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隧道混凝土裂缝形成与治理-鸿飞西安堵漏公司裂缝修复技术分享

作者:鸿飞西安堵漏公司 

裂缝的类型

隧道衬砌混凝土裂缝类型主要有: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干缩裂纹

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。施工缝(接茬缝)

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。

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,设计不当引起的裂缝可能占5%。

2.1设计粗糙,建设、监理单位工作随意性大

由于多方面的原因,勘察设计单位无法深入地开展地质勘探工作,隧道围岩类别评价及支护结构设计缺乏科学依据,带有一定的盲目性。个别建设单位限于自身管理和专业技术水平的欠缺,任意变更原设计。少数工程由业主的内部人员组成监理机构,监理工作失去了独立性。随着建筑市场的规范,这些问题会逐步得到解决。

2.2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。冬期施工时采取的防寒保温措施不力。

2.3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。

混凝土裂缝的治理

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。

3.2贯性裂缝

贯通性裂缝的危害较大必须采取有效的治理方法。沿裂缝方向凿成宽5cm、深3cm的V形槽,在槽内骑缝每隔0.5m钻一孔,孔深为衬砌厚度的1/2

或2/3,一般不少于15cm,并不得穿透衬砌以防跑浆。用清水冲洗干净槽内的杂物及粉尘,在孔内插入φ10的压浆管,利用环氧树脂水泥砂浆锚固,用灰刀将砂浆压实抹光。环氧树脂砂浆配比,环氧树脂:水泥:细沙:乙二胺:二丁酯=1:1.6:3.2:0.1:0.12,其中乙二胺是固化剂,二丁酯是稀释剂。待环氧树脂砂浆有在1.2MPa压力下检查压浆效果。裂缝表面用刮抹料和调色料处理。

3.3密集裂缝

衬砌背后有空洞或衬砌厚度不足引起的密集裂缝,必须进行防水和底层加固处理,沿裂缝两侧每隔1.2-1.5m交错布点,凿成10cm×10cm大小深5cm的方槽、用风动凿岩机钻孔,孔深3cm,安装WDT25中空注浆锚杆,注入水泥砂浆,灰砂比1:(3-5),水灰比1:1,施工时由下往上逐级注浆,注浆压力以0.4NPa-0.6MPa为宜。注浆结束后,另凿新孔在0.6MPa-1.0MPa压力下压入纯净泥浆检查泥浆效果,当达到规定压力而砂浆压不进时,即认为已经注满。注浆24h后安装锚杆垫板,用环氧树脂砂浆抹平方槽,表面用刮抹料和调色料处理。