二衬混凝土裂缝成因分析、控制与处理

二衬混凝土裂缝成因分析、控制与处理

地铁施工中，二次衬砌是一道重要的工序。裂缝是大体积混凝土结构较容易出现的质量通病，如何避免裂缝的产生，确保二次衬砌混凝土的质量，使其达到内实外美，是地铁施工面临的一个课题。本文对裂缝的形成原因全面、深入地分析，有针对性的提出防治混凝土裂缝产生的措施。

标签：二衬；混凝土；裂缝；成因；防治措施

裂缝是混凝土板、墙及大体积结构中普遍存在的一种现象，它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响建筑物的承载能力，因此要对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待，采用合理的方法进行处理，并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的发生和发展，保证建筑物和构件的安全和稳定。

1、成因分析

1.1裂缝的类型

1.1.1干缩裂缝

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缩产生变形，由于受到围岩和模板的约束.变形产生应力，当应力值超过混凝土的抗拉强度时.就会出现干缩裂缝。混凝土是粗集料、细集料、水泥石、水和气体所组成的非均质堆聚结构。混凝土混合料在不同温湿度条件下凝结硬化，并同时产生体积变形。粗骨料的干燥和冷却收缩大，细骨料的干燥和冷却收缩小，同时水泥石和集料之间相互粘结而约束，由于变形而产生微裂缝。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。

1.1.2温度裂缝

水泥水化过程中产生大量的热量而使混凝土内部温度升高，在浇筑温度的基础上，通常升高35℃左右。如果按着我国施工验收规范规定浇筑温度为28℃则可使混凝土内部温度达到65℃左右。水泥水化热在1～3天可放出热量的50%，由于热量的传递、积存，混凝土内部的最高温度大约发生在浇筑后的3～5天，因为混凝土内部和表面的散热条件不同，所以形成混凝土内外温差较大，形成温度梯度，造成温度变形和温度应力。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。

1.1.3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，基底产生不均匀沉降；

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。

1.1.4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.在原混凝土表面浇筑混凝土.混凝土接茬间出现裂缝。

1.2裂缝形成的原因分析

混凝土裂缝形成的原因复杂。施工不规范造成混凝土裂缝比较大。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。

（2）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。

（3）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。

（4）采用整体式钢模板台车施工，混凝土浇筑时不振捣或漏振，混凝土均質性差。

1.3混凝土裂缝的治理

混凝土作为多组材料组成的脆性材料，裂缝的存在是客观的。作为施工单位应加强衬砌混凝土的施工管理.避免或减少混凝土裂缝的产生。

1.3.1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，这种裂缝是无害裂缝，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。

1.3.2贯通性裂缝

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，在槽内底缝每隔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。用清水沖洗干净槽内的杂物及粉

尘，在孔内插入中10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。裂缝表面用刮抹料和调色料处理。

1.3.3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.必须进行防水和地层加固处理。沿裂缝两侧注浆，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。

1.4预防混凝土裂缝的措施

1.4.1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。

1.4.2把好材料进场关.严格控制原材料的质量和技术标准。

1.4.3严格混凝土施工工艺

a.提高钻眼技术水平，优化钻爆参数，提高光面爆破效果，加强隧道开挖断面检测，严格控制超欠挖，为衬砌施工创造良好的条件。

b.二次衬砌施作时间.应在围岩和初期支护变形基本稳定时进行。当围岩变形较大、流变特性明显.需提前进行二次衬砌时.必须对初期支护或衬砌结构进行加强。

c.混凝土的拌合

①严格按施工配料单计量，定期检查校正计量装置。加强砂石料含水率检测.及时调整拌合用水量。混凝土在满足规范要求的前提下，还要满足施工需要和和易性，尽量减小出机坍落度、降低砂率、严格控制骨料的含泥量、掺加优质粉煤灰等混合材料。添加抗裂减水剂可以改善水泥浆的稠度，减少混凝土泌水和沉缩变形。提高水泥浆与骨料的粘结力，提高混凝土抗裂性能。

②控制混凝土的入模温度。夏季施工时，尽量安排在夜间浇筑混凝土。

d.混凝土的灌注

①混凝土运输和泵送中严禁加水。混凝土灌注时严格控制坍落度。

②适当放慢灌注速度，两侧边墙对称分层灌注，到墙、拱交界处停1h～1.5h.待边墙混凝土下沉稳定后.再灌注拱部混凝土。

③混凝土灌注过程中必须振捣，提高混凝土的密实度和均质性。

e.混凝土的脱模、养护

①混凝土拆模时间（正常气温条件下）宜在混凝土浇筑后不宜少于3天。混凝土浇筑后，也就是混凝土达到终凝后及时养生，可在模板上浇水来控制混凝土所产生的水化热，可降低混凝土内外温差所造成的温度梯度而产生的温度应力。混凝土拆模时的强度必须符合设计或规范要求。

②加强混凝土结构的后期混凝土湿养护，养护时间不宜少于14天。