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

地下輸水隧洞特別是有壓隧洞是我國(guó)水利水電工程建設(shè)中常有的施工項(xiàng)目，但隧洞襯砌混凝土產(chǎn)生的裂縫不僅會(huì)破壞混凝土結(jié)構(gòu)，影響隧洞的使用壽命，處理時(shí)費(fèi)工費(fèi)時(shí)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▽?duì)于此類(lèi)項(xiàng)目有重要意義。

一、概述

總干4#隧洞位于引黃總干一，二級(jí)泵站之間，前連1#出水調(diào)壓井，后接2#進(jìn)水調(diào)壓井，總長(zhǎng)1698.92m，為有壓輸水遂洞，設(shè)計(jì)開(kāi)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(kāi)挖時(shí)斷面形成馬蹄形，并設(shè)置了間距為100m的倒車(chē)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(lèi)圍巖，無(wú)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?jī)蓚?cè)和頂拱局部超挖嚴(yán)重，平均為25cm最大處為80cm。

設(shè)計(jì)砼澆筑段為12m，施工時(shí)采用液壓式針梁模板全斷面一次襯砌，設(shè)計(jì)環(huán)向鋼筋為Φ22，縱向分布鋼筋Φ12，砼設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)為C20W6F50，采用二級(jí)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(jiàn)附表一。

二、裂縫的調(diào)查及分布狀況

4#洞開(kāi)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(qiáng)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(jiàn)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(guò)室內(nèi)試驗(yàn)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(cè)結(jié)果看，該廠家水泥的強(qiáng)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(cè)結(jié)果為全部合格，平均強(qiáng)度為31Mpa，在現(xiàn)場(chǎng)及有關(guān)單位進(jìn)行的回彈儀無(wú)損檢測(cè)結(jié)果也是理想的，強(qiáng)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(wú)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(chē)運(yùn)料，運(yùn)距0.5km，到現(xiàn)場(chǎng)后，由砼泵輸送進(jìn)倉(cāng)號(hào)，（每塊間隔3天左右），施工中每個(gè)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(shí)間對(duì)照裂縫進(jìn)行分析認(rèn)為：砼的澆筑方式于裂縫沒(méi)有直接影響的關(guān)系。

3.3地下洞室的基本恒溫對(duì)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(shí)段內(nèi)基本處于恒溫狀態(tài)，從澆筑時(shí)溫測(cè)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(wú)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(duì)砼的施工是有利的。溫度統(tǒng)計(jì)見(jiàn)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(hù)，水流循環(huán)利用。養(yǎng)護(hù)水為洞內(nèi)水，溫度經(jīng)測(cè)定與氣溫相近，每班均設(shè)專(zhuān)人養(yǎng)護(hù)，所有這些有利條件構(gòu)成了對(duì)砼的良好養(yǎng)護(hù)。

3.5良好的地質(zhì)條件不會(huì)導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生

所有澆筑段圍巖堅(jiān)硬完整，巖型均一，構(gòu)造簡(jiǎn)單，除兩處有小斷層外，并無(wú)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(huì)導(dǎo)致砼產(chǎn)生裂縫。

3.6骨料成分不會(huì)導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生

人工骨料是采用二級(jí)站開(kāi)挖巖石經(jīng)破碎生產(chǎn)的，因二級(jí)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(zhǎng)石等也不會(huì)與水泥發(fā)生較嚴(yán)重的堿反應(yīng)以致形成裂縫。

3.7澆筑溫度、超挖、分段長(zhǎng)及配筋相對(duì)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(jiàn)，出現(xiàn)裂縫多的季節(jié)是在夏季6-7月份。骨料經(jīng)過(guò)水噴淋降溫，溫度一般在17℃-22℃之間，最高溫度24℃，水泥儲(chǔ)存在庫(kù)內(nèi)，溫度一般18℃-35℃之間，砼出機(jī)溫度在21℃-29℃之間，倉(cāng)面砼溫度一般為21℃-29℃，根據(jù)當(dāng)時(shí)的施工情況和有關(guān)規(guī)范，對(duì)澆筑塊溫度應(yīng)力進(jìn)行過(guò)計(jì)算，計(jì)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(kāi)挖斷面圖看，設(shè)計(jì)砼襯砌厚度40cm，但實(shí)際挖深尺寸在底拱兩側(cè)角最深達(dá)1.2m，頂拱最深達(dá)85cm左右，均遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出設(shè)計(jì)45cm，對(duì)照超挖數(shù)據(jù)看，超挖多的部位，產(chǎn)生的裂縫機(jī)率比較高。

3.7.3因?yàn)閷?shí)際超挖后，原設(shè)計(jì)的雙層筋是針對(duì)40cm后砼的，但實(shí)際情況是，雙層筋后有約40cm后的砼內(nèi)無(wú)筋，當(dāng)內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力時(shí)，無(wú)鋼筋受力，對(duì)裂縫產(chǎn)生有很大的關(guān)系。

3.7.4原設(shè)計(jì)40cm砼厚度澆筑分塊長(zhǎng)度12m現(xiàn)澆筑厚度改變，長(zhǎng)寬比等應(yīng)力分布也有所改變。原12m塊的長(zhǎng)度對(duì)于90cm厚度的砼明顯欠妥。實(shí)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(shuō)明了，砼厚度改變后，澆筑段的長(zhǎng)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(guò)上述分析，我們可以得出這樣一個(gè)結(jié)論，隧洞砼襯砌不單要考慮巖石突出或夾角部位對(duì)裂縫產(chǎn)生的影響，而且還應(yīng)注意，雖無(wú)大的“坑塘”存在，但普遍的大面積的超挖對(duì)改變砼內(nèi)部應(yīng)力帶來(lái)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(zhǎng)度，建議施工長(zhǎng)度取8-10m。

4.1.2對(duì)于底拱砼，如超挖大于設(shè)計(jì)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(duì)于邊頂超挖段較大部位，則建議設(shè)計(jì)增加鋼筋用量或其它方法解決。

4.1.3施工中加強(qiáng)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(jī)和入倉(cāng)溫度。

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

4.1.5施工中還需加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，保證砼配制準(zhǔn)確及振搗的密實(shí)性，防止其它類(lèi)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(shì)，下步處理應(yīng)安排在澆筑結(jié)束20天后進(jìn)行，分兩步進(jìn)行：①進(jìn)行砼澆筑后的回填灌漿和固結(jié)灌漿，②對(duì)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(duì)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(wú)水的情況下灌入環(huán)氧樹(shù)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(zhǔn)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(chǎng)清理——驗(yàn)收

c.灌漿施工方法

①在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)和裂縫進(jìn)行了詳盡的調(diào)查準(zhǔn)備工作后，現(xiàn)場(chǎng)施工開(kāi)始。

②在選好孔位后，開(kāi)始鉆孔，鉆孔時(shí)必須定位開(kāi)孔，準(zhǔn)確控制進(jìn)孔方向，確?？卓p相交，達(dá)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(zhuān)用灌漿塞。

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

⑤灌漿時(shí)選用的輕化灌泵和德國(guó)瓦格納公司生產(chǎn)的電動(dòng)隔膜泵。兩者各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。輕型化灌漿泵設(shè)計(jì)灌漿壓力和進(jìn)漿量較??；電動(dòng)隔膜灌漿壓力高，并且配有無(wú)級(jí)調(diào)速裝置，能夠很好的控制進(jìn)漿量?，F(xiàn)場(chǎng)灌漿時(shí)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(lèi)型

馬達(dá)功率

（KW）

重量

（Kg）

電壓

（V）

進(jìn)漿量

（L/min）

最大壓力

（Mpa）

電動(dòng)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(shí)清理裂縫表面殘留漿液，保持現(xiàn)場(chǎng)清潔。

⑦漿液固化后，采用Sikadur731涂抹縫面，并用磨光機(jī)修面。

d.灌漿材料

①環(huán)氧樹(shù)脂灌漿材料

環(huán)氧樹(shù)脂系列灌漿材料粘度小，固化時(shí)間可以調(diào)整，適合于開(kāi)度較小，滲水不太嚴(yán)重的環(huán)向裂縫的灌漿施工，而且環(huán)氧樹(shù)脂材料強(qiáng)度較高，在堵漏的同時(shí)也起到了補(bǔ)強(qiáng)和抗沖刷的作用，是一種理想的灌漿材料，在室溫下其各項(xiàng)性能指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2

初始

粘度

(mpa.s)

比重

PH

值

純漿硬化物強(qiáng)度（Mpa）

漿液粘強(qiáng)度（Mpa）

固砂體動(dòng)彈模

抗壓

抗拉

干縫

濕縫

固砂體動(dòng)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(shí)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(jiàn)表3。

表3

粘度（mpa.s）

誘導(dǎo)凝固時(shí)間（s）

膨脹率

40~80

20~900

≥350%

e.化學(xué)灌漿質(zhì)量保證

在進(jìn)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(yàn),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(duì)周邊的混凝土起到補(bǔ)強(qiáng)的作用。

f.施工設(shè)備

施工主要設(shè)備見(jiàn)表4

序號(hào)

名稱(chēng)

單位

數(shù)量

備注

1

LILTI電錘

臺(tái)

2

2

高壓化灌泵

臺(tái)

2

3

輕型化灌泵

臺(tái)

2

4

磨光機(jī)

臺(tái)

1

5

0.2m3氣泵

臺(tái)

1

6

五十鈴交通車(chē)

輛

1

g.施工進(jìn)度及人員配置

以處理200m裂縫長(zhǎng)度施工進(jìn)度及人員配置為列。詳見(jiàn)表5、6。

表6人員配置計(jì)劃

類(lèi)別

高級(jí)工程師

工程師

技術(shù)工人

普通工人

合計(jì)

人數(shù)

1

1

4

4

10

h.安全施工

①增強(qiáng)文明施工、安全生產(chǎn)的意識(shí)，操作人員要穿戴好防護(hù)用品，進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)要戴安全帽，現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)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(chǎng)要加強(qiáng)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(shí)清洗。

五、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

根據(jù)施工中的具體情況，我們實(shí)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(yàn)之一是在隧洞開(kāi)挖中一定要避免大面積的超挖特別是嚴(yán)重超挖，其次是切實(shí)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(jì)效益。