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隧道衬砌混凝土裂缝修复的施工技术

发表时间：2021/6/7 来源：《基层建设》2021年第2期作者：王志忠

[导读] 摘要：：通过对隧道衬砌混凝土裂缝的形状、大小、缝宽、缝深、产生部位的认识、产生原因的分析及处理方法，对不同混凝土产生裂缝原因进行详细分析并对不同的裂缝提出相对应的处理方法，并对不同的混凝土衬砌裂缝提出具体的处理方法。

        中铁十九局集团第六工程有限公司江苏无锡 214028
        摘要：：通过对隧道衬砌混凝土裂缝的形状、大小、缝宽、缝深、产生部位的认识、产生原因的分析及处理方法，对不同混凝土产生裂缝原因进行详细分析并对不同的裂缝提出相对应的处理方法，并对不同的混凝土衬砌裂缝提出具体的处理方法。
        一、混凝土裂缝特性及产生的原因
        1、　温度变化引起的裂缝混凝土具有热胀冷缩的性质，当外部环境或结构内部温度发生变化，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。温度裂缝的特征主要是表面裂缝的走向一般无规律性，深层或贯穿裂缝的走向一般与主筋平行或接近平行；裂缝宽度大小不一，受温度变化的影响热细冷宽。随着混凝土龄期的增长，弹性模量的增高，对混凝土内部降温收缩的约束也就愈来愈大，以致产生很大的拉应力，当混凝土的抗拉强度不足以抵抗这种应力时，开始出现温度裂缝。引起温度变化主要原因有：①表面温度裂缝多由于温差较大引起的。如大体积混凝土（厚度超过2m）浇筑之后由于水泥水化放热，致使内部温度很高，内外温差太大，导致表面出现裂缝。在冬季施工中，过早除掉保温层，或受寒潮袭击，都导致混凝土因早期强度低而产生裂缝。②深层贯穿裂缝多由于结构降温差值大，受外界的约束而引起的。在混凝土浇筑时，温度很高，加上水泥水化热的温度升高很大，使温度更高。当混凝土冷却收缩大拉应力，进而产生降温收缩裂缝；这类裂缝有时成贯穿状。
        2、混凝土的收缩，也是产生裂缝的重要原因。实际所需拌和水比水泥水化所需的水要多得多。拌和水中只有约20%的水是水泥水化所必须的，其余的都要被蒸发掉。水分蒸发之后，引起混凝土收缩，当收缩受到约束时，则产生收缩应力，当收缩应力大于当时混凝上的抗拉应力时，则裂缝随之产生。
        二、裂缝处理方案及结果
        根据裂缝宽度及类型确定处理方案：
        （1）当裂缝小于0.1mm时采用局部混凝土凿除修补法：
        ①处理方法
        在裂缝两侧8～10cm位置凿除混凝土，深度不能小于15cm，但必须保证防水板不能破裂。
        ②处理工艺
        应凿除混凝土表面松弱层，用水冲洗干净，在浇注混凝土前，对垂直施工缝宜刷一层与混凝土水灰比相同的水泥净浆，在混凝土两边贴上双面胶，然后支上模板上面留混凝土施工窗口，浇注混凝土后振捣密实。拆模后及时进行混凝土养护并对施工缝进行表面处理，本种
        方法处理过的裂缝经过一年的观察没有开裂和漏水现象，隧道装修后的瓷砖和涂料表面也未出现裂缝，所以本次跳远隧道裂缝主要采用局部混凝土凿除修补法。
        （2）灌注环氧树脂浆液法
        ①使用材料
        裂缝的修补采用EFN—1055E型弹性环氧树脂作为裂缝修补材料，该材料具有良好的可灌性，可灌止与主缝相连通的0.1mm的微细缝。其初始粘度为13～16MPa•s，初凝时间4～5d完全固化后抗压强度可达70～100 MPa，压缩变形量为50%～60%。该材料对混凝土具有良好的粘结强度，实际测定其粘结强度大于3.0 MPa，因此一般工程在化学灌浆处理后一周即可投入使用。配套使用的材料和工具有：固化剂、封缝胶、小型空气压缩机、注浆嘴、胶管、手摇式试压泵、500ml和50ml量杯各一个，另配备小勺及胶管2～3个。
        ②处理工艺
        a裂缝清理
        用小型空压机吹出缝隙内的粉砂及其它杂务，尤其在注浆嘴的位置，必要时可用针筒将粉砂挑出，尽可能使注浆孔与裂缝相贯通。缝面清理～布注浆嘴～封缝～灌浆～封堵灌浆口～裂缝表面处理（如图1）。
        b布注浆嘴：
        注浆嘴应选择在缝较宽且与混凝土相对垂直的节点上。注浆嘴间距根据裂缝宽度、状态和操作方便而定，当缝宽小于0.2mm时，一般为20～30cm，当缝宽大于0.2mm时，一般为30～40cm。装好注浆嘴后，为了与压浆管相连接，将注浆嘴与压浆管连接并用铁丝扎紧。
        c封缝
        用封缝胶封闭注浆嘴之间的裂缝，宽度一般为5cm左右，并对注浆嘴进行加固封闭。封缝胶的主要成分为E—44环氧树脂添加适量的填料和改性剂。固化剂为二乙烯三胺及改性剂和填料，组成双组份固化体系，目的是防止压浆液外漏，以提高灌浆压力，使浆液灌到裂缝深部，其配合比为10：3，必要时可少量加入水泥调止合适稠度，每次配胶量以100～200g为宜，在15～20min内用完，经过1.5～2h的固化，经过4～6h后即可注浆，一般可耐0.4MPa以上压力，从而保证灌浆质量。

        d注浆
        首先将手摇式试压泵通过胶管与注浆嘴连接，将EFN—1055E浆材按10：1比例添加固化剂搅拌均匀后到入试压泵的容器内，手摇式试压泵将改性环氧树脂浆材从注浆嘴注入裂缝内，注入顺序一般从下往上依次注浆封闭，注浆压力0.3～0.4 MPa，当相邻的注浆嘴开始冒浆或注浆压力增大超过0.4 MPa时，取下注浆管，将已经注好浆的压浆嘴上的胶管弯折，用铁丝扎好，避免已经注入缝内的浆外流，换止下一注浆嘴处按上述方法继续注浆，直至所有孔注完浆。
        e外观处理
        注浆结束7d后将注浆嘴取掉并将混凝土外面的封缝胶层凿除，以2～3份白水泥加1份普通硅酸盐水泥混合，对结构物外表进行修整粉饰，以保证结构物外表美观。
        结论
        综上所述，我们可以认识到，在隧道施工中要达到设计的要求，使隧道在交付使用后真正发挥其经济作用，必须高度重视隧道二衬施工，二衬的施工质量直接影响到隧道的使用等级和耐久性，对安全运行起到关键的作用，而好的工程质量离不开科学严谨合理的施工组织方案设计，只有科学严谨而又合理的施工组织方案才能确保隧道工程质量，只有这样才能使我们路桥人员圆满地完成历史赋予我们的发展公路事业的大任。
        参考文献：
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