隧道二襯混凝土開裂成因分析及密實澆筑技術(shù)

邊宇星

摘要：針對混凝土施工開裂質(zhì)量問題，從混凝土攪拌、振搗、澆筑、溫度控制和模板等方面進行分析，提出相應(yīng)的控制措施。闡述密實澆筑技術(shù)要點，包括控制混凝土水膠比、攪拌時間、澆筑速度和振搗強度和時間等關(guān)鍵參數(shù)的確定。結(jié)合實際工程，對混凝土開裂的治理方法進行探討，從混凝土施工質(zhì)量、澆筑技術(shù)等方面探討開裂的原因和治理方法，旨在提高隧道二襯混凝土的質(zhì)量和穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：隧道二襯；混凝土開裂；成因；密實澆筑技術(shù)

0? ?引言

隧道二襯作為隧道中的重要構(gòu)造部分，在保障隧道安全穩(wěn)定方面起著至關(guān)重要的作用。然而，在隧道二襯施工過程中，混凝土常常會出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，嚴重影響其使用壽命和穩(wěn)定性。因此，對隧道二襯混凝土開裂的成因進行分析并采取有效的治理措施顯得十分必要。本文結(jié)合實際工程，對隧道二襯混凝土開裂的成因進行分析，從混凝土施工質(zhì)量、澆筑技術(shù)等方面探討開裂的原因和治理方法，旨在為混凝土施工提供有價值的參考和指導(dǎo)，提高隧道二襯混凝土的質(zhì)量和穩(wěn)定性。

1? ?隧道二襯混凝土開裂成因分析

1.1? ?溫度變化引起的開裂

隧道二襯混凝土開裂是由多種因素綜合作用引起的，其中溫度變化是重要的原因之一。溫度變化會導(dǎo)致混凝土的體積發(fā)生變化，從而產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力。當(dāng)內(nèi)部應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度時，混凝土就會發(fā)生開裂。在隧道工程中，由于隧道通風(fēng)不暢、溫度變化較大，尤其是夏季高溫期間，混凝土?xí)驕囟壬叨蛎洠瑢?dǎo)致內(nèi)部應(yīng)力增大。如果未對混凝土表面進行合理防護，就容易產(chǎn)生裂縫。

1.2? ?二襯混凝土內(nèi)部應(yīng)力不均引起的開裂

隧道二襯混凝土的開裂問題還與內(nèi)部應(yīng)力不均有關(guān)。在混凝土施工過程中，由于振搗、澆筑不均勻、溫度梯度等因素的影響，混凝土內(nèi)部的應(yīng)力分布往往不均勻。當(dāng)混凝土中某些局部出現(xiàn)應(yīng)力集中時，就容易發(fā)生開裂。另外，混凝土在硬化過程中存在的收縮和膨脹等變形，也會導(dǎo)致內(nèi)部應(yīng)力不均勻。例如，在二襯混凝土邊角處、凹凸不平的地方，由于混凝土收縮和膨脹受到限制，造成內(nèi)部應(yīng)力集中，從而導(dǎo)致開裂。

1.3? ?混凝土施工不當(dāng)引起的開裂

隧道二襯混凝土開裂的原因有很多，其中混凝土施工質(zhì)量是重要的因素之一。混凝土施工質(zhì)量不良，會導(dǎo)致混凝土內(nèi)部存在氣孔、缺陷、坍塌等問題，從而降低混凝土的強度和耐久性，從而引發(fā)開裂。混凝土攪拌不均勻或時間過長，會使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生氣孔、坍塌等缺陷。混凝土振搗不均勻或不充分，會導(dǎo)致混凝土內(nèi)部存在空洞、縮孔等缺陷。澆筑速度過快或太慢，易導(dǎo)致混凝土內(nèi)部應(yīng)力不均勻。模板不平整或未加固，會導(dǎo)致混凝土形狀不規(guī)則。

2? ?隧道二襯混凝土密實澆筑技術(shù)

2.1? ?混凝土密實澆筑的優(yōu)勢

2.1.1? ?有利于提高混凝土的密實度和均勻度

密實澆筑技術(shù)可以迅速去除混凝土表面的氣泡和孔洞，從而有效提高混凝土的密實度和均勻度，保證混凝土的強度和抗裂性能。

2.1.2? 有利于減少混凝土表面缺陷

密實澆筑技術(shù)可以消除混凝土表面的凹凸不平和空洞等缺陷，提高混凝土表面的平整度和美觀度，同時也有利于混凝土表面的防水處理。

2.1.3? ?有利于提高混凝土的施工效率

密實澆筑技術(shù)使用高效的振動設(shè)備，在混凝土澆筑過程中實現(xiàn)混凝土表面的密實化處理，提高了混凝土的施工效率，縮短了施工周期，降低了施工成本。

2.1.4? ?有利于保證混凝土質(zhì)量和工程安全

密實澆筑技術(shù)能夠保證混凝土的密實度和均勻度，有效提高混凝土的強度和耐久性，從而保證工程的質(zhì)量和安全性。

2.2? ?密實澆筑技術(shù)要點

隧道二襯混凝土密實澆筑技術(shù)的關(guān)鍵，是在混凝土澆筑過程中，采用高效的振動設(shè)備進行混凝土表面密實化處理。其技術(shù)要點如下：

2.2.1? ?振動設(shè)備選擇與使用

應(yīng)選擇振動力強、振幅大、頻率高的振動設(shè)備，以便快速去除混凝土表面的氣泡和孔洞，達到混凝土密實化和均勻化的效果。振動設(shè)備應(yīng)沿著混凝土澆筑方向移動，并保持一定的接觸時間和接觸力度，以確保混凝土表面被充分密實。

2.2.2? ?混凝土澆筑

在進行密實澆筑之前，應(yīng)確保混凝土表面干燥，避免水分過多影響密實效果。混凝土應(yīng)采用均勻、連續(xù)的澆筑方式，避免出現(xiàn)斷層或混凝土流動不暢的情況。在澆筑過程中，應(yīng)注意保持混凝土表面的水平和平整度，以便于振動設(shè)備的使用。

混凝土的坍落度應(yīng)控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，以便于振動設(shè)備的操作和混凝土的密實化處理。在進行混凝土密實澆筑時，應(yīng)采用適當(dāng)?shù)馁|(zhì)量監(jiān)測措施，對混凝土的強度、抗裂性等指標進行檢測和評估，及時發(fā)現(xiàn)和解決混凝土施工質(zhì)量問題，保證混凝土二襯施工質(zhì)量符合要求。

3? ?密實澆筑技術(shù)實例應(yīng)用

3.1? ?工程概況

某高鐵隧道項目隧道全長2389m，隧址區(qū)屬剝蝕中低山區(qū)，線位附近海拔為56～217m。隧址區(qū)山體連綿起伏，山間沖溝發(fā)育，多呈“V”字型，地勢起伏較小，自然坡度10～30。植被發(fā)育，灌木雜草叢生。進出口段位于低山坡腳區(qū)段，地勢相對較平緩，洞身區(qū)段辟為灌木林，交通不便。

進口段地面標高為84.6m，自然坡度一般為20～40°。出口段地面標高為81.1m，自然坡度一般為20～30°。根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)測繪資料，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料、遙感資料以及物探，隧址區(qū)共發(fā)育3處節(jié)理密集帶、2處斷層。

3.2? ?裂縫的排查

隧道檢測過程中，發(fā)現(xiàn)隧道內(nèi)部存在多處不同程度的裂縫。針對這些裂縫，進行了詳細的排查和分析，得出了以下結(jié)論：

3.2.1? ?裂縫位置及類型

裂縫主要分布在隧道頂部和墻壁上，其中以頂部裂縫為主，部分墻壁裂縫呈斜向分布。裂縫類型主要為線性裂縫和網(wǎng)裂，長度從幾厘米到數(shù)十厘米不等。

3.2.2? ?裂縫成因分析

裂縫的成因主要與隧道的地質(zhì)條件和施工質(zhì)量有關(guān)。地質(zhì)方面，該隧道穿越了復(fù)雜的地層結(jié)構(gòu)，存在一定的構(gòu)造應(yīng)力和地應(yīng)力。施工方面，可能存在混凝土澆筑質(zhì)量不良、鋼筋綁扎不規(guī)范、隧道支護不當(dāng)?shù)葐栴}，導(dǎo)致隧道內(nèi)部應(yīng)力不均勻，從而引起裂縫出現(xiàn)。隧道裂縫二襯縫情況統(tǒng)計如表1所示。

裂縫主要分布在隧道頂部和墻壁上，其中以線性裂縫為主，部分墻壁裂縫呈網(wǎng)狀分布。裂縫長度從幾厘米到數(shù)十厘米不等，寬度和深度也有所差異。共統(tǒng)計到裂縫9處，其中隧道墻體裂縫數(shù)量最多，為5處，頂部裂縫和墻壁網(wǎng)裂次之，為4處。

3.3? ?裂縫處置方案與技術(shù)要點

3.3.1? ?整體處置方案

通過對某隧道二襯裂縫情況的統(tǒng)計、觀測和分析，初步判斷這些裂縫處于穩(wěn)定狀態(tài)，但仍需對其進行整治以防止裂縫繼續(xù)擴大。為此，決定聘請專業(yè)處治混凝土裂縫的施工隊伍，根據(jù)不同類型的裂縫采用不同的方法逐條進行處治。同時，對處治后的二襯裂縫進行跟蹤觀測，對于繼續(xù)發(fā)展的裂縫及時進行二次處治，直到所有裂縫穩(wěn)定不再繼續(xù)發(fā)展為止。

針對線性裂縫，采用注漿和填縫等方法進行處理。對于網(wǎng)裂，則采用加強網(wǎng)格進行加固修復(fù)。在進行處治過后，對于裂縫進行跟蹤觀測，對于有變化的裂縫及時進行處理。最后，對處理后的裂縫表面進行環(huán)氧樹脂封閉。

通過上述處理方案和跟蹤觀測，可以有效地控制隧道二襯裂縫的發(fā)展，保障隧道的安全性和穩(wěn)定性。同時，針對隧道建設(shè)過程中存在的問題，需加強質(zhì)量監(jiān)測和管理，確保隧道建設(shè)質(zhì)量符合要求，有效避免類似問題的出現(xiàn)。

3.3.2? ?針管注漿法技術(shù)要點

對于某隧道二襯裂縫中寬度小于1mm且長度小于5m的裂縫，為了避免其進一步擴大并影響隧道的使用安全，決定采用沿縫針管注漿封堵處理的方法。其處理過程主要分為如下步驟：

首先進行裂縫清潔處理，清除裂縫內(nèi)部雜物和塵土，以確保注漿材料能夠充分填補裂縫內(nèi)部的空隙；然后選用適當(dāng)?shù)拿芊獠牧希⑷肓芽p內(nèi)部，以確保其能夠充分填充裂縫內(nèi)部的空隙，最終達到封堵裂縫的效果。

采用這種方法進行處理，能夠快速、有效地封堵裂縫，確保隧道的使用安全。同時，還能夠延長隧道的使用壽命，減少維修成本。但需要注意的是，對于沿縫針管注漿封堵處理過程中密封材料選擇和注入量的控制，需要根據(jù)具體裂縫情況進行合理的選擇和控制，以確保其處理效果符合要求。

3.3.3? ?鑿孔壓漿法技術(shù)要點

對于寬度小于1mm且長度大于5m的裂縫，以及寬度大于1mm且小于5mm的裂縫，采用沿縫鑿孔壓漿封堵處理。其主要步驟包括如下幾個方面：

首先進行裂縫鑿孔處理。將孔洞開到裂縫內(nèi)部，以方便注入壓漿材料。通常可以采用手動或機械工具進行鑿孔處理，將孔洞鑿到達到裂縫的底部，確保注入的壓漿材料能夠充分填補裂縫內(nèi)部的空隙。

其次進行壓漿處理。選擇合適的壓漿材料，按照規(guī)定比例調(diào)配，并采用專業(yè)設(shè)備進行注入，將壓漿材料充分注入鑿孔后的孔洞中，填補裂縫內(nèi)部的空隙。注入壓漿材料時需要控制注入量，以確保其充分填補裂縫內(nèi)部的空隙，達到封堵裂縫的效果。

最后對于處理后的裂縫進行檢查和觀測，確保處理效果符合要求。如果發(fā)現(xiàn)處理后的裂縫仍存在問題，需要及時采取措施進行二次處理，以確保隧道的使用安全。

3.3.4? ?鑿槽壓漿法技術(shù)要點

首先，進行裂縫鑿槽處理。將槽洞開到裂縫內(nèi)部，以方便注入壓漿材料。鑿槽處理可以采用手動或機械工具進行，將槽洞鑿到達到裂縫的底部，并且將槽壁打磨光滑，以確保注入的壓漿材料能夠充分填補裂縫內(nèi)部的空隙。

其次，進行壓漿處理。選擇合適的壓漿材料，按照規(guī)定比例調(diào)配，并采用專業(yè)設(shè)備進行注入，將壓漿材料充分注入鑿槽后的槽洞中，填補裂縫內(nèi)部的空隙。注入壓漿材料時需要控制注入量，以確保其充分填補裂縫內(nèi)部的空隙，并達到封堵裂縫的效果。

最后，使用環(huán)氧砂漿進行嵌補，將填充的壓漿材料表面進行光滑處理。環(huán)氧砂漿具有較高的粘接強度和抗腐蝕性能，能夠有效地加強填充物的穩(wěn)定性和耐久性。

3.4? ?預(yù)防裂縫措施

3.4.1? ?選擇適當(dāng)水泥種類和配合比

通過調(diào)整水泥種類和配合比，控制混凝土的水膠比，以減少混凝土內(nèi)部的孔隙和缺陷，從而減小混凝土干縮的發(fā)生。

3.4.2? ?合理控制混凝土水分

混凝土的水分含量是影響混凝土干縮的主要因素之一，因此在混凝土施工過程中需要嚴格控制混凝土的水分含量，以避免混凝土干縮過度。

3.4.3? ?盡量減緩混凝土干縮速度

可采取加入膨脹劑、礦物摻合料、纖維等措施，易減小混凝土干縮的程度。

3.4.4? ?加強混凝土施工管理

應(yīng)加強對于混凝土施工現(xiàn)場得管理，保證混凝土施工過程的質(zhì)量和施工速度。要加強混凝土的振搗和養(yǎng)護技術(shù)管控，防止混凝土在澆筑后過早干燥。

3.4.5? ?采用適當(dāng)?shù)幕炷令A(yù)應(yīng)力技術(shù)

通過采用適當(dāng)?shù)幕炷令A(yù)應(yīng)力技術(shù)，能夠有效地減小混凝土干縮的程度，提高混凝土的抗裂性能。

4? ?結(jié)束語

本文針對混凝土施工開裂問題，從混凝土攪拌、振搗、澆筑、溫度控制和模板等方面進行分析，提出相應(yīng)的控制措施。闡述密實澆筑技術(shù)要點，結(jié)合實際工程，對混凝土開裂的治理方法進行探討，從混凝土施工質(zhì)量、澆筑技術(shù)等方面探討開裂的原因和治理方法。應(yīng)用本文的研究成果，有助于提高隧道二襯混凝土施工的質(zhì)量和穩(wěn)定性。

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