关于隧道工程二衬混凝土裂缝预防与治理

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( 1)水泥, 施 工现 场多 使用 普通 硅酸 盐水 泥, 但应 尽量 减少单位水泥用量。不同 品牌、不同批 次的 水泥 不能混 用。 ( 2)碎石, 根据 泵送管 路的 内径, 尽 可能 选用 较大 粒径 的碎 石。严格控制 含泥 量 1% , 针、片含 量 15% , 粒径以 5~ 31. 5 mm 为宜, 最大不超过 40 mm。 ( 3)砂, 采用级配良好的 中砂, 细度模数应为 2. 3~ 3. 0, 含 泥量 < 3% , 为方便 混凝土 的泵送与浇筑, 砂率取 35% ~ 45% 。 ( 4) 水, 选用饮用水, 水 灰比在 0. 45~ 0. 55之 间, 混 凝土 坍落 度控制 在 10~ 14 cm 之间。 ( 5)掺 和料 , 现推 广 掺和 粉 煤 灰和 膨 胀剂 的 双 掺技 术, 等量替代水泥, 以减少水泥用量。对强度等级 C25以下的 混凝土, 粉煤灰掺量一般 为水泥 用量的 10% ~ 15% , 膨胀剂 掺量为水泥用量的 8% ~ 12% , 具 体掺量需 经试验 确定。 粉煤灰比表面积小, 需水量低 , 不 仅能有 效降低 混凝土 的干 燥收缩值, 还 可以 改善 混凝 土的 流动 性、粘 聚性 和 保水 性。 在水泥中掺入磨细粉煤灰后, 可以降低混凝土中水泥的水化 热, 有利于控制温度裂缝的产生。 掺加适量 的膨胀剂可以 补偿混凝土的收缩, 增加密实度, 提高混凝土防渗抗裂 能力。 ( 6)外加剂, 高 级减水 剂能 够有 效减 少拌 和用 水, 降低 水化
裂缝类型主要有干缩裂缝、温度 裂缝、施工缝、外荷载作 用产生的变形裂 缝等。 ( 1) 干缩 裂缝。 混凝 土在 硬化 过程 中水分逐渐蒸发散失, 使水 泥中的凝结胶体干燥收缩产生变 形。由于受到围岩和模板 的约束, 变形 产生 应力, 应力 值超 过混凝土的抗拉强度时, 就会出现干 缩裂缝。干缩裂缝大多 比较肤浅, 裂纹是没有规律的细小裂 纹。影响 混凝土干缩裂 缝的主要原因有: 水泥品种、用量及水灰比, 骨 料的大小和级 配, 外加剂品种和掺量。 ( 2) 温度 裂缝。水泥 水化过 程中产 生大量的热量, 在混凝土内 部和表面之间形成温度梯度而产 生应力, 当温度应力 超过混凝 土内外 的约束 力时, 就会 产生 温度裂缝, 裂缝宽度 夏季较 窄、冬 季较宽 。温度 裂缝的 产生 与二 次 衬 砌 混 凝 土 的 厚 度 及 水 泥 的 品 种、用 量 有 关。 ( 3)施工缝。在施工过程中由于 停电、机械故 障等原 因迫使 混凝土浇筑中断时间超过混凝土的初凝时间, 继续浇筑混凝 土时, 在新旧混 凝土 接茬处 出现 裂缝。 ( 4) 荷 载变 形裂 缝。 模板台车或堵头板没有 固定牢 固, 以 及过早 脱落, 或脱 模时 混凝土受到较大的外力撞击等都容易产生变形裂缝; 仰拱和 边墙基础存在不均匀沉降, 当混凝土浇筑后, 产生裂缝。 2 形成混凝土裂缝原因分析
位为追求施工进度, 随意 提前脱 模时间, 使低 强度混 凝土 过 早承受荷载, 破坏了混凝土结构。脱模后没有及时进行 保温 保湿 ( 冬季施工 )养 护。 ( 5) 冬季 施工 时, 砂、石料所 采取 的 防寒保温措施不到位 , 使得入模温度低于 10 以下。 2 2 原材料质 量差, 配合比设计不合理
严格按着施工配合比进行计 量, 定期校验计量装置。 加强 砂、石料含水量的检测, 及时 调整拌 合用水 量。 控 制混 凝 土的入模温度, 冬季施工 时, 砂、石 料要进 行覆 盖, 用 热水 进 行拌合, 使混凝土 入模温 度在 10 以上。 ( 4) 混凝 土的 灌 注。 混凝土在运输和泵送过 程中严禁加水。 在灌注时, 确保两侧边墙对称分 层灌注, 到墙、拱交界处停 1~ 1. 5 h, 待 边墙混凝土稳定后, 再灌注拱部混凝土。 在混凝土灌 注过 程中必须加强振捣, 提高 混凝土 的密实 度和均 质性, 减少 内 部微裂缝和气 孔, 提高 抗 裂 性。 ( 5) 混 凝 土的 脱 模、养 护。
摘 要: 对隧道衬砌混凝土裂缝产生的原因进行分析并提出预防和治理 裂缝的措施。
关键词: 衬砌混凝土; 裂缝类 型及原因; 裂缝治理与预防
中图分类号: U 214
文献标识码: C
文章编号: 1008- 3383( 2009) 10- 0125- 02
随着国民经济逐渐发展, 高速公路也逐渐延伸到山岭重 丘地区, 隧道工程所占的比例也逐步 增大。隧 道二次衬砌施 工中普遍采用整体式钢 模板台 车、泵 送混凝 土施 工工艺, 但 混凝土硬化过程中产生的裂缝不仅影响了美观, 还给工程质 量留下了隐患。西 部大 通道 蓝商 高速 公路 A 7标 段李 家河 1号隧道在施 工中采取了合理的工程技 术措施, 控制 和减少 混凝土中裂缝的数量和 密度。以 下从混 凝土裂 缝产生 原因 进行分析并提出预防和治理裂缝的几种方法。 1 混凝土裂缝的类型及产生原因
混凝土拆模时的强 度必须符合设计或规范要求, 严禁 提前 脱模或是延迟脱模, 造 成混凝土 的破 坏。 洒 水养生, 施 工 难度大并洒水也不均匀, 使混凝土早期强度得不到保 证。现 Βιβλιοθήκη Baidu用喷涂混凝土养护 液进行养护收到良好效果。
参考文献: [ 1 ] 黄成光 公路隧道施工 [ M ] 人民交通出版社, 2004. [ 2 ] 吴焕通, 崔永军 隧道施工及组织管理指南 [M ] 人民交 通出
在混凝土施工过 程中, 裂缝的 出现是 客观 的, 作 为现 场 技术人员应加强衬砌 混凝土的施工管理, 避免或减少混 凝土 裂缝的产生。对于出 现的裂 缝, 应 认真分 析原 因, 并 找出 解 决的具体措施, 防止影响衬砌结构的稳定性。 3 1 细微裂缝
隧道衬砌混凝土表 面常出 现一些 没有扩 展性 的细 微裂 缝, 这种裂缝是稳定的, 一般可自愈, 不会影 响结构的使 用和 耐久性。一般采取先清洗干净裂缝 表面, 然 后涂刷环氧 树脂 浆液 2~ 3遍, 最后刮抹料、调色料处理混凝 土表面, 使其颜色 与周围衬砌混凝土颜色一致。环氧树 脂浆液配比为 m ( 环氧 树脂 ) m ( 501稀 释剂 ) m (二甲 苯 ) m (乙二胺 ) = 1 0. 2 0. 35 0. 08。刮抹 料 配比 为 m ( 水 泥 ) m ( 细砂 ) m ( 水 ) = 1 2 0. 35。调色料配比, 水泥 白水泥 107胶 = 5 3 1。 3 2 贯通性裂 缝
版社, 2005.
(上接第 124页 )
图 1 混凝土剥落量
图 2 桥涵基础混凝土耐久性指标 DF值 5 技术经济分析
原施工用混凝土成本: 255. 90元 /m3。 优化混凝土 (实际施工用 )成本: 235. 4元 /m3。 引气剂效益: 9. 1元 /m3。
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直接经济效益: 255. 9+ 9. 1- 235. 4= 29. 60元 /m3。 延长梁体使用年 限: 15年。 通过依托工程试 验分析, 采用优化混凝土不仅在提 高桥 梁工程耐久性方面 取得了 明显的效 果, 同时, 在混凝 土工 作 性和直接经济效益方 面也非常显著。 6 分析与探讨 经室内试验分析 与现场工程实践证明, 按耐久性设 计桥 梁混凝土是正确的、成功 的, 基 本保证 了黑龙 江省寒 冷地 区 桥梁的安全性和耐久性。因此, 建议在黑龙江省桥梁混 凝土 设计中应考虑进行耐 久性设计。 在北方地区, 除掺加引 气剂外, 磨细 粉煤 灰和高 效减 水 剂是提高混凝土抗 冻性、抗盐蚀 性、抗 钢筋锈 蚀等耐 久性 指 标的必要措施。
贯通性裂缝的危害较大, 必须采 取有效的治 理方法。沿 裂缝方向凿成 宽 5 cm、深 3 cm 的 U 形槽, 在槽 内骑 缝每 隔 0. 5 m钻一孔, 孔 深 为衬 砌 厚 度 的 1 /2 或 2 /3, 一 般不 少 于 15 cm, 并不得穿透 衬砌以防 跑浆。用 清水冲洗 干净, 在 孔内 插入 10的压浆管。利用环氧树脂 水泥砂浆锚固, 用灰刀将 砂浆压实抹光。环氧 树脂砂 浆配比 为 m (环 氧树 脂 ) m (水 泥 ) m ( 细砂 ) m (乙 二 胺 ) m (二 丁 酯 ) = 1 1. 6 3. 2 0. 1 0. 12, 其中乙二胺是固化剂, 二丁酯是 稀释剂。待环氧树 脂砂浆有一定的强度 后, 以 0. 15~ 0. 2 M Pa 压力压入 水泥 水玻璃浆液或环氧树脂 浆液。压浆结束 后在 0. 2 M Pa压 力下 压水检查压浆效果。裂缝表面用刮抹料和调色料处理。 3 3 密集裂缝
热, 延缓水化热释放速度, 从而 减少温度裂缝。但掺量过多, 会引起混凝土的肿 胀和开 裂。施工时 必须严 格选择 外加 剂 的品种和掺量。 4 2 严格按着 混凝土施工工艺施工
( 1)提高 围 岩 的光 面 爆破 效 果, 加 强 隧道 开 挖断 面 检 测。严格控制超、欠挖, 为 衬砌 施工 创 造良 好的 条 件。 ( 2 ) 二次衬砌施工时间, 应在围岩和初期支护变形基本稳定 时进 行。当围岩变形较大、流变特性明显, 需 在进行二次衬砌前, 对 初 期 支 护 或 衬 砌 结 构 进 行 加 强。 ( 3) 混 凝 土 的 拌 和。
由于衬砌背后有 空洞或衬砌厚度不足引起的密集裂缝, 必须进行 防 水 和 地 层加 固 处 理。 沿 裂缝 两 侧 每 隔 1. 2 ~ 1. 5 m 交错布点, 凿成 10 cm 10 cm 大小深 5 cm 的方槽, 用
收稿日期: 2009- 03 - 19
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总第 188期
黑龙江交通科技
第 10期
凿岩机钻孔, 孔深 3 m, 安装 25中空注浆锚杆, 注入水泥砂 浆, 灰砂比 ( 1 3), 水灰比 ( 1 1), 施工时由下 至上逐级 注浆, 注浆压力以 0. 4~ 0. 6 M Pa 为宜。注 浆结束 后, 另凿新 孔在 0. 6~ 1. 0 M Pa 压力 下压入纯 水泥浆 检查注 浆效果, 当 达到 规定压力面砂浆压不进 时, 认定已 注满, 注浆 24 h后安装锚 杆垫板, 用环氧树脂 砂浆抹平 方槽, 表面 用刮抹 料和调 色料 处理。 4 预防混凝土裂缝的措施 4 1 严格控制原材料的质量和技术标准, 把好原材料进场关
2009年 第 10期 (总第 188期 )
黑龙江交通科技 HEILONGJIANG JIAOTONG KEJI
No. 10, 2009 ( Sum No. 188)
关于隧道工程二衬混凝土裂缝预防与治理
杨恩来 1, 齐 冬林 2 ( 1 黑龙江省公路工程监理咨询公司 ; 2 黑龙江省交通科学研究所 )
混凝土裂缝形成的原因非常复杂, 往往是多种因素综合 作用的结果。根据多年来总结, 施工不规范造 成的混凝土裂 缝占八成, 原材料不合格或 配合比不合理占二成。 2 1 施工工艺不规范
( 1)隧道开挖光 爆效 果差 , 超欠 挖现 象较 为严 重, 初期 支护侵入衬砌限界较大, 造成 衬砌混 凝土厚 度严 重不均 匀, 甚至个别处衬砌 混凝 土背后 存在 空洞 现象。 ( 2) 在施 工中 由于管理混乱, 随意改变配合比, 或是计量器具失灵, 使得原 材料计量误差大, 尤 其外加剂 的掺加 随意性 大, 没有根 据现 场实际砂、石的含水 量及时调 整施工 用水量, 造 成混凝 土坍 落度不 稳 定, 在 混 凝 土 泵 送 过 程 中 加 水 现 象 普 遍 发 生。 ( 3)采用整体 或钢 模板 台车施 工, 只能 在窗口 进行 振捣, 有 时混凝土易产生漏振现象, 混凝土整 体性能 差。 ( 4) 施工单
水泥品种选择不当, 安定性不良, 不 同批次的水泥混用。 碎石、砂级配差, 含泥 量超标。碎 石中 石粉 含量大, 针、片 含 量超标, 影响了水泥与 骨料的胶 结。进行 配合 比设计 时, 水 泥用量过高, 忽视水泥用 量增多 对混凝 土品质 的影响, 对 各 种掺和料和外加剂的 选用缺乏专业技术人员的指导, 往 往达 不到预期的效果。 3 混凝土裂缝的治理
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