第３４卷第３ｌ期 ２ ０ ０ ８年１ １月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸｌ ＡＲＣＨＩＴＥＣｒＵＲＥ Ｖｏ１．３４ ＮＯ．３１ Ｎｏｖ．２００８ ・１６７・ 文章编号：１００９—６８２５（２００８）３１，０１６７—０２ 隧道衬砌混凝土裂缝分析与防治措施 郭金海 摘要：结合工程实践，就隧道施工中影响较大的温度裂缝和收缩裂缝的产生原因进行了分析，并提出了一些主要的预 防措施深入探讨了裂缝的控制标准，从而提高混凝土工程的施工质量。 关键词：隧道，裂缝，原因，防治措施 中图分类号：ＴＵ７５５．７ 文献标识码：Ａ 隧道混凝土的裂缝问题是一个普遍存在而又难于解决的工 混凝土将释放出１７ ５００ ｋＪ～２７ ５００ １０的热量，从而使混凝土内 程实际问题。混凝土是一种由砂石骨料、水泥、水及其他外加材 部温度达７０℃左右甚至更高），由于拱墙混凝土的体积较大，大 料混合而形成的非均质脆性材料。由于混凝土施工和本身变形、 量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发，导致内部温度急剧上 这样就形成内外的较大温差，较大的 约束等一系列问题，硬化成型的混凝土中存在着众多的微孔隙、 升，而混凝土表面散热较快，气穴和微裂缝，正是由于这些初始缺陷的存在才使混凝土呈现出 温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同，当温差超过一定值 一些非均质的特性。近代科学研究和大量的混凝土工程实践证 时，就会造成内胀外缩，使混凝土表面产生一定的拉应力，当拉应 明，在混凝土工程中裂缝问题是不可避免的，在一定的范围内也 力超过混凝土的抗拉强度极限时，混凝土表面就会产生裂缝，这 是可以接受的，只是要采取有效的措施将其危害程度控制在一定 种裂缝多发生在混凝土施工中后期。的范围之内。 温度裂缝的走向通常无一定规律，大面积结构裂缝常纵横交 混凝土裂缝产生的原因很多，有变形引起的裂缝：如温度变 错；深入和贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接*行， 化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的裂缝；有外载作用引起 裂缝沿着长边分段出现，中间较密。裂缝宽度大小不一，受温度 的裂缝；有养护环境不当和化学作用引起的裂缝等。在实际工程 变化影响较为明显，当隧道内温度环境较低时裂缝较宽，温度环 中要区别对待，根据实际情况解决问题。 境较高时裂缝较窄。 １．１．２易发生此类裂缝的部位 １）薄构件与厚构件相连之处易发生裂缝，因为薄构件与厚构 件温度变化速率不同，因而收缩也不同，容易产生拉应力。２）各种 １隧道裂缝的产生原因 １．１ 温度裂缝 １．１．１ 产生原因 温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地段 施工缝，因为施工缝处薪老混凝土之间几乎不能承受抗拉强度。 的混凝土结构中。混凝土浇筑后，在硬化过程中，水泥水化产生 １．２沉降收缩裂缝 产生原因 大量的水化热（当水泥用量在３５０ ｋｇ／ｌｍ３～５５０ ｋｇ／ｍ３，每立方米 １．２．１涂有隔离剂的底模上满铺一层塑料薄膜，以防止钢绞线粘上油 力用的塑料管。下料完毕可进行张拉，其张拉程序为：０一初应力 我们预制厂的预应力采用砂筒放松，待混凝土养护达到设计 在张拉之前，牛腿和横梁之间各放置一个砂筒。张拉时筒内 污。在钢绞线两端固定之前要先按设计在钢绞线上穿失效预应 规定的强度便可放张，一般为混凝土标号的７０％～８０％。 （张拉应力的１Ｏ％）一１０３％张拉应力（锚固），为使台座及相关部 的砂子被压实，放张时将出砂口打开，砂子便慢慢流出，活塞徐徐 件受力均匀，张拉顺序为先中间然后依次序往两边张拉。 顶入，钢绞线随之放松。放松之后便可以切断钢绞线。 张拉时，台座两边不得站人，操作人员要站在台座侧面进行 ５其他相关注意事项 工作，以策安全。 １）空心板顶面拉毛应在初凝前进行； ４．５浇筑混凝土 ２）边板加工时应注意护栏、支座等预埋件的预埋； 每块板的混凝土浇筑分２层进行，先浇筑１０ ｃｍ厚底板混凝 土振捣密实后，穿胶囊并充气，然后将剩余混凝土一次性浇筑完 成。２层混凝土浇筑间隔时间不得大于混凝土初凝时间。 ４．６放张 ３）混凝土振捣时应从芯模两侧同时振捣； ４）预应力筋有效长度以板跨中心线对称设置； ５）张拉采用双控。 Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ｈｏｌｌｏｗ ｐｌａｔｅ ｉｎ ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ ｐａｒｔ ｏｆ ｃｉｒｃｕｌａｒ ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ ＷＡＮＧ Ｙｕａｎ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｗｏｒｋ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ｈｏｌｌｏｗ ｐｌａｔｅ ｉｎ ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ ａｔｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ ｆｒｏｍ ｃａｓｔｉｎｇ ｏｆ ｐｌａｔｆｏｒｍ，ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｂｏｔｔｏｍ ｄｉｅ，ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｒｅａｄｉｎｇ ｏｆ ｆｕｅｌ ｇａｕｇｅ ａｎｄ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ ｖａｌｕｅ ｆｕｒｔｈｅｒ ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｉｓ ｍａｄｅ．Ｉｎ ｔｈｅ ｅｎｄ ｓｏｍｅ ｑｕｅｓｔｉｏｎｓ ｄｅｓｅｒｖｉｇ ａｔｔｅｎｔｉｎｏｎ ａｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ ｆｌＯｒ ｔｈｅ ｃＯｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ｈｏｌｌｏｗ ｐｌａｔｅ ｉｎ ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ，ｐｒｅｓｔｒｅｓｓ，ｈｏｌｌｏｗ ｐｌａｔｅ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ 收稿日期：２００８—０６—０３ 作者简介：郭金海（１９７１．），男，助理工程师，中铁隧道集团二处有限公司，河北燕郊０６５２０１ １６８． ・ ・ ．４ ２第３００８ ３年 月 １１ 山西建恁 筑 矽 在施工过程中，因为模板刚度不足，模板支撑间距过大或支 及时调整施工配合比，协助现场搞好构件的养护工作。 撑底部松动等也可导致沉降收缩裂缝的产生。目前隧道施工中， ２．３施工操作方面 拱衬砌混凝土多采用衬砌模板台车施工，由于模板刚度不足致使 １）浇捣工作：浇捣时，振捣棒要快插慢拔，根据不同的混凝土 混凝土结构产生裂缝的情况也有发生。此类裂缝多为深进或贯 坍落度正确掌握振捣时间，避免过振或漏振，应提倡采用二次振 穿性裂缝，其走向与沉陷情况有关，一般沿与地面垂直或成３０。～ 捣、二次抹面技术，以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡。２）混 ４５。角方向发展，较大的沉陷裂缝，往往有一定的错位，裂缝宽度 凝土养护：混凝土养护主要是保持适当的温度和湿度条件。保温 往往与沉降量成正比关系，受温度变化的影响较小。 能减少混凝土表面的热扩散，降低混凝土表层的温差，防止表面 １．２．２沉降收缩裂缝易发生部位 裂缝。３）混凝土的降温和保温工作：对于厚大体积混凝土，施工 １）易发生在大厚度的构件中，如拱墙衬砌等，在混凝土浇筑 时应充分考虑水泥水化热问题。采取必要的降温措施（埋设散热 后０．． ｈ即可发生；２）出现在混凝土受阻处，如钢筋上方或预埋件 孔、通水排热等），避免水化热高峰的集中出现、降低峰值。浇捣 周围；３）也常发生在交界处。 成型后，应采取必要的蓄水保温措施，表面覆盖薄膜、湿麻袋等进 行养护，以防止由于混凝土内外温差过大而引起的温度裂缝。４） １．３塑性收缩裂缝 塑性收缩是指混凝土在凝结之前，表面因失水较快而产生的 隧道内空气温度较高时应注意混凝土的浇捣温度，采用低温人 必要时经试验可采用冰块，以降低混凝土原材料的 收缩。塑性收缩裂缝一般在隧道干热地段出现（如衬砌附近有空 模、低温养护，在水泥混凝土板浇捣时，因模板四角周 气压缩机等），裂缝多呈中间宽、两端细且长短不一，互不连贯状 温度。５）防止角隅断裂：态。较短的裂缝一般长２０∞～３０ ｃｍ，较长的裂缝可达２ ｍ～ 边漏振或振捣不实等原因，在板角处容易发生裂缝，形成角隅断 特别 ３ ｍ，宽１ ｍｍ～５ ｍｉｌｌ。影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有 裂。防止角隅断裂的措施是在混凝土浇捣时，应捣压密实，是在模板四周及边角应反复振捣。６）衬砌模板台车在混凝土脱 水灰比、混凝土的凝结时间、环境温度、风速、相对湿度等。 １．４干缩裂缝 模过程中因各种原因使构件受压区处于受拉状态，可能使拱墙衬 干缩裂缝多出现在混凝土养护结束后的一段时间或是混凝 砌混凝土产生裂缝。土浇筑完毕后的７ ｄ左右。水泥浆中水分的蒸发会产生干缩，且 ３裂缝的控制标准 这种收缩是不可逆的。于缩裂缝的产生主要是由于混凝土内外 ３．１平均裂缝宽度 水分蒸发程度不同而导致变形不同的结果：混凝土受外部条件的 在整条裂缝上，其宽度是不均匀的，有的位置宽，有的位置 影响，表面水分损失过快，变形较大，内部湿度变化较小变形较 窄。平均裂缝宽度是指裂缝长度１０％～１５％范围较宽区段平均 小，较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束，产生较大拉应力 裂缝宽度和裂缝长度１０％～１５％范围较窄区段平均裂缝宽度的 而产生裂缝。相对湿度越低，水泥浆体干缩越大，干缩裂缝越易 平均值，即最大与最小平均裂缝的平均值。 产生。干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝，宽度多 ３．２最大裂缝宽度 在０．０５ ｍｍ～０．２ ｍｍ之间，大体积混凝土中平面部位多见。 １）无侵蚀介质、无抗渗要求，结构处于正常状态下，最大裂缝 宽度不得大于０．３眦１。２）有轻微侵蚀、无抗渗要求时，最大裂缝 宽度不得大于０．２Ⅱｌｒｎ。３）有最重侵蚀和抗渗要求时，不得大于 ０．１ ｎＸＦＤ＿。４）混凝土有自防水要求时，不得大于０．１ ｒｎｍ。 ２主要预防措施 ２．１设计方面 １）在建筑设计中应处．理好构件中“抗”与“放”的关系。 ２）设计中应尽量避免结构断面突变带来的应力集中。 上述标准是从耐久强度考虑的，为设计中和裂缝检测中的控 有些结构存在数毫米宽的裂缝仍然正 ３）积极采用补偿收缩混凝土技术。常见的混凝土裂缝中，相 制范围。但在工程实践中，而且多年后也没有破坏危险。 当一部分是由于混凝土收缩而造成的。要解决此问题，可在混凝 在使用，土中掺用膨胀剂来补偿混凝土的收缩。实践证明效果很好。 ４）重视对构造钢筋的认识。在结构设计中，设计人员应重视 对于构造钢筋的配置。 ３．３混凝土裂缝宽度的定性 １）宽度小于标准规定值属于无害、可修复裂缝； ２）宽度超过规定值，一般需要由设计、施工、监理、业主等有 关方面共同商定处理方案。 ２．２选材和配合比设计方面 １）根据结构要求选择合适的混凝土强度等级及水泥品种、等 ４结语 级，尽量避免采用早强高的水泥。２）选用级配优良的砂、石原材 混凝土产生裂缝是不可避免的，但其有害程度是可以有效控 料，含泥量应符合规范要求。３）积极采用掺合料和混凝土外加 制的，裂缝的控制与防治应从设计与施工两方面进行。加强混凝 剂。４）正确掌握好混凝土补偿收缩技术的运用方法。对膨胀剂 土裂缝的研究对提高混凝土工程施工质量具有普遍意义。 应充分考虑不同品种、不同掺量所起到的不同膨胀效果。应通过 参考文献： 大量的试验确定膨胀剂的最佳掺量。５）配合比设计人员应合理 『１］ 张长福．隧道衬砌混凝土裂缝控制施工技术与应用［Ｊ］．山 选择好混凝土的设计坍落度，针对现场的砂、石原材料质量情况 西建筑，２００７，３３（６）：３１０—３１１． Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｆ ｔｕｎｎｅｌ ｌｉｎｉｎｇ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃｒａｃｋ ＧＵＯＪｉｎ－ｈａｉ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｐｒａｃｔｉｃｅ，ｔｈｅ ｙｉｅｌｄｉｎｇ ｒｅａｓｏｎｓ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｒａｃｋ ａｎｄ ｓｈｒｉｎｋａｇｅ ｃｒａｃｋ ｔｈａｔ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ ｔｕｎｎｅｌ ｏｏｒ１ｓｔｍｃ— ｔｉｏｎ ａｔ ｈｉｇｈ ｌｅｖｅｌ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．ｓｏｍｅ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒ￣ｗｅｒｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔａｎｄａｒｄ ｏｆ ｃｒａｃｋ ｗａｓ ｐｒｏｆｏｕｎｄｌｙ ｄｉｓｃｔ￣ｓｓｅｄ，ｓｏ ａｓ ｔｏ ｅｎｈａｎｃｅ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｕｎｎｅｌ，ｃｒａｃｋ，ｒｅａｓｏｎｓ，ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒ￣
