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論文導(dǎo)讀：隧道二次襯砌裂縫是隧道的嚴(yán)重病害之一，裂縫的產(chǎn)生對(duì)安全、質(zhì)量甚至運(yùn)營(yíng)帶來(lái)不利影響，本文結(jié)合工程所處環(huán)境及混凝土施工中遇到的問(wèn)題展開(kāi)分析，對(duì)二次襯砌混凝土的裂縫成因進(jìn)行了簡(jiǎn)要討論，提出了裂縫產(chǎn)生的幾種關(guān)鍵影響因素，并對(duì)預(yù)防裂縫產(chǎn)生及裂縫的修補(bǔ)提出建議，以更大程度地避免裂縫的產(chǎn)生。
關(guān)鍵詞：裂縫溫度荷載變形施工縫

　　0 引言
　　近年來(lái)，我國(guó)鐵路基礎(chǔ)建設(shè)事業(yè)迅猛發(fā)展，山嶺地區(qū)新建鐵路越來(lái)越多，隧道工程所占的比例逐步增大。隧道襯砌混凝土開(kāi)裂現(xiàn)象較為常見(jiàn)，經(jīng)常困擾著隧道施工技術(shù)人員。如果對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行更加精細(xì)管理，或有針對(duì)性地采取一定的措施，很多襯砌混凝土裂縫是可以控制的�，F(xiàn)結(jié)合某客運(yùn)專(zhuān)線鐵路隧道施工過(guò)程中遇到的二次襯砌開(kāi)裂問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，提出幾點(diǎn)在施工中切實(shí)可行的辦法，以做到防患未然�；炷�土裂縫主要指寬度大于0.2mm[1,2,3,4]的裂縫，尤其是貫穿裂縫危害最大。隧道裂縫將影響隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，縮短隧道使用壽命，導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)損失[5]。
　　1 工程概況
　　某隧道全長(zhǎng)約3km，處花崗巖地層，年最高氣溫37攝氏度，最低氣溫-3攝氏度，最冷月平均氣溫3.6攝氏度。
　　在開(kāi)工一年后，隧道內(nèi)各種地段存在不同程度的裂縫，其中有8條貫穿裂縫，有7條位于距洞口300米以內(nèi)的地段。論文檢測(cè)，裂縫溫度荷載變形施工縫。論文檢測(cè)，裂縫溫度荷載變形施工縫。1條裂縫位于距洞口300m~1000m的已施做二次襯砌地段。裂縫最寬處達(dá)2mm，屬嚴(yán)重裂縫。
　　表1 裂縫基本情況
　　

二次襯砌貫穿裂縫對(duì)隧道的危害最大，首先，貫穿裂縫降低了二襯混凝土的整體受力能力，帶來(lái)施工甚至運(yùn)營(yíng)的安全隱患，其次，貫穿裂縫形成良好的滲水通道，混凝土及鋼筋腐蝕速度加快，且裂縫的治理造成成本的大量浪費(fèi)。
　　2 裂縫成因種類(lèi)判別
　　隧道內(nèi)二次襯砌混凝土裂縫的成因很復(fù)雜，但是，在主觀方面，施工技術(shù)、設(shè)計(jì)占一定比例客觀方面，混凝土性能及環(huán)境變化也占很大比例。隧道內(nèi)二次襯砌混凝土裂縫類(lèi)型主要有：干縮裂縫、溫度裂縫、外荷載作用產(chǎn)生的變形裂縫、施工縫處理不當(dāng)引起的接茬縫等其中
　　干縮裂縫：混凝土在硬化過(guò)程中水分逐漸蒸發(fā)，使新澆混凝土膠凝材料由于失水產(chǎn)生變形，變形產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，便會(huì)形成裂縫。干縮裂縫一般發(fā)生在混凝土表面，走向沒(méi)有規(guī)律，但是隧道的環(huán)形混凝土結(jié)構(gòu)，決定了混凝土有的受力分布，裂縫一般產(chǎn)生在環(huán)向的位置，且寬度較小。影響混凝土干縮裂縫的主要因素有：水泥用量及水膠比、骨料級(jí)配及脫模后的養(yǎng)生。其中，養(yǎng)護(hù)可以改善這一問(wèn)題，砼澆筑完成后養(yǎng)護(hù)不及時(shí)或措施不得力，會(huì)造成混凝土早期干縮，形成裂縫[6]。干縮裂縫為貫穿裂縫的產(chǎn)生提供了最初條件。
　　溫度裂縫：水泥水化過(guò)程中產(chǎn)生大量的熱量，在混凝土內(nèi)部和表面間形成溫度梯度而產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)溫度應(yīng)力超過(guò)混凝土內(nèi)外的約束力時(shí),就會(huì)產(chǎn)生溫度裂縫。裂縫冬季較寬，夏季較窄。溫度裂縫的產(chǎn)生主要與二次襯砌混凝土的厚度及水泥的品種、用量及水膠比有關(guān)。
　　荷載變形裂縫：仰拱和邊墻基礎(chǔ)的虛碴未清理干凈，混凝土澆筑后，基底產(chǎn)生不均勻沉降，模板臺(tái)車(chē)或堵頭板沒(méi)有固定牢固,以及過(guò)早脫模，或脫模時(shí)混凝土受到較大的外力撞擊等都容易產(chǎn)生變形裂縫。荷載變形裂縫在隧道襯砌混凝土病害中占有的比例逐年增大，已經(jīng)引起了廣大工程技術(shù)人員的重視。由于基礎(chǔ)土體軟硬不均，或局部存在松動(dòng)土，即使在相同的外荷載作用下，也會(huì)產(chǎn)生不同的沉降量，從而引起混凝土開(kāi)裂[7]。
　　接茬縫：施工過(guò)程中由于停電、機(jī)械故障等原因迫使混凝土澆筑中斷時(shí)間超過(guò)混凝土的初凝時(shí)間，繼續(xù)澆筑混凝土?xí)r，原有的混凝土基礎(chǔ)表面沒(méi)有進(jìn)行鑿毛處理，或者鑿毛后沒(méi)有用水沖洗干凈，也沒(méi)有鋪水泥砂漿墊層，就在原混凝土表面澆筑混凝土,致使新舊混凝土接茬間出現(xiàn)裂縫。
　　就此隧道出現(xiàn)的裂縫進(jìn)行分析，襯砌混凝土設(shè)計(jì)厚度為30cm，排除了接茬縫及溫度裂縫的因素，干縮裂縫及變形裂縫可能占了很大比例。論文檢測(cè)，裂縫溫度荷載變形施工縫。
　　3 裂縫成因分析
　　3.1施工影響因素分析
　　隧道從洞口至300m地段，圍巖條件較差，設(shè)計(jì)為鋼筋混凝土，且隧道底部設(shè)計(jì)有混凝土仰拱，排除了二次襯砌產(chǎn)生荷載變形的影響因素，但是鋼筋的設(shè)置并不能有效地避免裂縫的發(fā)展。300m~1000m地段圍巖情況較優(yōu)，屬二級(jí)圍巖，無(wú)混凝土仰拱，可能因施工不精細(xì)等原因存在干縮裂縫及荷載變形裂縫。
　　混凝土脫模后養(yǎng)護(hù)措施不到位，造成干縮裂縫的大量產(chǎn)生。
　　任何尚無(wú)荷載作用的混凝土，它的組合材料包括水泥、水、砂、石、外加劑及摻合料等組分相互物理化學(xué)作用硬化成為一種多空隙復(fù)合材料，由于初始溫度收縮應(yīng)力作用而形成內(nèi)部許多微觀裂縫，這種裂縫在外力（包括失水收縮）作用下不斷擴(kuò)展，成為宏觀裂縫，繼續(xù)擴(kuò)展對(duì)素混凝土迅速導(dǎo)致破壞。此外，設(shè)置了仰拱的地段，仰拱的澆筑與二次襯砌的混凝土澆筑是分開(kāi)進(jìn)行的，且仰拱的施作進(jìn)尺較大，一般一次施作20m左右，即仰拱施工縫間距為20m，但是二次襯砌模板臺(tái)車(chē)長(zhǎng)度僅為10m，便造成了仰拱混凝土與二次襯砌混凝土收縮不同步，二者相互影響，造成與施工縫相鄰的混凝土部位產(chǎn)生拉裂。
　　3.2混凝土性能影響因素分析
　　自從70年代末(1978～1979年)我國(guó)混凝土施工工藝產(chǎn)生了巨大的進(jìn)步——泵送商品混凝土工藝。從過(guò)去的干硬性、低動(dòng)性、現(xiàn)場(chǎng)攪拌混凝土轉(zhuǎn)向集中攪拌，轉(zhuǎn)向大流動(dòng)性泵送澆注，水泥用量增加，砂率增加，骨料粒徑減小，用水量增加等導(dǎo)致收縮及水化熱增加。
　　鋼筋混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C30，素混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C25。雖然混凝土中摻有占膠凝材料用量25%的粉煤灰、0.8%的高效減水劑以降低混凝土的水化熱，但是干縮裂縫仍難以避免。混凝土56d強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)，但是經(jīng)試驗(yàn)結(jié)果顯示，此處混凝土試件在養(yǎng)護(hù)至齡期一年后，強(qiáng)度均較高，C25及C30混凝土強(qiáng)度均達(dá)到C40等級(jí)以上。過(guò)高的強(qiáng)度對(duì)細(xì)微裂縫的產(chǎn)生有抑制作用，但是一旦混凝土已經(jīng)產(chǎn)生了細(xì)微裂縫的情況下，對(duì)混凝土內(nèi)部應(yīng)力的重新分配造成不利影響，結(jié)果會(huì)加劇早期產(chǎn)生的細(xì)微裂縫向貫穿裂縫的發(fā)展。論文檢測(cè)，裂縫溫度荷載變形施工縫。雖然襯砌內(nèi)部有些設(shè)置了鋼筋，但是鋼筋的強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上混凝土收縮的內(nèi)應(yīng)力。
　　3.3環(huán)境影響因素
　　隧道地處微凍環(huán)境，施工過(guò)程中洞口段混凝土受環(huán)境溫度變化影響很明顯，較多裂縫產(chǎn)生在洞口段便說(shuō)明了這一原因，洞內(nèi)較深位置溫度變化較小，裂縫數(shù)量較少。
　　據(jù)上述分析可知，隧道貫穿裂縫的產(chǎn)生及發(fā)展情況大致可如下表示：
　　(1)洞口段混凝土
　　混凝土溫度微裂縫產(chǎn)生——干縮裂縫產(chǎn)生——溫度降低——混凝土徐變收縮使較寬的裂縫發(fā)展為明顯或嚴(yán)重裂縫；
　　 混凝土溫度微裂縫產(chǎn)生——干縮裂縫產(chǎn)生——仰拱混凝土收縮——施工縫變寬致使相鄰襯砌混凝土拉裂縫并發(fā)展為貫穿裂縫；
　　(2)洞內(nèi)混凝土：
　　混凝土溫度微裂縫產(chǎn)生——干縮裂縫產(chǎn)生、沉降變形裂縫產(chǎn)生——裂縫擴(kuò)大。論文檢測(cè)，裂縫溫度荷載變形施工縫。
　　4 預(yù)防貫穿裂縫的措施
　　(1)采用高性能外加劑以大幅降低混凝土的用水量及水泥用量，采用細(xì)度模數(shù)2.7以上的中砂或粗砂；
　　(2)控制混凝土入模溫度（主要指夏季施工）；
　　 (3)加強(qiáng)施工過(guò)程中的養(yǎng)護(hù)，摻加外摻料的混凝土持續(xù)養(yǎng)護(hù)14天；
　　 (4)洞口設(shè)置帆布門(mén)簾，預(yù)留通風(fēng)口及車(chē)輛通道，以減小溫差對(duì)混凝土變形的影響；
　　(5)仰拱混凝土施作長(zhǎng)度與二次襯砌相同，確�；炷�土仰拱與二次襯砌施工縫對(duì)縫施工；
　　(6)控制混凝土的后期強(qiáng)度不宜過(guò)高；
　　(7)加強(qiáng)噴射混凝土質(zhì)量控制，確保做到讓二次襯砌混凝土作為隧道受力的富余。
　　5 有害裂縫的處理措施
　　對(duì)于縫寬≥0.2mm的裂縫進(jìn)行鑿槽嵌縫處理，嵌縫材料為水泥基柔性防水材料或聚硫密封膠。聚硫密封膠是以液態(tài)聚硫橡膠為主劑，加入補(bǔ)強(qiáng)劑、增韌劑、增粘劑、補(bǔ)強(qiáng)劑等配制成膏狀物，具有良好的彈性，耐水、耐油、耐空氣老化、耐沖擊、耐高低溫、無(wú)毒、無(wú)污染壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，其性能見(jiàn)表2。
　　表2 聚硫密封膠技術(shù)性能
　　

6 結(jié)論與思考
　　混凝土的裂縫向來(lái)是困擾施工技術(shù)的難題之一，裂縫產(chǎn)生的原因也多種多樣，有早期裂縫也有后期產(chǎn)生的裂縫，裂縫在施工完成后的1~2年時(shí)間內(nèi)趨于穩(wěn)定，但是從原材料、混凝土、施工及環(huán)境變化幾方面原因考慮并采用針對(duì)性的措施，有些裂縫是可以避免的，更好的實(shí)體質(zhì)量給業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理及施工單位也會(huì)帶來(lái)良好信譽(yù)。
　　鐵路耐久性混凝土最重要的要求便是混凝土有一定的抗?jié)B及抗裂能力，但是現(xiàn)階段評(píng)價(jià)混凝土耐久性的試驗(yàn)方法只依靠混凝土電通量指標(biāo)（按照ASTM C 1202檢測(cè)時(shí)氯離子在60V直流電壓作用下6h內(nèi)遷移通過(guò)混凝土的電量，可作為快速評(píng)價(jià)混凝土密實(shí)性的一個(gè)參數(shù)），卻往往忽視了混凝土的抗裂性能，建議在混凝土配合比設(shè)計(jì)與施工過(guò)程中增加混凝土收縮試驗(yàn)等檢測(cè)內(nèi)容，以在真正意義上確保混凝土的抗收縮能力。論文檢測(cè)，裂縫溫度荷載變形施工縫。
　　混凝土原材料嚴(yán)格把關(guān)，并嚴(yán)格按規(guī)范要求進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)，混凝土生產(chǎn)過(guò)程中控制拌和站計(jì)量數(shù)據(jù)，減小計(jì)量誤差，施工時(shí)對(duì)隧道底部虛碴認(rèn)真清理，對(duì)有些不利影響因素如溫差等提前制定措施預(yù)防，養(yǎng)成良好的施工習(xí)慣。不規(guī)范的地方盡早發(fā)現(xiàn)并及時(shí)糾正，讓標(biāo)準(zhǔn)成為習(xí)慣，讓習(xí)慣符合標(biāo)準(zhǔn)，相信混凝土的質(zhì)量缺陷會(huì)越來(lái)越少。

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