市政隧道施工中大体积混凝土裂缝控制研究.pdf

第4 3 卷第7 期 2 0 1 6 z 7 月 市政 工程 M u n i c i p a l En g i n e e r i n g 建筑技术开发 Bu i l d in g T e c h n o l o g y De v e l o p me n t 市政隧道施工中大体积混凝土裂缝控制研究 高枫 局枫 ( 广东华隧建设股份有限公司，广州 5 1 0 0 0 0 ) 摘要 根据实际的施工经验，大体积混凝土在施工和使用过程 中很容易出现裂缝，会给工程造成重大的安全隐患。针对 市政隧道的大体积混凝土施工过程 中导致裂缝出现的主要原因，简单研 究如何有效控制大体积混凝土裂缝问题。 关键词 隧道工程 ；大体积混凝土 ： 控制温度 中图分类号 U 4 5 5 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 1 - 5 2 3 X ( 2 0 1 6 )0 7 0 0 8 4 - 0 2 S t u d y o n Co n t r o l o f La r g e Vo l u me Co n c r e t e Cr a c k s i n Co n s t r uc t i o n o f M uni c i pa l Tu nne l Ga oFe n g A b s t r a c t Ac c o r d in g t o t h e a c t u a l c o n s t r u c t i o n e x p e ri e n c e ，th e l a r g e v o l u me o f c o n c r e t e i n t h e c o n s t r u c t i o n a n d u s e p r o c e s s i s v e r y e a s y t o c roc k ，w i l l g i v e the p r o j e c t a ma j o r s e c u r i t y r i s k I nt h i s p a p e r ，t h e ma i n c a u s e s o f the c r a c k s inthe c o n s t r u c t i o n p r o c e s s o f th e l a r g e v o l u me c o n c r e t e i n mu n i c i p a l t u n n e l ， the s i mp l e s tud y o f h o w t o e ffe c t i v e l y c o n t r o l the m a s s c o n c r e t e c r a c k s K e y wo r d s t u n n e l e n g i n e e r i n g； ma s s c o n c r e t e； t e m p e r a t u r e c o n t r o l 1 大体积混凝土简介 作为建筑结构的主要材料，混凝土或者钢筋混凝土的作 用越来越重要，作为承重、基础或者是转换层的建筑材料， 大体积混凝土 已在我国广泛推广和应用。不同国家对大体积 混凝土都有着不 同的定义，我国对大体积混凝土的定义是当 混凝土基础边长大于2 0 m，厚度大于l m，体积大于4 0 0 m 的 现浇混凝土结构，就属于大体积混凝土。尽管我国对于大体 积混凝土进行了简单的规定和简介，但实际上，国内外对于 大体积混凝土并没有一个明确的定义。但是总的来说，大体 积混凝土都具有一个特点，那就是结构尺寸比较大，当发生 水化反应时，热量导致混凝土结构 内部的温度较大，与外界 气温的温差最高可超过2 5 。所 以在施工时，必须要做好 温度控制 工作，避免大体积混凝土结构因温度变化而引起 开裂。 2 大体积混凝土的特征 最早把大体积混凝土应用到市政隧道工程中的是水利水 电工程。在 1 9 世纪3 0 年代，美国所建的某重力坝，其混凝土 浇筑量高达2 5 0 万 m ，一直至今，重力坝的坝体都没有出现 裂缝。而我国所建的三峡大坝，在大体积混凝土的应用方面 同样也取得了一定的成效。大体积混凝土在进行施工时，其 物理性质、化学反应以及所需特别注意的事项和普通的混凝 土是不同的，加上市政隧道建设工程的作用和一般大型建筑 建设项目不同，也会导致大体积混凝土施工技术的改变。 一 般来说，大体积混凝土和普通的混凝土相比，后者的 块体较厚，而前者的混凝土设计强度较高，水泥用量大，进 行整体性浇筑时，对于浇筑的连续性要求较高。此外，在工 程规模、结构形式、配筋构造 以及负荷情况等各方面都存在 着极大的差异。 3 大体积混凝土出现裂缝的主要原因 某隧道为两孔双向六车道隧道，隧道结构净宽1 2 7 5 m，标 准横断面采用单箱双室折板式结构，每仓混凝土浇筑按1 5 m划 分，主体混凝土为 C 3 5 P 8 ，隧道防水等级为二级。隧道总长 1 6 0 0 m，结构尺寸为顶板最大厚9 0 0 mm，底板最大厚 1 1 0 0 1T lI n ， 侧墙厚 1 1 0 0 mm。在进行该工程项 目施工时，大体积混凝土 结构出现裂缝的主要有以下原因。 收稿 日期 ： 2 0 1 6 _ J o 3 _ o 9 作者简介 ： 高枫 ( 1 9 8 4 一) ，男，湖北孝感人，工程师，主要研究方 向为轨道交通工程。 8 4 3 1 水化过程热量影响 水泥在水化过程中会产生较多的热量，但是大体积预拌 混凝土 由于断面厚度较大，加上预拌混凝土的导热性能较差， 导致热量在散发时难以扩散到外部，导致大体积混凝土内部 温度升高。当这种情况持续时间不断增加时，大体积混凝 的弹性模量会变大，令混凝土内部产生大拉伸力，由于混凝 土 内部不能抵抗这种拉伸应力，导致大体积混凝土结构出现 裂缝 。 3 2 外界环境气温影响 市政隧道施工项 目一般建设在群山之中，施工环境的昼 夜温差变化较大，当外界环境的气温变化较大时，大体积混 凝土的浇筑温度也会随之而发生变化。如果外界气温出现较 大的差异变化，那么混凝土的外层和内层之间的温度梯度加 大，从而导致大体积混凝土结构出现裂缝，所以这种大气环 境下是不合适进行大体积混凝土浇筑工作的。尤其是当水化 过 程 中所产 生的热量 ，加上 浇筑工作 中所产 生的热量 ，再 加 上结构物散热温度这三种温度的叠加，形成 了大体积混凝 f 的内部温度，这种温度的骤变所造成的温差容易引起大体积 混凝土 内部的温度应力。此外，高温情况不利于大体积混凝 土散热，因为高温导致混凝土内外温差变小，无法顺利散热 也会导致大体积混凝土内部温度的升高， 产生温度应力。所以， 对大体积混凝土内部温度的合理控制，能有效控制混凝士裂 缝 的出现 。 3 3 外部和 内部的约束条件 大体积混凝土构件的外部约束和内部约束共同构成 了混 凝土的约束条件，外部约束条件是指混凝士的支座等其他外 部条件对大体积混凝土结构的影响，而内部约束条件是指人 体积混凝土的内部温度、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会导致大体积混凝土结构出现裂 缝，所 以工程设计时就要考虑约束条件，通过设计来选择适 当伸缩缝间距，保证大体积混凝土结构的完整度。 4 大体 积混凝土在市 政隧道施工中的要点 4 1 准确完成选材和配比工作 水泥的种类和水灰 比的比例都会直接影响在配比过程中， 因此，在选择水泥种类时要谨慎细心。一般地，在进行大体 积混凝土选材时，大多会选择热度适中的硅酸盐水泥，或者 在硅酸盐水泥中加入适当的粉煤灰，因为适 当份量的粉煤灰 可提高大体积混凝土的后期强度。正确选材才能防止水泥在 进行配 比时有较大的绝热升温。而在进行配比工作时，尽可 建筑技术开发 Bu i l d i n g T e c h n o l o g y De v e l o p me n t 市政工程 M u n i c ipa l En g i n e e r i ng 第4 3 卷第7 期 2 0 1 6 年7 月 能正确计算合适 的水灰比，尽量避免再添加额外减水剂等， 可有效预防裂缝出现。 4 2正确 进行 浇筑 工 作 尽管大体积混凝土工程和一般混凝土工程施工工序相似， 但两者存在一定差异。因此，在施工过程中不可单凭施工人 员的经验进行施工，而是应对施工场地等外界各种因素进行 详细分析，加上相应的准确、科学计算，正确选择大体积混 凝土浇筑方式。一般在进行大体积混凝土浇筑工作时，会选 择推移连续浇筑法，或连续分层浇筑法进行浇筑工作 。而在 进行浇筑过程中，若选择泵送 的方法进行浇筑，那么混凝土 摊铺的厚度应小于6 0 c m，如不是选用泵送方式，大体积混凝 土摊铺 的厚度 不超 过4 0 c m。如选 用连 续分层浇 筑法进 行浇筑 时，要注意必须在前一层摊铺的混凝土初凝前进行下一层的 浇筑工作，并且要尽可能缩短每一层之间的间隔时间，及时 除去每层混凝土表面多余的水分，否则将影响施工的质量。 4 3 科学、合理控制混凝土温度 由于大体积混凝土易因温度变化出现裂缝，所以需对大体 积混凝土的温度进行科学、合理控制。混凝土经振捣后，其 表面下1 0 c m 的温度为浇筑温度。浇筑温度越低，越有利于工 作人员控制混凝土 内、外部温差。大体积混凝土从塑性状态 转化成弹性状态时， 温差越大， 出现裂缝现象的几率就会增加。 在大体积混凝土的施工过程中，浇筑温度每降低6 ，混凝土 的温升值就会减少 3 。在我国，降低大体积混凝土浇筑温度 ( 上接 第6 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5 结束 语 施工队伍要明白大体积混凝土和普通混凝土存在一定差 异 ，在进 行施 工时要 进行 详细分析 和计 算 。而 对大体 积混凝 土来说，裂缝是致命伤，混凝土出现裂缝，将会直接影响到 市政隧道的施工质量和实际使用情况，甚至会对过往车辆、 驾驶者和乘客及行人的生命财产安全产生极严重的危害，因 此施工队伍一定要熟练把握大体积混凝土在市政隧道工程施 工过程 中的重要技术和要 点，尤其是针对市政隧道施工现场 的实际条件，合理控制大体积混凝土温度，确保大体积混凝 土的施工质量优良，具备应有的稳定性和耐久性。 参考文献 1 曹宝栋 ，朱丽 丽 高层 建筑施工 中大体积 混凝土 的裂缝控制 J 城 市建 筑，2 0 1 4( 6 )：l 1 I - 1 1 2 2 】 高会 晓 ， 宁喜亮 ， 丁一宁 核 电站大体积 混凝土早 龄期裂缝的影响 因素 J l 建筑技术 ， 2 0 1 3 ， 4 4 ( 5 ) ： 3 9 4 3 9 8 工程 的可持续发展。 3 4注 重施 工控 制 随 着 土建工程 规模 的不 断扩大 ，土 建施 工 技术在应 用过 程中注重施工控制已成为发展的必然趋势。例如，对大跨空 间结构屋面的安装疏于控制，其屋面呈波浪状态的可能性就 会加大，使用中漏水的概率也会明显提升，高层建筑中对土 建施工技术疏于控制，会加大水平和立面构件之间出现缝隙 的概 率 等，所 以在 应用 土建 施工技术 的过程 中必须注重 施工 控制，特别是楼层结构较高或深基坑、结构复杂、应用特殊 材料或工艺的建筑结构。在改进技术、升级相关设备的同时 需引进与土建施工技术应用相匹配的控制管理技术，这不仅 是保证土建施工技术作用全面发挥的有效途径，而且对土建 工程整体质量也具有保证作用。 4 结束 语 通 过上述 分析可 发现 ，土建施工 技术 作 为直 接决定建 筑 整体质量和使用性能的重要因素，现阶段已经受到社会各界 的广泛关注，结合现阶段土建施工技术的应用状况，可发现 其仍存在一定的不足，为推动其稳步发展，需要结合其现状 和作用等确定其发展趋势，并稳步推动其落实。 参考文献 1 王金元 ，土建施工技术 的应用及发展趋 势探 究 J 江西建材 ，2 0 1 5 ( 1 )：7 6 2 瞿婷 ，高支 模施 工技术 在土 建施 工中 的应用 J 江 西建材 ，2 0 1 5 ( 1 3)：9l + 97 3 白艳伟 ，土建施工技术 的应用及发展趋 势探究 J 门窗，2 0 1 5 ( 5 ) 9 8 4 】 王斌 ， 龚程 大跨度梁板高支模施工技术 J 建筑技术 ， 2 0 1 4 ， 4 5 ( 8 ) ： 6 9 6 - 6 9 8 5 陈子珉， 对建筑工程土建施工桩基技术的研究思考 J 现代物业( 上 旬刊 ) ，2 0 1 4 ( 8 )：7 8 - 7 9 8 5