王建
湖南 衡阳 421000 中铁五局集团第二工程有限责任公司
摘要：在隧道结构中，要将使用功能全面体现出来，关键在于避免渗漏现象的出现。当结构方面发生了贯穿裂缝现象以后，即便抗渗混凝土级别再高也难以达到防水目的。因此从某种方面来看，通过比较混凝土结构的抗渗以及抗裂性能，后者是非常重要的。在本篇文章中主要论述了隧道混凝土结构裂缝的施工控制策略。
关键词:隧道混凝土；结构裂缝；施工控制
在隧道混凝土结构中，受温差收缩以及混凝土板厚度结构连续长度、约束等因素的影响容易形成裂纹、裂缝。依照裂缝在结构表面中的分布和基本走向来看，裂缝表现为裂缝的走向不一样处于均匀分布状态，长度非常短，深度也比较浅，产生该项裂缝的实质性原因是因为混凝土内外收缩不均匀而引起的，另外一项裂缝具备一定的规则性，被称之为连续裂缝，出现形式表现为间距平行，通过相关分析来看，产生该种现象的实质性原因是因为外部因素对混凝土结构产生了一定的约束力，裂缝方向垂直或者斜交于所受的约束，甚至还会贯穿整个构件断面，这是隧道混凝土产生裂缝的一项形式，通常情况下裂缝宽度必须控制在0.15mm以内，这样的话有利于满足基本的设计要求。
1、工程案例
本文以打营盘山隧道为例说明，采取新奥法进行洞身开挖、初期支护、二次衬砌，洞口浅埋地段暗洞均设置不小于40米的抗震设防段，设防段均采用曲墙带仰拱的钢筋混凝土衬砌，断层破碎带每间隔30m设置一项变形缝，缝宽20mm，缝内加浸沥青木板或沥青麻丝，变形缝垂直隧道轴线设置，并贯穿拱墙和仰拱。在施工期间发现拱墙中存在着竖向裂缝、宽度不符合基本的设计和规范要求，召集了混凝土原材供应商、拌合站技术人员、现场技术管理人员和作业人员进行技术交底工作，在改进工艺和技术的基础上降低了裂缝形成概率。
2、隧道混凝土结构裂缝类型以及形成原因
2.1类型
第一，表面裂缝主要是指温度裂缝产生的危害性比较小，不过对外观质量有着直接性的影响，而通常发生在硂表面部位。
第二，深层裂缝部分将结构断面切断，完全危害了结构自身的耐久性.
第三，贯穿裂缝主要是从混凝土表面裂缝发展为了深层裂缝，最终形成了贯穿裂缝，其切断了结构的断面，导致结构整体性和稳定性受到破坏，同时产生的危害程度非常高。
2.2产生裂缝的主要原因
对于隧道混凝土结构来讲，在施工期间出现裂缝概率是非常高的，经过相关实践表明，裂缝形成因素非常复杂，同时是基于各项因素共同作用造成的一项结果。
第一，受水泥水热化的影响，水泥在水化期间形成了诸多的热量，因此使混凝土内部温度上升，混凝土内部和表面温差非常大的情况下就会形成温度应力和温度变形。第二，受内外约束条件的影响，混凝土早期温度上升以后，形成的膨胀力受到约束而逐渐产生压应力，温度下降以后便会造成较大的拉应力。第三，受外界气候变化因素的影响，在隧道混凝土施工期间，经常受到外界气候因素的影响，而混凝土内部温度则是因为水泥水热化引起的，一旦温度下降的话，将会增加外层混凝土和混凝土内部的温度梯度，形成温差和温度应力，导致混凝土发生裂缝。第四，受混凝土收缩的影响，伴随着混凝土的干燥，水分逐渐溢出产生了干燥收缩现象，而表面干燥收缩快，中心干燥收缩比较慢，因为表面干缩受到中心部位混凝土的约束，所以在表面形成拉应力引起裂缝。第五，混凝土沉陷裂缝。针对于体积非常大的混凝土来讲，需要进行分层浇筑，在上层混凝土浇筑期间，基于混凝土自重压力下形成沉降，而混凝土初凝到终凝时间段中一旦遇到钢筋或者模板连接螺栓等物体时，沉降现象将会受到影响，形成裂缝。第六，施工工艺和操作不具备规范性，混凝土原材料计量误差较大，没有依照材料含水量对施工配合比加以调整，在夏季施工时，砂石料也没有采取降温措施，混凝土入模温度高，振捣不密实，浇筑不合理，混凝土逐渐形成了施工缝。第七，受减水剂的影响，经过相关实践证明得知，在混凝土中掺杂相应的减水剂，混凝土的收缩比会发生变化，其中在隧道施工中应用比较多的是木钙减水剂，由此则会导致裂缝的发生。
3、隧道混凝土结构裂缝的施工控制
从施工方面入手，防止裂缝主要是为加强施工质量方面为主，比如制定合理的混凝土浇筑方案，对材料进行规范性选择，严格控制材料性能，设计配合比，做好混凝土的搅拌和运输工作，进行现场浇筑，加强养护力度等，引进合理的施工技术加以控制。
3.1制定完善的混凝土浇筑方案
依照标准的设计要求，断层破碎带每间隔30m设置一道变形缝，侧墙和拱部使用12m的衬砌台车同步对称施工，适当的延伸混凝土出凝时间，大力控制混凝土浇筑间隙，不得超过2h，以免出现施工冷缝，同时将橡胶止水带设置在施工缝和变形缝位置，避免接缝出现渗水现象。此外。要科学控制施工周期，通过时间间接控制混凝土的质量。其中在施工的时候需要做好科学浇筑，增强整体结构强度，以此减少裂缝，如果施工周期不一致，那么则无法确定混凝土的凝固周期，会出现内部凝固分析的现象，所以需要精准的控制施工节点，提高施工效果。
3.2选择材料以及控制质量
第一，选择低水热化的普通硅酸盐水泥，抗压强度处于52MP以上。第二，依照标准的大体积混凝土要求采用矿物掺合料，选择磨细矿渣粉，总取代量控制在30%左右。第三，采取质地坚硬级配良好的粗骨料，配置连续级配的碎石，选用中粗砂细度模数控制在2.6~2.8之间，而且需要明确认识到一方面，含泥量不应当超过1%。第四，使用聚羧酸高性能减水剂减少单方用水量，降低混凝土的收缩现象。
3.3设计配合比例
依照混凝土强度等级和抗渗等级要求以及原材料质量控制情况综合性考虑混凝土运输时间的因素以及托架拆模要求，合理的展开配合比设计，和适配强度以及抗渗等级的配合比相符合，同时选择粉煤灰以及矿粉掺合量，具体为20%、10%、15%两项配合比，实施坍落度损失和体积稳定性对比，最终选择粉煤灰和矿粉掺量各15%的配合比，从而符合大体积混凝土提出的高要求，降低混凝土水热化，与此同时在设计期间还需要预埋通水冷却管，控制混凝土内外差，避免超过25℃。
3.4搅拌和运输混凝土
在混凝土第一次生产供应期间，搅拌站对混凝土进行开盘鉴定，采取随机取样的方式检验混凝土自身性能，明确最佳的搅拌时间出厂坍落度以及异性等指标，使用搅拌运输车运输混凝土，运输期间以2～4r/min的转速为主进行搅拌，把搅拌运输车到达了浇灌现场以后，高速旋转20~30S，然后将混凝土拌合物放入泵车中，混凝土运输到浇筑地点时，控制入泵单落度为160～180mm。当混凝土运到现场时，出现了离析现象以后就需要浇筑之前对其展开二次搅拌，混凝土检验符合要求以后才可以入泵，对于检验不符合要求的混凝土需要进行退料处理，控制混凝土，从出厂到入模不能超过3h。
3.5浇筑混凝土
对于底板混凝土来讲，主要是应用斜面分段分层踏步式浇筑方法，以此确保每一处的混凝土在出名前期阶段中能够被上一层新浇的混凝土所覆盖，分层厚度不能超出500mm，对于侧墙顶面来讲，使用水平分层对称布料，以免衬砌台车失去稳定性发生变形。控制好震动棒和模板之间的距离，同时插入下层混凝土的深度为50～100mm。对于底板和顶板混凝土来讲，在混凝土初凝阶段中实施二次收面，依照水平标高标记，用2m长度刮尺把混凝土面刮平。当出现了高低不平位置以后需要及时进行修补，同时采取木抹刀在混凝土接近初凝时展开压实抹平操作。
图一 裂缝注浆封闭
3.6养护混凝土
要想降低混凝土出现裂缝的概率，关键在于加强养护力度，尤其是对于大体积混凝土来讲。第一，底板和顶板混凝土的养护，在底板混凝土压光以后，顶板采取覆盖两层麻袋浇水，养护时间不能够超出14d，混凝土表面保持一定的湿润性，依照测温数据温度达到最大峰值以后呈回落状态，确保表面和大气温度温差之间小于20℃，这样一来可以将覆盖掀去。第二，养护侧壁混凝土，侧壁混凝土浇筑出凝以后侧壁面洒水养护，一直到终凝以后松侧壁螺栓，使侧模板和侧壁之间有2~3mm的空隙应用喷淋养护喷淋管，在混凝土浇筑之前完成安装。在进行养护的时候，当结构内外温差大于25℃，需要在模板外包裹双层塑料薄膜养护或者一层塑料薄膜外挂麻袋。另外，还可以使用泡沫塑料进行养护，包括塑料薄膜，依次搭建搭设长度，不能低于200mm，搭接位置使用封箱带进行封闭，底板中500mm墙体施工缝应用蓄水或者覆盖麻包方式加以养护，带膜养护的时间不能小于7d，将侧壁模板拆除以后覆盖土木工洒水保湿养护。第三，回填处理。混凝土达到相应的设计强度以后，尽快开展结构验收工作，做好结构防水施工回填覆土，以免长时间暴露在外部空气下发生结构裂缝。
4、结语
从以上论述来看，加强隧道混凝土结构裂缝的施工控制是非常重要的。不管是在材料选择还是浇筑方案以及后期养护阶段，都必须加强监督控制力度，尤其是后期养护工作和内外温差控制方面，务必严格重视，夏天处于高温状态下定期洒水养护，保持混凝土自身的湿润度，拆模以后依照实际情况设置遮阳棚，以此控制隧道中的外温差，避免后期发生裂缝，确保隧道的安全性。
参考文献
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