隨著公路建設(shè)的不斷發(fā)展，高等級公路的投資也越來越多，標準也越來越高，這樣一來山區(qū)公路的各種結(jié)構(gòu)物也相繼增多，隧道工程所占的比例也逐步增大。隧道二次襯砌施工普遍采用整體式鋼模板臺車、泵送混凝土施工工藝，但混凝土硬化過程中產(chǎn)生的裂縫不僅影響了美觀，也給工程質(zhì)量留下了隱患。所以在施工過程中應(yīng)采取合理的技術(shù)措施，控制和減少混凝土裂縫的數(shù)量和寬度。筆者通過幾年的施工管理和體會，認為應(yīng)從以下幾個方面分析混凝土裂縫的形成和預(yù)防。
一、裂縫類型
１．干縮裂縫
混凝土在硬化過程中水分逐漸蒸發(fā)，使水泥石中的凝結(jié)膠體干燥收縮產(chǎn)生變形。由于受到圍巖和模板的約束，變形產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力值超過混凝土的抗拉強度時，就會出現(xiàn)干縮裂縫。干縮裂縫多為表面性的，走向沒有規(guī)律。影響混凝土干縮裂縫的因素主要有：水泥品種、水泥用量、水灰比、骨料的大小級配、外加劑的品種和摻量。
２．溫度裂縫
水泥水化過程中產(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)力超過混凝土內(nèi)外的約束力時，就會產(chǎn)生溫度裂縫。溫度裂縫一般為冬季較寬，夏季較窄。主要產(chǎn)生因素有二次襯砌混凝土的厚度及水泥的品種和用量。
３．荷載變形裂縫
仰拱和邊墻基礎(chǔ)的虛渣未清理干凈，混凝土澆注后，基底產(chǎn)生不均勻沉降，模板臺車或堵頭板沒有固定住，以及過早脫模時混凝土受到較大的外力撞擊等都會產(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。
４．施工縫
施工過程中由于停電、機械故障等其他原因迫使混凝土澆注中斷或停電時間超過混凝土初凝時間。繼續(xù)澆注混凝土?xí)r，原有的混凝土表面沒有進行鑿毛處理，或處理不徹底，致使新舊混凝土接茬處出現(xiàn)裂縫。
二、形成裂縫的原因
１．設(shè)計粗糙建設(shè)、監(jiān)理單位工作隨意性大
由于多方面的原因，勘察設(shè)計單位無法深入地開展地質(zhì)勘探工作，隧道圍巖類別評價及結(jié)構(gòu)設(shè)計缺乏科學(xué)依據(jù)，帶有一定的盲目性。個別建設(shè)單位限于自身管理和專業(yè)技術(shù)水平的欠缺，任意變更設(shè)計。少數(shù)工程由業(yè)主的內(nèi)部人員組成監(jiān)理機構(gòu)，監(jiān)理工作失去了獨立性，但隨著建設(shè)市場的規(guī)范，這些問題會逐漸得到解決。
２．施工工藝現(xiàn)場操作不規(guī)范
①隧道開挖成形差襯砌混凝土厚度嚴重不均勻，欠挖和超挖支護侵入襯砌限界，造成襯砌混凝土厚度不足，個別隧道襯砌混凝土背后存有脫空現(xiàn)象。
②未開展監(jiān)控量測工作，僅憑經(jīng)驗來確定二次襯砌的施工時間，安全可靠性差，造成二次襯砌超設(shè)計荷載承受圍巖壓力。
③混凝土生產(chǎn)時原材料計量誤差大，尤其外加劑的摻加隨意性大，沒有根據(jù)砂、石料的實際含水率及時調(diào)整施工用水量，造成混凝土水灰比增大，在混凝土運輸及泵送過程中加水的現(xiàn)象也比較普遍。
④采用整體式鋼模臺車施工，混凝土澆注時振搗不實或漏漿，造成混凝土密度不均勻。
⑤盲目追求施工進度，脫模時間過早，養(yǎng)生條件又不完善，使混凝土過早承受荷載，破壞了混凝土內(nèi)部受力結(jié)構(gòu)。
⑥夏季施工時砂、石料露天堆放，無降溫措施，混凝土入模時溫度過高；冬季施工保溫措施不得力。
３．原材料質(zhì)量差，配合比設(shè)計不合理
水泥品種選擇不當(dāng)，安定性不足，不同批次的水泥混用，碎石、砂繼配差，含泥量超標，碎石中石粉含量大，針、片狀過多，影響了水泥與骨料的結(jié)合。進行配合比設(shè)計忽略水泥用量增多對混凝土品質(zhì)的影響，錯誤地認為水泥用量越多混凝土強度越高。此外，如果對摻合物合外加劑的選用缺乏專業(yè)技術(shù)人員的指導(dǎo)，往往也達不到預(yù)期效果。
三．混凝土裂縫治理
１．細微裂縫
隧道襯砌混凝土表面常出現(xiàn)一些沒有擴展性的細微裂縫，這種裂縫是穩(wěn)定的，一般可自愈不會影響結(jié)構(gòu)的使用合耐久性。從美觀考慮，可先清洗干凈裂縫表面，然后涂刷環(huán)氧樹脂漿液二至三遍，最后用刮抹料、調(diào)色料處理混凝土表面，使其顏色與周圍襯砌混凝土顏色一致。
２．貫通性裂縫
貫通性裂縫的危害較大，必須采取有效的處理方法。沿裂縫方向|來源|考試|大|一級建造師|鑿成寬５厘米、深３厘米的Ｖ形槽，在槽內(nèi)騎縫每隔０．５米鉆一孔，孔深為襯砌厚度的１／２或２／３，一般不少于１５厘米，并不得穿透襯砌以防跑漿。用清水沖洗干凈槽內(nèi)的雜物及粉塵，在孔內(nèi)插入￠１０的壓漿管，利用環(huán)氧樹脂水泥砂漿錨固，用灰刀將砂漿壓實抹平。環(huán)氧樹脂砂漿配比，環(huán)氧樹脂水泥細紗乙二胺二丁酯＝１１．６３．２０．１０．１２。其中乙二胺是固化劑，二丁酯是稀釋劑。待環(huán)氧樹脂砂漿有一定的強度后，以０．１５ＭＰａ～０．２ＭＰａ壓力壓入水泥－水玻璃漿液或環(huán)氧樹脂漿液。壓漿結(jié)束后在０．２ＭＰａ壓力下壓水檢查壓漿效果，裂縫表面用刮抹料和調(diào)色料處理。
３．密集裂縫
襯砌背后有空洞或襯砌厚度不足引起的密集裂縫，必須進行防水和地層加固處理。沿裂縫兩側(cè)每隔１．２米～１．５米交錯布點，鑿成１０厘米×１０厘米大小深５厘米地方槽，用風(fēng)動鑿巖機鉆孔，孔深３米，安裝ＷＤＴ２５中空注漿錨桿，注入水泥砂漿，水灰比１１施工時由上往下逐級注漿，注漿壓力以０．４ＭＰａ～０．６ＭＰａ為宜。注漿結(jié)束后，另鑿新孔在０．６ＭＰａ～１．０ＭＰａ壓力下壓入純水泥漿檢查注漿效果，當(dāng)達到規(guī)定壓力而壓不進時，認為注漿已滿，注漿２４小時后安裝錨桿墊板，用環(huán)氧樹脂砂漿抹平方槽，表面用刮抹料和調(diào)色料處理。
四、如何預(yù)防混凝土裂縫
１．提高設(shè)計精度，加強工程前期地質(zhì)工作，為設(shè)計提供詳細地工程地質(zhì)，水文地質(zhì)勘探資料，提高設(shè)計質(zhì)量。
２．把好材料進場關(guān)，嚴格控制原材料質(zhì)量
①水泥：施工現(xiàn)場多使用普通硅酸鹽水泥，但應(yīng)盡量減少單位水泥用量，不同品牌，不同規(guī)格，不同批次的水泥不能混用。
②碎石：嚴格按混凝土配合比設(shè)計的規(guī)格選用碎石標準，嚴格控制碎石的含泥量、針片狀含量。
③砂：采用繼配良好的中砂，細度模數(shù)應(yīng)為２．３～３．０，粒徑小于０．３１５ｍｍ的顆粒含量所占比例宜為１５～２０％，嚴格控制含泥量在３％以內(nèi)，為方便混凝土的運輸和澆注。
④水：選用飲用水。當(dāng)采用其他水時，應(yīng)按國家現(xiàn)行標準執(zhí)行，ＰＨ應(yīng)大于４。水灰比越大混凝土的干燥收縮越大。嚴格控制泵送混凝土的用水量是減少裂縫的主要措施之一。施工中水灰比的范圍一般控制在０．４５～０．５５之間，塌落度控制在（１２±２）ｃｍ之間。
⑤外加劑：高效減水劑能夠有效減少用水量，降低水化熱，延緩水化熱釋放速度，從而減少溫度裂縫，但摻量過多會引起混凝土的膨脹和開裂，施工時必須慎重選用外加劑的品種和用量。
３．嚴格控制混凝土施工工藝
①控制爆破參數(shù)，提高爆破水平，加強隧道開挖斷面尺寸的檢測能力，嚴格控制超欠挖，為襯砌施工創(chuàng)造良好的環(huán)境和條件。
②二次襯砌施工時間，應(yīng)在圍巖和初期支護變形基本穩(wěn)定后進行，當(dāng)圍巖變形較大、流變特征明顯，需提前進行二次襯砌時，必須對初期支護或襯砌結(jié)構(gòu)進行加強。
③混凝土的拌合
嚴格按級配標準計算各種材料用量，定期檢查和校準計量裝置。加強砂石料含水量的檢測，及時調(diào)整混合料的用水量。保證混凝土的和易性。
④混凝土的澆注
混凝土在運輸和輸送過程中嚴禁加水。適當(dāng)放慢澆注速度，兩側(cè)邊墻對稱分層澆注到墻拱交界處停１ｈ～１．５ｈ，待邊墻混凝土下沉穩(wěn)定后，再澆注拱部混凝土。
在澆注過程中振搗要及時到位，提高混凝土的密實性和均勻性，減少內(nèi)部微裂縫和氣孔，增強混凝土的抗裂性能。
⑤混凝土的脫模和養(yǎng)護
混凝土拆模的強度必須符合設(shè)計和規(guī)范要求，嚴禁為趕工期或提高模板周轉(zhuǎn)量提前拆模，拆模時注|來源|考試|大|一級建造師|意保護混凝土。拆模后應(yīng)及時養(yǎng)生，而傳統(tǒng)的灑水養(yǎng)護方法，既給隧道內(nèi)的文明施工增加了難度，灑水又不均勻，使混凝土的早期強度得不到保證。因此，建議使用噴涂混凝土養(yǎng)護液的方法進行養(yǎng)護。
一、裂縫類型
１．干縮裂縫
混凝土在硬化過程中水分逐漸蒸發(fā)，使水泥石中的凝結(jié)膠體干燥收縮產(chǎn)生變形。由于受到圍巖和模板的約束，變形產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力值超過混凝土的抗拉強度時，就會出現(xiàn)干縮裂縫。干縮裂縫多為表面性的，走向沒有規(guī)律。影響混凝土干縮裂縫的因素主要有：水泥品種、水泥用量、水灰比、骨料的大小級配、外加劑的品種和摻量。
２．溫度裂縫
水泥水化過程中產(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)力超過混凝土內(nèi)外的約束力時，就會產(chǎn)生溫度裂縫。溫度裂縫一般為冬季較寬，夏季較窄。主要產(chǎn)生因素有二次襯砌混凝土的厚度及水泥的品種和用量。
３．荷載變形裂縫
仰拱和邊墻基礎(chǔ)的虛渣未清理干凈，混凝土澆注后，基底產(chǎn)生不均勻沉降，模板臺車或堵頭板沒有固定住，以及過早脫模時混凝土受到較大的外力撞擊等都會產(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。
４．施工縫
施工過程中由于停電、機械故障等其他原因迫使混凝土澆注中斷或停電時間超過混凝土初凝時間。繼續(xù)澆注混凝土?xí)r，原有的混凝土表面沒有進行鑿毛處理，或處理不徹底，致使新舊混凝土接茬處出現(xiàn)裂縫。
二、形成裂縫的原因
１．設(shè)計粗糙建設(shè)、監(jiān)理單位工作隨意性大
由于多方面的原因，勘察設(shè)計單位無法深入地開展地質(zhì)勘探工作，隧道圍巖類別評價及結(jié)構(gòu)設(shè)計缺乏科學(xué)依據(jù)，帶有一定的盲目性。個別建設(shè)單位限于自身管理和專業(yè)技術(shù)水平的欠缺，任意變更設(shè)計。少數(shù)工程由業(yè)主的內(nèi)部人員組成監(jiān)理機構(gòu)，監(jiān)理工作失去了獨立性，但隨著建設(shè)市場的規(guī)范，這些問題會逐漸得到解決。
２．施工工藝現(xiàn)場操作不規(guī)范
①隧道開挖成形差襯砌混凝土厚度嚴重不均勻，欠挖和超挖支護侵入襯砌限界，造成襯砌混凝土厚度不足，個別隧道襯砌混凝土背后存有脫空現(xiàn)象。
②未開展監(jiān)控量測工作，僅憑經(jīng)驗來確定二次襯砌的施工時間，安全可靠性差，造成二次襯砌超設(shè)計荷載承受圍巖壓力。
③混凝土生產(chǎn)時原材料計量誤差大，尤其外加劑的摻加隨意性大，沒有根據(jù)砂、石料的實際含水率及時調(diào)整施工用水量，造成混凝土水灰比增大，在混凝土運輸及泵送過程中加水的現(xiàn)象也比較普遍。
④采用整體式鋼模臺車施工，混凝土澆注時振搗不實或漏漿，造成混凝土密度不均勻。
⑤盲目追求施工進度，脫模時間過早，養(yǎng)生條件又不完善，使混凝土過早承受荷載，破壞了混凝土內(nèi)部受力結(jié)構(gòu)。
⑥夏季施工時砂、石料露天堆放，無降溫措施，混凝土入模時溫度過高；冬季施工保溫措施不得力。
３．原材料質(zhì)量差，配合比設(shè)計不合理
水泥品種選擇不當(dāng)，安定性不足，不同批次的水泥混用，碎石、砂繼配差，含泥量超標，碎石中石粉含量大，針、片狀過多，影響了水泥與骨料的結(jié)合。進行配合比設(shè)計忽略水泥用量增多對混凝土品質(zhì)的影響，錯誤地認為水泥用量越多混凝土強度越高。此外，如果對摻合物合外加劑的選用缺乏專業(yè)技術(shù)人員的指導(dǎo)，往往也達不到預(yù)期效果。
三．混凝土裂縫治理
１．細微裂縫
隧道襯砌混凝土表面常出現(xiàn)一些沒有擴展性的細微裂縫，這種裂縫是穩(wěn)定的，一般可自愈不會影響結(jié)構(gòu)的使用合耐久性。從美觀考慮，可先清洗干凈裂縫表面，然后涂刷環(huán)氧樹脂漿液二至三遍，最后用刮抹料、調(diào)色料處理混凝土表面，使其顏色與周圍襯砌混凝土顏色一致。
２．貫通性裂縫
貫通性裂縫的危害較大，必須采取有效的處理方法。沿裂縫方向|來源|考試|大|一級建造師|鑿成寬５厘米、深３厘米的Ｖ形槽，在槽內(nèi)騎縫每隔０．５米鉆一孔，孔深為襯砌厚度的１／２或２／３，一般不少于１５厘米，并不得穿透襯砌以防跑漿。用清水沖洗干凈槽內(nèi)的雜物及粉塵，在孔內(nèi)插入￠１０的壓漿管，利用環(huán)氧樹脂水泥砂漿錨固，用灰刀將砂漿壓實抹平。環(huán)氧樹脂砂漿配比，環(huán)氧樹脂水泥細紗乙二胺二丁酯＝１１．６３．２０．１０．１２。其中乙二胺是固化劑，二丁酯是稀釋劑。待環(huán)氧樹脂砂漿有一定的強度后，以０．１５ＭＰａ～０．２ＭＰａ壓力壓入水泥－水玻璃漿液或環(huán)氧樹脂漿液。壓漿結(jié)束后在０．２ＭＰａ壓力下壓水檢查壓漿效果，裂縫表面用刮抹料和調(diào)色料處理。
３．密集裂縫
襯砌背后有空洞或襯砌厚度不足引起的密集裂縫，必須進行防水和地層加固處理。沿裂縫兩側(cè)每隔１．２米～１．５米交錯布點，鑿成１０厘米×１０厘米大小深５厘米地方槽，用風(fēng)動鑿巖機鉆孔，孔深３米，安裝ＷＤＴ２５中空注漿錨桿，注入水泥砂漿，水灰比１１施工時由上往下逐級注漿，注漿壓力以０．４ＭＰａ～０．６ＭＰａ為宜。注漿結(jié)束后，另鑿新孔在０．６ＭＰａ～１．０ＭＰａ壓力下壓入純水泥漿檢查注漿效果，當(dāng)達到規(guī)定壓力而壓不進時，認為注漿已滿，注漿２４小時后安裝錨桿墊板，用環(huán)氧樹脂砂漿抹平方槽，表面用刮抹料和調(diào)色料處理。
四、如何預(yù)防混凝土裂縫
１．提高設(shè)計精度，加強工程前期地質(zhì)工作，為設(shè)計提供詳細地工程地質(zhì)，水文地質(zhì)勘探資料，提高設(shè)計質(zhì)量。
２．把好材料進場關(guān)，嚴格控制原材料質(zhì)量
①水泥：施工現(xiàn)場多使用普通硅酸鹽水泥，但應(yīng)盡量減少單位水泥用量，不同品牌，不同規(guī)格，不同批次的水泥不能混用。
②碎石：嚴格按混凝土配合比設(shè)計的規(guī)格選用碎石標準，嚴格控制碎石的含泥量、針片狀含量。
③砂：采用繼配良好的中砂，細度模數(shù)應(yīng)為２．３～３．０，粒徑小于０．３１５ｍｍ的顆粒含量所占比例宜為１５～２０％，嚴格控制含泥量在３％以內(nèi)，為方便混凝土的運輸和澆注。
④水：選用飲用水。當(dāng)采用其他水時，應(yīng)按國家現(xiàn)行標準執(zhí)行，ＰＨ應(yīng)大于４。水灰比越大混凝土的干燥收縮越大。嚴格控制泵送混凝土的用水量是減少裂縫的主要措施之一。施工中水灰比的范圍一般控制在０．４５～０．５５之間，塌落度控制在（１２±２）ｃｍ之間。
⑤外加劑：高效減水劑能夠有效減少用水量，降低水化熱，延緩水化熱釋放速度，從而減少溫度裂縫，但摻量過多會引起混凝土的膨脹和開裂，施工時必須慎重選用外加劑的品種和用量。
３．嚴格控制混凝土施工工藝
①控制爆破參數(shù)，提高爆破水平，加強隧道開挖斷面尺寸的檢測能力，嚴格控制超欠挖，為襯砌施工創(chuàng)造良好的環(huán)境和條件。
②二次襯砌施工時間，應(yīng)在圍巖和初期支護變形基本穩(wěn)定后進行，當(dāng)圍巖變形較大、流變特征明顯，需提前進行二次襯砌時，必須對初期支護或襯砌結(jié)構(gòu)進行加強。
③混凝土的拌合
嚴格按級配標準計算各種材料用量，定期檢查和校準計量裝置。加強砂石料含水量的檢測，及時調(diào)整混合料的用水量。保證混凝土的和易性。
④混凝土的澆注
混凝土在運輸和輸送過程中嚴禁加水。適當(dāng)放慢澆注速度，兩側(cè)邊墻對稱分層澆注到墻拱交界處停１ｈ～１．５ｈ，待邊墻混凝土下沉穩(wěn)定后，再澆注拱部混凝土。
在澆注過程中振搗要及時到位，提高混凝土的密實性和均勻性，減少內(nèi)部微裂縫和氣孔，增強混凝土的抗裂性能。
⑤混凝土的脫模和養(yǎng)護
混凝土拆模的強度必須符合設(shè)計和規(guī)范要求，嚴禁為趕工期或提高模板周轉(zhuǎn)量提前拆模，拆模時注|來源|考試|大|一級建造師|意保護混凝土。拆模后應(yīng)及時養(yǎng)生，而傳統(tǒng)的灑水養(yǎng)護方法，既給隧道內(nèi)的文明施工增加了難度，灑水又不均勻，使混凝土的早期強度得不到保證。因此，建議使用噴涂混凝土養(yǎng)護液的方法進行養(yǎng)護。