導(dǎo)語：混凝土裂縫處理分析論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

地下輸水隧洞特別是有壓隧洞是我國水利水電工程建設(shè)中常有的施工項目，但隧洞襯砌混凝土產(chǎn)生的裂縫不僅會破壞混凝土結(jié)構(gòu)，影響隧洞的使用壽命，處理時費工費時增加成本增加工期，所以如何判斷裂縫產(chǎn)生的原因并采取適當(dāng)?shù)奶幚矸椒▽τ诖祟愴椖坑兄匾饬x。

一、概述

總干4#隧洞位于引黃總干一，二級泵站之間，前連1#出水調(diào)壓井，后接2#進水調(diào)壓井，總長1698.92m，為有壓輸水遂洞，設(shè)計開挖斷面為圓形，直徑D=6.45m，砼襯砌厚度40cm，襯砌后洞徑5.60m，由于施工需要，隧洞開挖時斷面形成馬蹄形，并設(shè)置了間距為100m的倒車洞。

隧洞地質(zhì)條件良好：多為白云巖白云質(zhì)灰?guī)r屬于II、III類圍巖，無重大地質(zhì)構(gòu)造，地下水不發(fā)育（∈3f5.寒武系風(fēng)山組五段）（CHG2+138~148f2-1和CHG3+9~G3+16f3-1處各有一小斷層斷層）。

砼澆筑前清基發(fā)現(xiàn)，隧洞底部兩側(cè)和頂拱局部超挖嚴重，平均為25cm最大處為80cm。

設(shè)計砼澆筑段為12m，施工時采用液壓式針梁模板全斷面一次襯砌，設(shè)計環(huán)向鋼筋為Φ22，縱向分布鋼筋Φ12，砼設(shè)計標(biāo)號為C20W6F50，采用二級配泵送砼，骨料為人工碎石，天然河沙，摻高效減水劑MF-2摻量為5%，砼配比見附表一。

二、裂縫的調(diào)查及分布狀況

4#洞開挖結(jié)束后，于九九年七月二十四日澆筑第一段砼，以后平均3天完成一段砼澆筑，工期經(jīng)歷春、夏、秋、冬四季，后發(fā)現(xiàn)砼產(chǎn)生裂縫，表現(xiàn)為：有很強規(guī)律性，一般在澆筑段中部，春秋季澆筑的砼多為一側(cè)呈環(huán)向（或兩側(cè)腰線以下），夏季裂縫多為一環(huán)（橫向一周），且多為砼澆筑后5-7天左右產(chǎn)生,裂縫分滲水和干縫(不滲水)兩種。裂縫調(diào)查及分布情況見附表二。

三、裂縫產(chǎn)生的原因分析

3.1砼的配合比的選擇

施工所用的配合比是經(jīng)過室內(nèi)試驗后取得的，水泥摻量為280-330kg/m3之間，符合泵送砼要求，施工中使用的大同普硅525#水泥從多年的使用和檢測結(jié)果看，該廠家水泥的強度、安定性等方面是穩(wěn)定和良好的。已澆完砼共取樣312組，檢測結(jié)果為全部合格，平均強度為31Mpa，在現(xiàn)場及有關(guān)單位進行的回彈儀無損檢測結(jié)果也是理想的，強度為32~33MPa。另外，分析砼裂縫形狀、規(guī)律和水泥摻量大的所產(chǎn)生的裂縫形狀、尺寸、規(guī)律也不相符，可以判斷：裂縫的產(chǎn)生與配合比無直接關(guān)系。

3.2砼的澆筑方式

在施工中，4#洞的全斷面砼襯砌是由2#拌合站供料的，砼攪拌車運料，運距0.5km，到現(xiàn)場后，由砼泵輸送進倉號，（每塊間隔3天左右），施工中每個澆筑段施工縫均設(shè)橡膠止水和鋪設(shè)復(fù)合型泡沬板，從澆筑方式和間隔時間對照裂縫進行分析認為：砼的澆筑方式于裂縫沒有直接影響的關(guān)系。

3.3地下洞室的基本恒溫對施工有利

洞內(nèi)溫度除受季節(jié)產(chǎn)生的緩慢變化影響外，一定時段內(nèi)基本處于恒溫狀態(tài)，從澆筑時溫測結(jié)果看，5~9月份洞內(nèi)溫度基本在12~18℃之間，到了10月份也多穩(wěn)定在8~10℃之間，洞內(nèi)溫度無驟降變化，8月份洞內(nèi)日溫溫差也較小，洞內(nèi)基本穩(wěn)定的溫度對砼的施工是有利的。溫度統(tǒng)計見附表三。

3.4砼養(yǎng)生的條件良好

每一澆筑段的砼澆筑完后，均采取在已澆塊下游部位用渣袋攔小壩截水，利用水泵抽水直接噴撒在砼表面上養(yǎng)護，水流循環(huán)利用。養(yǎng)護水為洞內(nèi)水，溫度經(jīng)測定與氣溫相近，每班均設(shè)專人養(yǎng)護，所有這些有利條件構(gòu)成了對砼的良好養(yǎng)護。

3.5良好的地質(zhì)條件不會導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生

所有澆筑段圍巖堅硬完整，巖型均一，構(gòu)造簡單，除兩處有小斷層外，并無大的特殊地質(zhì)構(gòu)造，洞內(nèi)地質(zhì)變形也趨穩(wěn)定，且?guī)r質(zhì)層濕度與洞內(nèi)濕度趨向一致，分析判斷，上述良好的地質(zhì)條件不會導(dǎo)致砼產(chǎn)生裂縫。

3.6骨料成分不會導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生

人工骨料是采用二級站開挖巖石經(jīng)破碎生產(chǎn)的，因二級站巖石基本上為巖，含有的能與水泥活性物質(zhì)引起堿性反應(yīng)的成分較少，砂采用天然河砂，內(nèi)含少量石英、長石等也不會與水泥發(fā)生較嚴重的堿反應(yīng)以致形成裂縫。

3.7澆筑溫度、超挖、分段長及配筋相對較少的綜合作用是導(dǎo)致砼裂縫產(chǎn)生的主要原因

3.7.1從表二中可見，出現(xiàn)裂縫多的季節(jié)是在夏季6-7月份。骨料經(jīng)過水噴淋降溫，溫度一般在17℃-22℃之間，最高溫度24℃，水泥儲存在庫內(nèi)，溫度一般18℃-35℃之間，砼出機溫度在21℃-29℃之間，倉面砼溫度一般為21℃-29℃，根據(jù)當(dāng)時的施工情況和有關(guān)規(guī)范，對澆筑塊溫度應(yīng)力進行過計算，計算結(jié)果表明砼塊體所受的溫度應(yīng)力處于臨界狀態(tài)，應(yīng)是導(dǎo)致砼裂縫產(chǎn)生的主要原因之一。

3.7.2從開挖斷面圖看，設(shè)計砼襯砌厚度40cm，但實際挖深尺寸在底拱兩側(cè)角最深達1.2m，頂拱最深達85cm左右，均遠遠超出設(shè)計45cm，對照超挖數(shù)據(jù)看，超挖多的部位，產(chǎn)生的裂縫機率比較高。

3.7.3因為實際超挖后，原設(shè)計的雙層筋是針對40cm后砼的，但實際情況是，雙層筋后有約40cm后的砼內(nèi)無筋，當(dāng)內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力時，無鋼筋受力，對裂縫產(chǎn)生有很大的關(guān)系。

3.7.4原設(shè)計40cm砼厚度澆筑分塊長度12m現(xiàn)澆筑厚度改變，長寬比等應(yīng)力分布也有所改變。原12m塊的長度對于90cm厚度的砼明顯欠妥。實際檢查中，也發(fā)現(xiàn)大多裂縫是產(chǎn)生在每塊砼的中間部位，這也說明了，砼厚度改變后，澆筑段的長度比不適當(dāng)，與裂縫產(chǎn)生也有一定關(guān)系。

四、裂縫的預(yù)防與處理

通過上述分析，我們可以得出這樣一個結(jié)論，隧洞砼襯砌不單要考慮巖石突出或夾角部位對裂縫產(chǎn)生的影響，而且還應(yīng)注意，雖無大的“坑塘”存在，但普遍的大面積的超挖對改變砼內(nèi)部應(yīng)力帶來的不利影響也不可忽視。

4.1裂縫預(yù)防措施

4.1.1減小施工分塊長度，建議施工長度取8-10m。

4.1.2對于底拱砼，如超挖大于設(shè)計值10cm以上部位，應(yīng)采取澆筑基礎(chǔ)墊層，再澆筑洞體的施工方法，對于邊頂超挖段較大部位，則建議設(shè)計增加鋼筋用量或其它方法解決。

4.1.3施工中加強骨料的降溫工作，根據(jù)骨料含水調(diào)整配合比，并盡可能降低砼出機和入倉溫度。

4.1.4減少砼水平和垂直運輸中的砼中灰漿的流失，以防出機口和倉內(nèi)砼坍落度和配比的變化。

4.1.5施工中還需加強養(yǎng)護，保證砼配制準確及振搗的密實性，防止其它類型的裂縫產(chǎn)生。

4.1.6在高溫季節(jié)調(diào)整砼配和比，摻入粉煤灰。

4.2裂縫處理方法：

根據(jù)裂縫的狀況和發(fā)展趨勢，下步處理應(yīng)安排在澆筑結(jié)束20天后進行，分兩步進行：①進行砼澆筑后的回填灌漿和固結(jié)灌漿，②對灌完漿后仍有滲水的縫采用化學(xué)灌漿。回填灌漿和固結(jié)灌漿施工方法這里不在敘述。化學(xué)灌漿方案如下：

a.環(huán)向裂縫灌漿施工

環(huán)向裂縫也是有規(guī)則的裂縫，而且裂縫寬度較小。針對這種情況，采用深孔、淺孔相結(jié)合的高壓灌漿法，裂縫漏水的情況下灌入YN堵漏劑，滲水和無水的情況下灌入環(huán)氧樹脂灌漿材料,鉆孔間距1.0~1.5米，孔徑ø20。

b.灌漿施工程序

前期準備­——裂縫調(diào)查­——確定灌漿方案——布孔——鉆孔——沖孔——丙酮洗孔——安裝灌漿塞——灌漿——停止灌漿——管路沖洗——縫面修整——現(xiàn)場清理——驗收

c.灌漿施工方法

①在對現(xiàn)場和裂縫進行了詳盡的調(diào)查準備工作后，現(xiàn)場施工開始。

②在選好孔位后，開始鉆孔，鉆孔時必須定位開孔，準確控制進孔方向，確保孔縫相交，達到預(yù)期灌漿效果。

③灌漿塞采用根據(jù)膨脹螺栓的原理制成的專用灌漿塞。

④由于漿液的固化時間可以調(diào)整，因此不同的裂縫、不同的灌漿時段，采用不同的配比。配漿時要求稱量準確，攪拌均勻，不能漏加或錯加任一組份，以“少配、勤配”為原則，既避免了材料的浪費，同時也適應(yīng)了環(huán)保要求。

⑤灌漿時選用的輕化灌泵和德國瓦格納公司生產(chǎn)的電動隔膜泵。兩者各項技術(shù)參數(shù)見表1。輕型化灌漿泵設(shè)計灌漿壓力和進漿量較小；電動隔膜灌漿壓力高，并且配有無級調(diào)速裝置，能夠很好的控制進漿量。現(xiàn)場灌漿時根據(jù)不同的裂縫和灌漿壓力要求采用相應(yīng)的灌漿設(shè)備。

表1

技術(shù)參數(shù)

類型

馬達功率

（KW）

重量

（Kg）

電壓

（V）

進漿量

（L/min）

最大壓力

（Mpa）

電動隔膜

1.45

38.5

230v/50HZ

2.8

25

輕型化灌泵

7.0

1.0

1

⑥灌漿結(jié)束后，及時清理裂縫表面殘留漿液，保持現(xiàn)場清潔。

⑦漿液固化后，采用Sikadur731涂抹縫面，并用磨光機修面。

d.灌漿材料

①環(huán)氧樹脂灌漿材料

環(huán)氧樹脂系列灌漿材料粘度小，固化時間可以調(diào)整，適合于開度較小，滲水不太嚴重的環(huán)向裂縫的灌漿施工，而且環(huán)氧樹脂材料強度較高，在堵漏的同時也起到了補強和抗沖刷的作用，是一種理想的灌漿材料，在室溫下其各項性能指標(biāo)見表2。

表2

初始

粘度

(mpa.s)

比重

PH

值

純漿硬化物強度（Mpa）

漿液粘強度（Mpa）

固砂體動彈模

抗壓

抗拉

干縫

濕縫

固砂體動彈模

屈服

破壞

>1.0*

1.035

6

30~70

80~100

12．5~14.8

1.9

1.7

1.6~2.5

注:*——漿液粘度隨不同的配比而變化

②YN——聚氨酯堵漏劑

YN——聚氨酯堵漏劑粘度較大，以水為固化劑，遇水后在幾十秒內(nèi)迅速與水反應(yīng)，后成一種彈性體，短時間內(nèi)即可止水，適用于漏水較大的環(huán)向裂縫和伸縮縫，在室溫下其各頂性能指標(biāo)見表3。

表3

粘度（mpa.s）

誘導(dǎo)凝固時間（s）

膨脹率

40~80

20~900

≥350%

e.化學(xué)灌漿質(zhì)量保證

在進行充分的調(diào)查研究后，制定出以上方案，根據(jù)以往化學(xué)灌漿處理經(jīng)驗,漏水的裂縫逐漸變干燥，漿液在裂縫內(nèi)部能起到止水的作用，灌入裂縫中漿液除了堵水這外，還可以對周邊的混凝土起到補強的作用。

f.施工設(shè)備

施工主要設(shè)備見表4

序號

名稱

單位

數(shù)量

備注

1

LILTI電錘

臺

2

2

高壓化灌泵

臺

2

3

輕型化灌泵

臺

2

4

磨光機

臺

1

5

0.2m3氣泵

臺

1

6

五十鈴交通車

輛

1

g.施工進度及人員配置

以處理200m裂縫長度施工進度及人員配置為列。詳見表5、6。

表6人員配置計劃

類別

高級工程師

工程師

技術(shù)工人

普通工人

合計

人數(shù)

1

1

4

4

10

h.安全施工

①增強文明施工、安全生產(chǎn)的意識，操作人員要穿戴好防護用品，進入施工現(xiàn)場要戴安全帽，現(xiàn)場嚴禁吸煙；

②有些化灌材料有毒易燃，應(yīng)存放在陰涼、干燥、通風(fēng)良好的地方，特別注意防火、防毒，確保安全，備好必要的防火器材；

③施工現(xiàn)場要加強通風(fēng)、排毒，保證施工人員身體健康；

④設(shè)備、器皿、工具要及時清洗。

五、經(jīng)驗總結(jié)

根據(jù)施工中的具體情況，我們實施了四.1條所述的預(yù)防措施，收到了良好效果，化學(xué)灌漿也取得成功。但是，值得我們吸取的經(jīng)驗之一是在隧洞開挖中一定要避免大面積的超挖特別是嚴重超挖，其次是切實做好高溫季節(jié)骨料的降溫工作。只有這樣，才能少出裂縫從而取得好的施工質(zhì)量和經(jīng)濟效益。