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高原隧道衬砌混凝土裂缝的分析与处理方法

信息来源:hunningtu.biz  时间:2009-12-03  浏览次数:117

  摘 要 本文主要阐述了高原隧道衬砌混凝土裂缝的成因与防治。
  关键词 高原隧道衬砌 裂缝 处理
  溪洛渡水电站对外交通隧道二次衬砌采用9-12米整体式钢模板衬砌台车、泵送混凝土施工工艺,但在混凝土硬化过程中易产生裂缝,不仅影响了美观,还给工程质量留下了隐患。为此,我们在施工中根据平时掌握的数据和有关资料,不断分析研究、摸索总结出了一套适合高原特点的隧道二衬混凝土裂缝处理的方案,较好地保证了工程质量。本文结合溪洛渡对外交通三标三座隧道施工的实际,分析了二衬混凝土裂缝产生的原因,提出了防治裂缝产生的方法。
  1 裂缝的类型
  溪洛渡地处云贵高原,天气严热,气候干躁,石质松散,隧道衬砌混凝土施工易出现裂缝,主要有:干缩裂缝、温度裂缝、外荷载作用产生的变形裂缝、施工缝处理不当引起的接茬缝等。
  1.1 干缩裂缝
  混凝土在硬化过程中水分逐渐蒸发散失,使水泥石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,当应力值超过混凝土的抗拉强度时,就会出现干缩裂缝。干缩裂缝多为表面性的,走向没有规律。影响混凝土干缩裂缝的因素主要有: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。
  1.2 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。裂缝宽度冬季较宽,夏季较窄。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。
  1.3 荷载变形裂缝
  仰拱和边墙基础的虚碴未清理干净,混凝土浇筑后,基底产生不均匀沉降;模板台车或堵头板没有固定牢固,以及过早脱模,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。荷载变形裂缝在隧道衬砌混凝土病害中占有的比例逐年增大,已经引起了广大工程技术人员的重视。
  1.4 施工缝(接茬缝)
  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,原有的混凝土基础表面没有进行凿毛处理,或者凿毛后没有用水冲洗干净,也没有铺水泥砂浆垫层,就在原混凝土表面浇筑混凝土,致使新旧混凝土接茬间出现裂缝。
  2 裂缝形成的原因分析
  混凝土裂缝形成的原因非常复杂,往往是多种不利因素综合作用的结果。据有关统计,施工不规范造成的混凝土裂缝占80%左右,材料质量差或配合比不合理产生的裂缝占15%左右。
  2.1 施工工艺或现场操作不规范
  a. 隧道开挖成型差,衬砌混凝土厚度严重不均匀;欠挖或初期支护侵入衬砌限界,造成衬砌混凝土厚度不足个别隧道衬砌混凝土背后存在脱空现象。
  b. 未开展监控量测工作,仅凭经验来确定二次衬砌的施作时间,安全可靠性差,造成二次衬砌超设计荷载承受围岩压力。
  c. 混凝土生产时原材料计量误差大,尤其外加剂的掺加随意性大,没有根据砂、石料的实际含水率及时调整施工用水量,造成混凝土水灰比增大。在混凝土运输及泵送过程中加水的现象也比较普遍。
  d. 采用整体式钢模板台车施工,混凝土浇筑时不振捣或漏振,混凝土均质性差。
  e. 盲目追求施工进度,随意提前脱模时间,使低强度混凝土过量承受荷载,破坏了混凝土结构。脱模后没有进行混凝土的潮湿养护。
  f. 夏季施工时砂、石料露天堆放,无切实有效的降温措施,混凝土入模温度高。冬季施工时采取的防寒保温措施不力。
  2.2原材料质量差、配合比设计不合理
  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、片状物过多,影响了水泥与骨料的胶结。
  进行配合比设计时,忽视水泥用量增多对混凝土品质的影响,错误认为水泥用量越多,混凝土强度越高。对掺合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 混凝土裂缝治理技术措施
  混凝土作为多组材料组成的脆性材料,裂缝的存在是客观的。作为施工单位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,分清是有害裂缝还是无害裂缝,并对有害裂缝进行处理,防止裂缝继续发展,影响衬砌结构的稳定。
  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。从美观考虑,可先清洗干净裂缝表面,然后涂刷环氧树脂浆液二至三遍,最后用刮抹料、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,环氧树脂:501稀释剂:二甲苯:乙二胺=1:0.2:0.35:0.08。刮抹料配比,水泥:细砂:水=1:2:0.35。调色料配比,水泥:白水泥:107胶=5;3:1。施工时应经试验确定。
  

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