沿斜坡流下一次到底。混凝土振捣后产生的泌水，沿浇灌面顺斜坡排走，从而保证混凝土的质量。

2、混凝土振捣器布置

在混凝土浇捣过程中，每台泵车落料浇筑区前后布置三道振捣器，第一道布置在混凝土的卸料点，第二道布置在混凝土流淌纵向中间位置，第三道布置在混凝土流淌纵向底部位置，三道振捣器随混凝土浇筑推进，振捣环环相扣。

3、振捣方法

分层浇捣时，使用振动器快插慢拔，平面呈梅花状，间距不大于45 cm；振动器在每一插点时间以混凝土表面呈水平、不出现水泥浆、不再冒气泡、不显著沉陷为度，每点振捣时间为20～30s，振动插入时深入下一层混凝土内5～10cm，达到复振效果，且在振动棒上做好标记，以免过分深入下一层混凝土内，影响混凝土的质量。

4、浇捣时间控制

根据混凝土施工过程中的流淌铺摊面及收头等考虑混凝土的初凝时间。同时做到混凝土的面上下层覆盖时间间隔不超过2 h。

5、泌水处理

对浇筑、振捣过程中的泌水、浮浆让其顺着混凝土坡面流到坑底的集水井，再由水泵及时排出坑外。

6、混凝土收在处理

混凝土的平仓工作在混凝土初凝前用2 m长刮尺将混凝土面按水平标高控制标记刮拍平整，有高低不平的部位，及时将混凝土修补平整：同时在混凝土接近初凝时，用木蟹做两遍压实抹平。

7、混凝土而抹光

木蟹压实拍缝后，当混凝土强度达到1.2Mpa时或上人不显脚痕时，采用磨光机进行压光。

8. 混凝土的养护

养护是保证混凝土少出现裂缝的关键步骤，尤期是大体积混凝土。

8.1. 底板、顶板混凝土的养护

1、在底板混凝土压光后即蓄水养护。

2、养护时间14d，若抗辐射等对裂缝控制严格的工程，养护28天。

3、根据测温数据，温度达到最大峰值呈回落趋势，使表面与大气温度温差小于20℃时，方可逐渐掀去；

4、施工缝处采用快易收口钢板网，外用二层麻袋与混凝土密贴养护。底板侧模浇注完5～7 d后拆模，模扳外绑扎2层麻袋与模板密贴。拆模后及时用2层麻袋与混凝土密贴。

8.2. 侧壁混凝土的养护

侧壁混凝土浇筑初凝后，侧壁面洒水养护，至终凝后松侧壁螺栓，使侧模板与侧壁有2～3mm的空隙，采用喷淋养护，喷淋管在混凝土浇筑前安装完成。

在养护期间，若結构内外温差大于25℃，即在模板外包裹双层塑料薄膜养护（或一层塑料薄膜外挂麻袋）或泡沫塑料养护；包裹塑料薄膜依次搭接，搭设长度不小于200 mm，搭接处用封箱带封闭。底板上500mm墙体施工缝处采用蓄水或覆盖麻包养护。养护时间同底板。

9. 结束语

隧道混凝土结构裂缝的施工控制，从材料选择及浇筑方案开始到养护结束的整个过程，须全程监控，特别是后期养护工作及内外温差控制工作必须做好，夏天高温季节要及时洒水养护，保持混凝土面湿润，拆模后根据需要设置遮阳棚以控制隧道内外温差以免出现后期裂缝。

参考文献：

[1] 余永祯，《建筑施工手册》，2003年9月第四版。