摘要：在市政隧道大体积混凝土施工中，裂缝是影响工程质量的重要因素，本文结合丽州南路延伸工程（城南路-三环线段）对隧道大体积混凝土的裂缝成因进行了分析，并采取了相对应的控制措施，取得了良好的效果。
关键词：大体积砼；裂缝；成因；控制措施
1.工程概况
永康市丽州南路延伸工程（城南路--三环线段）有明挖暗埋隧道1座长240m，采用单箱四室双向六车道+左右人非通行辅洞分隔设置的矩形箱涵结构，为现浇钢筋混凝土结构，主体结构宽度39.4m、辅洞6m*5.2m、行车隧道12.7m*6m、隧道净高6m，底板厚1m，顶板厚1.2m，侧墙厚0.6m，中隔墙厚0.8m，混凝土标号为C30P8，整个隧道工程混凝土工程总量约3万m3，钢筋用量4900T。
2.大体积混凝土结构定义
《大体积混凝土施工规范》GB50496-2009里规定：混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土，称之为大体积混凝土。大体积混凝土结构尺寸比较大、水化热引起的内部温度比较大、与外界气温之差超过25度，施工技术上必须采取温度控制措施，尽可能减少温度变形及其引起的开裂。
3.大体积混凝土裂缝分类
①表面裂缝主要是温度裂缝，一般危害性较小，但影响外观质量，主要发生在砼表面部位。
②深层裂缝部分地切断了结构断面，对结构耐久性产生了一定危害。
③贯穿裂缝是由混凝土表面裂缝发展为深层裂缝，最终形成贯穿裂缝；它切断了结构的断面，可能破坏结构的整体性和稳定性，其危害性是较严重的。
4.大体积混凝土裂缝产生的原因分析
大体积混凝土结构在施工中很容易产生裂缝，施工实践表明裂缝形成的原因非常复杂，并且是各种不利因素共同作用的结果。
①水泥水化热的影响
水泥在水化过程中产生了大量的热量，因而使混凝土内部的温度升高，当混凝土内部与表面温差过大时，就会产生温度应力和温度变形。
②内外约束条件的影响
混凝土在早期温度上升时，产生的膨胀受到约束而形成压应力。当温度下降，则产生较大的拉应力。
③外界气温变化的影响
大体混凝土在施工阶段，常受外界气温的影响，混凝土内部温度则是由水泥水化热引起，当气温下降，会大大增加外层混凝土与混凝土内部的温度梯度，产生温差和温度应力，使混凝土产生裂缝。
④混凝土的收缩变形
混凝土中80%的水分要蒸发，只有约20%的水分是水泥硬化所必需的。随着混凝土的陆续干燥而使吸附水逸出，就会出现干燥收缩，而表面干燥收缩快，中心干燥收缩慢。由于表面的干缩受到中心部位混凝土的约束，因而会在表面产生拉应力并导致裂缝。
⑤混凝土的沉陷裂缝
对于体积过大的混凝土，应分层浇筑。在上层混凝土浇筑的过程中，会在混凝土在自重作用下产生沉降。当混凝土初凝到终凝前这段时间内，如果遇到钢筋或模板的连接螺栓等物体时，这种沉降现象就会受到阻挠产生裂缝。
⑥ 施工工艺、操作不规范
混凝土原材料计量误差大，未根据材料含水量及时调整施工配合比，砼运输过程中加水，夏季施工时砂石料未采取降温措施，混凝土入模温度高，振捣不密实，浇筑不合理，混凝土内部形成施工缝。
⑦原材料质量差、配合比设计不合理
混凝土配合比设计不合理，水泥用量大、水灰比大，水泥品种选择不当，原材料级配差，含泥量大。
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5.大体积混凝土裂缝的控制措施
市政隧道是比较特殊的大体积混凝土结构，本工程为明挖暗埋隧道，主要以隧道底板和顶板大体积混凝土结构为裂缝控制对象，针对裂缝形成的原因，以防为主，项目部主要从以下各方面采取措施进行控制：
5.1 施工方法
采用商品混凝土、泵送浇筑，可以准确控制配合比，以保证拌和准确性，并采用木模板，高度重视后期养护。
5.2 优化混凝土配合比
5.2.1本工程混凝土为C30P8抗渗混凝土，施工时间为2015年1月至11月，气温变化较大。在施工前对混凝土配合比设计时考虑充分利用混凝土的中后期强度，尽可能减少水泥用量，优选出低收缩、低水化热、易于施工的最佳配合比用于本工程。
5.2.2把好材料进行关，严格控制原材料的质量。
水泥：选用水化热较低的尖峰牌P.O42.5普通硅酸盐水泥，以降低水泥水化所产生的热量，从而控制大体积混凝土的温度升高
碎石：根据泵送管直径，尽量选用较大粒径碎石，最大不超过31.5mm。控制含泥量≯1%
砂：采用级配良好的中砂，本工程指定使用江西赣江砂。控制含泥量≯1.6%
外加剂：掺加粉煤灰和膨胀剂，经过大量实践证明，掺加粉煤灰对降低水化热，从而降低绝热温升效果尤为明显，其掺用量经试验确定。
5.3 坍落度控制
在浇筑过程中随机抽查混凝土坍落度，严格控制坍落度的上限，不符合要求的坚决退换。
5.4 浇筑与振捣
5.4.1混凝土运输和泵送过程中严禁加水。
5.4.2混凝土浇筑采用两台混凝土泵车同时进行，底板、顶板采用斜面分层浇筑方式，浇筑厚度40~50cm，每处配2~3台插入式振捣器，在初凝前振捣密实，不过振不漏振。为防止时间过长产生施工冷缝，层与层之间间隔不大于混凝土初凝时间。
5.4.3该混凝土工程以20m和30m作为流水施工段，按设计设伸缩缝，为有效预防大体积混凝土浇筑裂缝的出现，且便于连续流水作业，采用分块间隔跳仓法施工，每块的的浇筑顺序为：底板－中间隔墙、侧墙－顶板，底板和顶板每次浇筑量约800~1500m3。
5.4.4混凝土的拌制、运输必须满足连续浇筑施工及尽量降低混凝土出料温度
①夏季浇筑时，混凝土搅拌站砂、石料采取遮阳、降温措施；
②混凝土搅拌车数量必须满足混凝土连续浇筑的要求。
5.4.5在浇筑混凝土过程中，及时清除混凝土表面的泌水
大体积混凝土浇筑过程中，由于混凝土表面泌水现象普遍存在，为保证混凝土浇筑质量，要及时清除混凝土表面的泌水，因为泵送混凝土的水灰比较大，泌水现象也较严重，不及时清除，将会降低混凝土的质量，隧道设纵坡2.94%，有泌水时将由边模排水孔直接排除。
5.4.6二次抹面
可在混凝土终凝前1~2h 进行多次抺压处理，可有效避免：
①混凝土表面水分过快散失出现干缩裂。
②砼收缩过程中由于砼下沉，钢筋、固定架不下沉导致表面产生沉降裂缝。
③控制混凝土表面非结构性细小裂缝的出现和开展，通过“二次法”后可消除表面裂缝及深度裂缝。
5.5砼冬季施工
冬季砼施工，浇筑砼尽可能安排在上午10点开始浇注，砼的入模温度，在任何情况下均不低于5℃，砼分层连续浇筑注，中途不间断。新混凝土在浇注前，宜在横向施工缝处先铺一层厚约15mm并与混凝土灰砂比相同而水灰比略小的水泥砂浆。然后再继续浇注新层混凝土。施工缝处的新浇混凝土要重点捣实。
5.6养护措施
大体积混凝土养护关键是保持适宜的温度和湿度，以便控制混凝土的内外温差，在促进混凝土强度正常发展的同时防止混凝土裂缝的产生和发展。
本工程隧道养护在隧道边坡顶部设置两只15m3水箱，高差18m，采用大功率水泵抽水至水箱内，安排专人养护。在混凝土浇筑完成，达到终凝前，对构筑物采用养护毯进行覆盖。夏季必须保证养护毯潮湿状态，保持混凝土水分不过早蒸发，冬季采用铺设薄膜保温养护。养护时间不少于14天。
木模板的拆除时间根据同养砼试块试验及现场回弹值达到设计值70%后予以拆除。
结论：大体积混凝土的结构裂缝主要是由于混凝土的温度应力及收缩变形引起，经过本工程实践证明选择掺加粉煤灰的低水化热水泥、较洁净的赣江砂，并严格控制水泥用量可有效降低混凝土温度应力和减少混凝土收缩变形，施工中合理的浇筑长度及采用“跳仓法”施工加大了伸缩缝设置的距离。本工程通过对设计、材料、混凝土施工工艺养护条件等各方面进行综合优化管理后，有效的控制了大体积混凝土有害裂缝的发生，确保了工程质量。
参考文献
[1]《大体积混凝土施工规范》GB-50496-2009
[2]《丽州南路延伸工程（城南路—三环线段）施工组织设计》
[3]《工程结构裂缝控制》徐荣年，徐欣磊，中国建筑工业出版社
论文作者:李卫华
论文发表刊物:《防护工程》2017年第35期
论文发表时间:2018/4/11
标签：混凝土论文; 裂缝论文; 体积论文; 水化论文; 温度论文; 隧道论文; 表面论文; 《防护工程》2017年第35期论文;