市政隧道大体积混凝土裂缝成因及防治

摘要：近年来，我国的市政事业发展十分迅猛，加强市政隧道大体积混凝土裂缝成因的研究是十分必要的。本文作者结合多年来的工作经验，对市政隧道大体积混凝土裂缝成因及防治进行了研究，具有重要的参考意义。

关键词：市政隧道；钢筋混凝土；裂缝；措施

中图分类号： U45 文献标识码： A 文章编号：

一、 前言

工程实践证明市政隧道等大体积混凝土结构中钢筋混凝土易出现的裂缝，这种状况会对工程建设带来巨大的经济损失和对人身安全造成威胁，鉴于此笔者根据多年经验主要分析了市政隧道钢筋混凝土裂缝问题，并简要列举了相关治理措施。

所谓大体积混凝土结构指的是：结构尺寸大、水化热引起内部温度大、浇筑量大、施工过程条件复杂等混凝土结构。因国内外对大体积混凝土结构研究较少，因此对大体积混凝土结构没有明确定义。下面对市政隧道裂缝问题做探究。

二、市政隧道钢筋混凝土裂缝产生原因

经过实践研究和计算分析得知市政隧道钢筋混凝土裂缝主要因素有两个。一、混凝土内外温差不同造成的应力和应变。二、结构外部和混凝土质点约束以防止出现应变，但是温度变化范围大时，其防止应力超过了混凝土自身的抗拉强度，从而出现裂缝。在这两种因素下使得市政隧道钢筋混凝土产生了裂缝，那么在这两点基础上对裂缝产生的详细原因进行分析如下：

水泥水化过程的影响

水泥水化过程中要出现热量的散发，但是大体积混凝土由于断面厚度较厚，水泥水化过程散发的热量无法扩散到外部，同时混凝土的导热性能不好。因此水泥水化散发的热量可以引起温度升高，且约束不大。但是时间久了之后弹性模量增高，产生大的拉伸力，但是混凝土内部不能够抵抗这种应力，从而出现裂缝。

外界气温变化的影响

总所周知，市政隧道在施工中外界的气温变化较为明显，在外界气温的影响下，混凝土浇筑温度也随之变化，若外界气温出现大范围变化，那么外层混凝土和内层混凝土的温度梯度加大，这种情况是最不适宜大体积混凝土的。

水热化温度加上浇筑温度再加上结构物散热温度各种温度的叠加形成了混凝土内部温度，而温度的骤变导致的温差变化引起了温度应力。对于混凝土的散热，高温情况下是最不适宜的，因为高温倒是内外温差变小。由于散热的不利最终引起混凝土内部的温度升高，也会产生温度应力。因此，对温度的合理控制，有助于防治混凝土出现裂缝。

温度裂缝变现在约束条件上

外约束和内约束构成了混凝土的约束条件，两者的意义分别是：支座等其他外部条件对混凝土结构的影响；内部温度、质点等因素对混凝土结构的制约影响。上文中提到温度的变化引起混凝土结构出现裂缝，所以工程设计的时候就要考虑约束条件，通过设计来选择适当伸缩缝间距，保证混凝土结构的完整度。

三、市政隧道混凝土结构裂缝的特点

3.1 隧道的底板、侧墙特点

（1）隧道为地下结构，对承载能力的要求严格，对防水、钢筋混凝土控制裂缝收缩有严格要求。

（2）隧道的结构为现浇钢筋混凝土结构，通过温差和收缩变化产生较大作用的约束，以产生裂缝。

（3）混凝土的标高要求严格，壁厚小，收缩引起的变形大，易出现收缩裂缝。

（4）控制裂缝的方法和坝体控制裂缝的方法差异较大。

3.2 隧道墙板出现裂缝的典型状况

（1）裂缝出现部位不均匀，主要裂缝部位为外墙和顶板。

（2）裂缝的方向比较规律，主要方向为垂直于外墙长边方向。

（3）裂缝数量随时间逐渐变多，裂缝随着浇灌后一个月开始出现，呈现逐渐增多趋势。

（4）外墙裂缝变长趋势又下至上，延伸到顶板。

（5）裂缝形状为枣核形。

（6）裂缝的数量随着季节变化而不同。

四、市政隧道钢筋混凝土裂缝控制措施

4.1 隧道结构抗裂设计构造要求

设计中要充分考虑约束应力，要避免截面突变，所以设计平面和立面要合理，同时还要考虑文章中列出的隧道特点，在设计中要符合下列要求：

混凝土的选用标准为中低强度，选择范围为C20至C35，强度为利用后期60天为R60.

混凝土的构造要求除了满足承载力外，还要满足大体积混凝土的施工办法，同时要求钢筋的配置合理，标准为直径小、间距密。

对永久变形缝和竖向施工缝的设置降至最低，设计中要求大体积混凝土结构浇筑快的温升降低、地基的约束降低、控制混凝土裂缝。同时对基础的混凝土结构的强度、结构配筋等提出要求。

截面厚度、箱体基础深度的确定根据使用要求，特别对于侧墙，除了根据要求满足强度规定外，还要考虑箱形结构、环形结构、其他薄壁结构，主要原因是在表面温差、收缩差共同作用下的约束应力和壁的厚度是没有关系的，但是壁的厚度达到了一定程度温差就会变大，反之变小。因此壁厚度不易过薄也不易过厚，厚度适中，还要双层配筋。

4.2 混凝土的配合比

首先、我们知道像隧道这种大体积混凝土结构工程的施工会有浇筑块体在水泥水热化的影响下出现温度升高的状态，所以为了在施工中降低温升的这种状态，同时还要求保证大体积混凝土的强度满足标准，采用的办法是利用混凝土60天后期强度，这样就可以适当的减少水泥用量，从而实现降低温度升高的现象。这里的后期强度的利用，必须提前申请设计单位的允许。其次、从混凝土施工开始的各个环节都要控制在浇筑过后块体的内部温度变化，这就是大体积混凝土结构施工控制的核心部分。主要目的是可以有效的控制浇筑块体温度裂缝。在保证混凝土配合比的设计要求和考虑施工过程中其他因素前提下，要尽可能减少水泥用量，目的是使混凝土绝热升温得以控制，从而实现混凝土浇筑后期内外温差的控制，以及对降温速度的控制。同时避免了后期出现裂缝的维护费用。这是效益最大化的最优办法。

4.3 隧道混凝土的浇筑

目前为止工程上采用的浇筑方法有两种，一种是分层连续浇筑。另一种是推移式连续浇筑。无论哪种浇筑方法都要符合下列规定：

泵送混凝土的情况下，摊铺厚度小于600mm,非泵送混凝土情况下摊铺厚度小于400mm.

两种浇筑方法在应用是保证层间间隔时间缩短，即前层混凝土初凝前后层浇筑结束。且混凝土的初凝时间根据实验确定。

在工程量和浇筑面积均大的情况下，且浇筑能力不足的隧道工程，适宜第二种浇筑法，而第一种浇筑法的应用最为广泛，主要特点是：振捣方便、利用混凝土层面散热等。若出现施工过程的意外可设计施工缝来处理。若采用第一种浇筑方法需要符合以下规定：

浇筑表面的浮浆清除，软弱混凝土层。

前层混凝土浇筑前，对混凝土便面的杂物进行冲洗，保持湿润。

4.4 隧道混凝土的养护

浇筑完成后要根据温控措施对结构进行保温养护，这个环节的作用是为了降低混凝土浇筑块体的内外温差，降低约束力。同时可采用塑料薄膜对施工后的混凝土结构进行覆盖，切记勿采用强制方法实施降温，因为这种情况极易出现裂缝。

五、结语

市政隧道钢筋混凝土裂缝问题不仅仅出在温度变化引起的应力变化，还出在混凝土自身的抵抗变形的能力。而且市政隧道作为基础设施的建设部分相关的工作监测人员要对裂缝问题作出详细的分析，并总结出相关报告，因为钢筋混凝土若出现裂缝不仅影响了承载能力，还影响了隧道的防水能力，严重会造成经济财产损失，甚至出现人身安全的威胁，因此要对发现的裂缝及时的防治和处理，保证工程质量，延长市政隧道的使用年限，对经济效益的最大化和人民人身安全的保障提供有效的支持。

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