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摘要：随着国民经济的发展，山岭地区新建铁路、公路越来越多，隧道工程所占的比例逐步增大。隧道二次衬砌施工普遍采用整体式钢模板台车、泵送混凝土施工工艺，但混凝土硬化过程中产生的各种病害不仅影响了美观，还给工程质量留下了隐患。施工中必须采取合理的工程技术措施，控制和减少混凝土各种病害。本文分析了混凝土病害产生的原因，提出了缓解病害产生的措施并介绍了几种常见的裂缝治理方法。
关键词：隧道；混凝土控制；病害
1 隧道二次衬砌病害成因分析
1.1混凝土外观质量的常见通病
1.1.1蜂窝
混凝土结构局部出现明显的不密实以及大小不一的孔洞。产生的原因有：
（1）混凝土配合比不合理或细骨料、粗骨料、胶凝材料用水量计量不准，造成砂浆少、石子多；
（2）混凝土搅拌时间不够，未拌合均匀，和易性差，振捣不密实；
（3）下料不当或下料过高，未设滑槽、串筒、溜管等辅助器械致使石子集中，造成石子砂浆离析；
（4）混凝土未分层下料，振捣不实，或漏振，或振捣时间不够；
（5）模板缝隙未堵严，水泥浆流失；
（6）对钢筋混凝土衬砌而言，使用的石子粒径过大或坍落度过小。
1.1.2麻面、气孔
混凝土局部表面出现缺浆和许多小凹坑、麻点，形成粗糙面，但无钢筋外露现象。产生的原因有：
（1）模板表面粗糙或粘附水泥浆渣等杂物未清理干净，拆模时混凝土表面被粘坏；
（2）采用组合模板时拼缝不严，局部漏浆；
（3）模板隔离剂涂刷不匀，局部漏刷或失效，混凝土表面与模板粘结造成麻面；
（4）由于振捣不足，气泡未能完全被排出，还有一部分气泡留在模板表面，形成混凝土表面麻点；
（5）混凝土坍落度过大，导致混凝土离析和泌水，多余水份上升至起拱线以下时，受模板所阻而产生大量水泡；
（6）混凝土入仓时倾落高度过大，混凝土下落后，一些砂粒随稀浆溅起落到较高处的模板上，提前结成小硬块，造成混凝土脱模后出现小的坑点。
2 检测情况与分析
2.1 隧道外观情况调查
隧道外观病害检查通常采用目测与检测结合进行，对隧道二次衬砌裂缝采用裂缝测量等措施。对较典型外观缺陷采用拍照的方式进行记录。通过全面检查隧道进、出口处有没有存在较大、较长的斜向裂缝。隧道渗水情况的观察，有裂缝的地方一般存在渗水现象，后期部分裂缝表面会有白色结晶状物质形成。
2.2 隧道断面尺寸检测
隧道断面的检测按100m一检测断面的频率进行，采用激光断面仪对隧道断面进行测量绘制隧道断面图。
2.3 隧道衬砌及衬砌背后质量检查
1、二衬砼强度
二衬砼强度的检测，采用中型回弹法进行检测。通过回弹检测隧道二次衬砌混凝土的强度。
2、衬砌质量检测
对于隧道衬砌厚度、衬砌质量、衬砌内部及衬砌后有无严重空洞等缺陷的检测，采用高频地质雷达仪。
2.4 隧道衬砌内钢筋分布情况检测
通过地质雷达检测分析隧道衬砌内主要钢筋分布情况。
3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70%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占5%左右，其他因素引起的裂缝占10%左右。
3.1施工工艺或现场操作不规范
1、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引起的裂缝。
2、未开展监控量测工作或开展监控量测只是走过场，做给外面人看得，仅凭经验来确定二次衬砌的施作时间，安全可靠性差，围岩沉降造成二次衬砌超设计荷载承受围岩压力引起的裂缝。
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3、混凝土生产时原材料计量误差大，尤其外加剂的掺量随意性大，没有根据细骨料、粗骨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。
3.2对原材料质量控制不合理
水泥品种选择不当，安定性不良，不同批次的水泥混用。粗集料、细集料级配差，含泥量超标，粗集料中石粉含量大，针、片状物过多，影响了水泥与骨料的胶结。配合比设计不合理，水泥用量过多引起的水化热高引起的内外温差大。水胶比不合理以及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。
4预防或缓解混凝土裂缝的措施
4.1提高设计精度
加强工程前期地质工作，为设计提供详尽的工程地质、水文地质勘探资料，提高设计的质量。
4.2 严格控制原材料
通过合理选择原材料和混凝土配合比，降低混凝土的水化热，提高混凝土的抗裂性能。选用热膨胀系数岩石骨料，使拌制的混凝土弹性模量低，极限拉伸值也较大；选用符合规定要求的低热水泥，在配合比设计时，在满足设计强度的前提下，尽可能改善骨料级配，特别要发挥外加剂的作用，最大限度地减小水泥用量，同时降低水灰比。能满足和易性要求的最小用水量，不用过大的坍落度。根据外加剂对混凝土性能的影响，综合考虑多种因素的共同作用，通过试验选择合适的外加剂。
把好材料进场关，严格控制原材料的质量和技术标准。在施工中常见的施工材料有：
1、水泥
水泥应符合现行国家标准《通用硅酸盐水泥》（GB175）的规定。施工现场多使用普通硅酸盐水泥，但应尽量减少单位水泥用量。不同品牌、不同规格、不同批次的水泥不能混用。
2、粗集料
粗集料应符合现行行业标准《公路工程集料试验规程》（JTG E42）的规定。 根据泵送管路的内径，尽可能选用较大粒径的碎石。严格控制含泥量≤1%，针、片状物含量≤15%，粒径以5～31.5mm为宜，最大不超过40mm。
3、细集料
细集料应符合现行行业标准《公路工程集料试验规程》（JTG E42）的规定。采用级配良好的中砂，细度模数应为2.3～3.0，粒径小于0.315mm的颗粒含量所占比例宜为15～20%，严格控制含泥量在3%以内。为方便混凝土的运输、泵送和浇筑，砂率取35%～45%。
4、水
最好选用饮用水。当采用其他水源时，应按国家现行《砼拌合用水标准》（JGJ63）的规定进行检验，PH值应大于4.5。水灰比越大，混凝土的干燥收缩越大。严格控制泵送混凝土的用水量是减少裂缝的根本措施。施工中水灰比选择应合理，混凝土入泵塌落度控制在（12±2）cm。
5、外加剂
外加剂应符合现行国家标准《混凝土外加剂》（GB 8076）的规定。使用的外加剂与水泥、矿物掺合料之间应具有良好的相容性。
6、掺合料
掺合料应保证其产品品质稳定，来料均匀；掺合料应由生产单位专门加工，进行产品检验并出具产品合格证书。推广掺加粉煤灰和膨胀剂的双掺技术，等量替代水泥，以减少水泥用量。对强度等级C25以下的混凝土，粉煤灰掺量一般为水泥用量的10%～15%，膨胀剂掺量为水泥用量的8%～12%，具体掺量需经试验确定。
4.3 严格控制混凝土施工质量
施工中认真执行“三检制”，对包括水胶比、骨料级配、拌和时间、平仓、振捣、初凝等各个环节严格控制，确保原材料符合标准要求，混凝土拌和质量优良，混凝土试件设计龄期保证强度、离差系数等均满足设计要求。采用二次振捣工艺，以提高混凝土的密实度和抗压强度，并采用附着式振捣器振捣，去除浮浆，以减少表面收缩裂缝。均匀浇筑混凝土，施工时充分考虑模板内围绕钢筋和斜面部位的混凝土早期沉淀收缩作用。
4.4 加强施工养护
采取洒水养护和覆盖养护法尽早开始养护，保证混凝土在适宜温度、湿度条件下使硬化过程正常进行，不致由于蒸发变干而引起水化作用失常，发生强度增长受阻、干缩裂缝等有害现象。
总结：
病害的出现不仅影响隧道的使用功能，降低隧道的美观及使用年限，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响隧道的承载能力，而裂缝又是隧道衬砌混凝土结构中一种普遍存在的现象，因此要在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展，保证隧道的结构的稳定性，及交付使用后的安全。
参考文献：
[1]郑立煌.公路隧道病害成因分析与隧道病害管理系统的开发[D].上海同济大学，2005.
[2]方利成等.隧道病害防治图集[M].北京：中国电力出版社，2001.
[3]刘建平.公路隧道施工技术[J].西部探矿工程，2002（06）.
论文作者:屈振瑜
论文发表刊物:《基层建设》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/10
标签：混凝土论文; 隧道论文; 裂缝论文; 病害论文; 骨料论文; 水泥论文; 水灰比论文; 《基层建设》2017年第15期论文;