巖石山體人防口部工程混凝土結構裂縫成因及應對分析

黃良瑞

摘 要：現階段，在巖石山體人防口部工程施工中，混凝土較容易出現裂縫，且解決有一定難度，常對人防工程的總體防護性能造成影響。因此，在對口部工程混凝土結構進行施工時，需要明確裂縫出現原因，以便于采取針對性的應對措施，對混凝土裂縫的發生進行有效預防。本文基于對巖石山體人防口部工程混凝土結構出現裂縫的原因進行分析，提出相應的應對措施。

關鍵詞：人防口部工程；混凝土結構；裂縫；應對

中圖分類號：TU755 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）09-0140-02

1 前言

在巖石山體人防口部工程施工過程中，混凝土裂縫是較容易出現的質量問題。十幾年來，我公司承建了三項巖石山體內的大型人防工程，其中包含十三個口部工程，早期施工過程中口部工程經常出現混凝土裂縫，經不斷與設計單位溝通調整設計方案，并改進施工工藝，該質量問題已基本杜絕。現就巖石山體人防口部工程混凝土施工的相關施工技術進行總結，旨在為同類工程提供參考借鑒。

2 裂縫成因分析

2.1 設計及施工條件限制

口部工程作為人防工事的出入口及主要的防護單元，內部設置了各種滿足三防要求的洗消室、設備間及車輛、人員通道等設施。口部工程除了滿足人防工事功能要求外，還需能抵抗核打擊時強大的外力，因此，口部工程的混凝土澆筑量大，結構復雜、門洞及設備預留洞口較多，口部整體布局時常被設計成Y型或L型。大體積混凝土結構過于復雜及結構斷面突變容易造成應力集中，致使混凝土產生裂縫。

為保證口部工程的防護能力，其位置均設置于山體邊緣完整的圍巖內，圍巖經過爆破掘進，形成口部工程的施工空間。由于口部墻體及拱板與圍巖之間的間隙均要求填筑密實，在用混凝土一次進行澆筑的情況下，圍巖不利于混凝土水化熱的散發，如爆破質量不高，其不規則的巖石表面對口部混凝土約束力也相當大。

2.2 未合理應用施工工藝

為了保證工程的密閉性，口部工程只允許在拱板頂部留設80cm高的預留通道，進行墻及拱板混凝土澆筑作業。由于工作面過于狹小，操作人員只能半蹲著進行施工作業，施工過程中容易對混凝土進行不規范的振搗，導致混凝土振搗不足或者振搗過度現象出現，使得混凝土局部出現不勻質的狀況，甚至出現離析泌水的情況，造成混凝土局部結構比較薄弱，在受到應力時，容易出現裂縫。

施工過程中施工人員為了減少移動混凝土泵送布料管的工作量，能在一個布料點澆筑盡量大面積的墻體或拱板。混凝土進入到施工現場后，相關施工人員盲目將水注入到混凝土中，人為提高混凝土塌落度，使混凝土達到流淌狀態，加之對混凝土的過度振搗，致使混凝土容易沿著鋼筋出現深淺不一的V字形的裂口[1]。

2.3 未施予有效的保溫及養護措施

口部工程由于緊貼巖體，內側混凝土散熱困難。由于混凝土表面和內部的散熱條件不同，溫度外低內高，形成了溫度梯度，使混凝土內部產生壓應力，表面產生拉應力，表面的拉應力超過混凝土抗拉強度而引起混凝土表面產生裂縫。

口部外側墻體及拱板混凝土厚度多在40cm以上，拱頂密閉段混凝土厚度多在120cm以上，混凝土截面較厚且厚薄不均勻。由于結構截面大，水泥用量多，水泥水化會釋放大量的水化熱積蓄在混凝土內部。當混凝土強度發展到一定程度，混凝土逐漸降溫，這個降溫差引起的變形加上混凝土失水引起的體積收縮變形，受到口部周邊巖體和其他結構邊界條件的約束引起的拉應力，超過混凝土抗拉強度時而產生的貫通整個截面的溫度裂縫。[2]

口部混凝土在養護結束后的一段時間或是混凝土澆筑完畢后的一周左右較容易出現干縮裂縫。干縮裂縫的產生主要是由于混凝土內外水分蒸發程度不同而導致變形不同的結果：混凝土受外部條件的影響，如養護不周、時干時濕等，造成混凝土表面水分損失過快，變形較大，內部濕度變化較小變形較小，較大的表面干縮變形受到混凝土內部約束，產生較大拉應力而產生裂縫。相對濕度越低，水泥漿體干縮越大，干縮裂縫越易產生。干縮裂縫多為表面性的平行線狀或網狀淺細裂縫，寬度多在0.05～0.2mm之間，干縮裂縫通常會影響混凝土的抗滲性，引起鋼筋的銹蝕影響混凝土的耐久性，在水壓力的作用下會產生水力劈裂影響混凝土的承載力等等。

3 裂縫防治的措施

3.1 合理對結構進行設計

結構設計時，除采樣室、三防洗消、過濾間及人員、車輛通道等口部工程必備的功能用房外，其他的功能用房盡量不設置于口部工程內，以減小口部工程的體量及簡化口部工程的結構，且設計時宜設計成I字直通型，以盡量避免因結構斷面突變帶來的應力集中。

對于需進行爆破掘進的口部工程，其爆破應采用光面爆破，爆破外側周邊孔間距應減少至50cm以內，以盡量保證口部掘進巖面的平整度，截面突變處應處理成漸變化形式，減少口部周邊巖石面對口部混凝土的約束力。對于利用已有毛洞進行施工的口部工程，除防護門至密閉門之間密閉段混凝土需一次澆筑成型外，其余部分拱頂施工通道及側墻超挖部分的混凝土，可在口部混凝土澆筑完畢后，進行二次澆筑。對于側墻內部無法進行二次混凝土澆筑的超挖部位，可采用片石砌筑填塞或混凝土填塞的方法，預先填塞處理。

設計時，口部外墻應該盡量選擇直徑較小的鋼筋，縮小鋼筋間距，使結構筋達到溫度筋的效果，提升口部混凝土結構抗裂能力。在截面突變和轉折處，底、頂板與墻轉折處，孔洞轉角及周邊，增加斜向構造配筋，以改善應力集中處的混凝土強度，防止裂縫的出現。

3.2 嚴格控制混凝土配合比

選用低水化熱值的水泥，并對單位水泥用量進行控制。使用一級粉煤灰來替代百分之三十的水泥，降低混凝土的水化熱峰值，對細粉料進行補充，提高包漿率及和易性，減小泵送難度，增加混凝土的耐久性、密實度，減小開裂的風險。使用粒徑較大、級配良好的粗骨料，并控制好砂石含泥量。此外，泵送劑選用萘系高效減水劑，使混凝土的單位用水量有效降低，提高低含水量下混凝土拌合物的和易性、坍落度及混凝土的流動性，防止水分缺失引起的開裂。混凝土中摻入UEA型膨脹劑，以補償混凝土的收縮量。[2]在混凝土中加入緩凝劑，減緩澆筑速度，以便于混凝土散熱。

3.3 規范施工工藝

模板系統應保證支撐的牢固性，適當增加截面變化處模板支撐及對拉螺栓的數量，混凝土澆筑過程中，加強對模板進行檢查、加固，確保施工過程中模板不變形。模板之間拼接處應使用封縫膠填塞，避免混凝土出現漏漿現象。

混凝土澆筑時，需嚴格控制混凝土的塌落度，除嚴禁隨意在泵送混凝土中加水外，還應增加施工過程中對混凝土塌落度的抽查次數，并根據現場混凝土塌落度的實際情況，及時跟攪拌站溝通，對混凝土配合比進行微調。澆筑側墻時，需對拌和物的自由落差進行嚴格控制，加設簡易溜槽，以避免混凝土在澆筑過程中發生離析。混凝土側墻及拱頂需對稱、分層、分段進行澆筑，使混凝土在澆筑過程中均勻上升，避免混凝土拌合物堆積過大高差。合理控制各層、各段之間的澆筑時間，避免出現施工縫。澆搗時，振搗捧要快插慢拔，根據不同的混凝土坍落度正確掌握振搗時間，避免過振或漏振，采用二次振搗、二次抹面技術，以排除混凝土內部的水分和氣泡。由于拱頂工作面狹小，有部分側墻混凝土不易進行振搗，需在側墻模板上開設振搗孔，混凝土振搗完畢后，應及時進行封堵。

3.4 加強混凝土養護工作

口部工程完成混凝土的澆筑施工后，應該立即實施保濕措施，將塑料薄膜覆蓋于混凝土拱板結構上并覆蓋草袋，并在混凝土澆筑后12內，進行澆水養護。側墻模板則需在混凝土澆筑24h后，將模板上固定支撐拆松后，沿口部內側拱角及外側拱頂布設直徑20mm鋁塑管，鋁塑管上每50mm鉆兩個對稱布置的直徑3mm噴水孔，水管接供水管道。隨后對口部表面進行2周左右的濕潤養護。口部內、外側通道則用模板全部封閉，模板外部覆蓋草袋，使口部混凝土處于一封閉空間進行養護，減少口部內部空氣流動，減少水分蒸發及減少養護期內混凝土溫度變化，以減少混凝土養護期間溫度裂縫及干縮裂縫的產生。

4 結語

我公司通過對巖石山體人防口部工程混凝土結構施工經驗進行總結，不斷對施工工藝進行改進，基本杜絕口部工程混凝土結構裂縫的發生，在提高工程質量的同時，也為我公司承接此類工程奠定了良好的基礎。

參考文獻

[1]袁二鍵，宋春暉.地下人防工程結構設計淺析[J].河南科技，2014，（10）：36-37.

[2]李雪.混凝土裂縫的形成和控制[J]. 建筑工程質量安全網，2013，03-05.