國內(nèi)外水工隧洞襯砌混凝土未發(fā)生裂縫實例極少，這是因為引起混凝土裂縫的影響因素非常復(fù)雜，客觀誘發(fā)因素很多，裂縫發(fā)生的一些規(guī)律還未完全掌握的原故。北疆某輸水隧洞工程混凝土襯砌施工，從減少單位體積水泥用量，降低混凝土絕熱溫升和盡量控制周邊圍巖平整度出發(fā)，結(jié)合加強施工過程質(zhì)量管理，提高混凝土拌和物的均勻性，終于實現(xiàn)了長1.7km的水工隧洞工程混凝土未發(fā)生一條裂縫的較好效果。
【關(guān)鍵詞】 混凝土裂縫；混凝土配合比；周邊圍巖表面平整度
北疆某輸水隧洞是北疆某地區(qū)一大型灌溉輸水工程的主要建筑物之一，洞身長1705m，斷面型式為城門洞式邊墻頂拱反弧底板，隧洞洞身襯砌分兩次進行：一次臨時支護邊墻頂拱，采用格柵（間距為80cm）掛網(wǎng)噴護
厚180mm的混凝土；二次為永久襯砌：邊墻頂拱為厚40cm的C25鋼筋混凝土，反弧底板厚度60cm。工程自2004年7月開工，2006年7月貫通，10月洞內(nèi)混凝土襯砌全部完成，截止2006年底對隧洞洞身進行全面檢查，未
發(fā)生一條裂縫。
1隧洞主要施工方法與質(zhì)量控制措施
隧洞洞身通過由砂礫石沉積膠結(jié)而成的淺山坡，隧洞埋深40～70m，砂礫石膠結(jié)較差，局部還含有砂鏡體，圍巖地質(zhì)條件差，無地下水溢出。隧洞工程按軟巖隧洞設(shè)計，要求采用新奧法施工。
1.1洞身開挖與一次臨時支護。由于隧洞所通過的巖層為砂礫石弱膠結(jié)的軟弱巖層，洞身開挖不適合采用鉆爆法施工。主要是因為在砂礫石中鉆孔的成孔率差，爆破可能引起邊墻頂拱塌坍，造成大面積超挖，施工單位
經(jīng)過反復(fù)研究，并借鑒其他軟巖隧洞的開挖施工方法，選定由風(fēng)鎬鑿削的方法將巖撐子面巖體頂拱沿圍巖周邊先鑿除寬800～1000mm的半環(huán)形深1000mm的槽，頂模鑿槽完成后繼續(xù)向下沿兩側(cè)鑿?fù)谶厜χ翂�，使洞�?/div>
砂礫石體與周邊圍巖分離，然后用挖掘機挖除中心體，底部反弧預(yù)留300～500mm保護層，每循環(huán)進尺原則上按設(shè)計格柵間距（800mm）控制，根據(jù)圍巖砂礫石膠結(jié)情況進行調(diào)整，最小距離400mm，最大間距
1000mm。一次臨時支護緊跟開挖撐子面進行，當(dāng)洞身中心體砂礫石挖除后，立即安裝格柵（格柵中3Φ18作骨架，用Φ8每500mm一個焊點將骨架連成設(shè)計圖規(guī)定的形狀），格柵安裝就位并經(jīng)檢查合格后，焊接Φ14掛網(wǎng)鋼筋，最后噴射180mm厚一次支護混凝土。整條隧洞基本上是按周邊鑿槽——開挖中心體——格柵安裝——掛網(wǎng)焊接——噴射混凝土為——循環(huán)進行開挖與——次臨時支護施工。
1.2二次永久性鋼筋混凝土襯砌施工。二次永久性襯砌時間是由洞身收斂監(jiān)測控制，當(dāng)洞身一次支護收斂變形基本穩(wěn)定后（收斂變形完成90%以上），才開始進行洞身二次永久性襯砌。二次永久性襯砌采用鋼模臺車先
邊墻頂拱，后澆底板反弧混凝土，這樣安排施工可加快施工進度，當(dāng)每年快進入冬季時，停止開挖與一次支護，準(zhǔn)備二次永久襯砌，邊墻頂拱基本上做到年底停止施工時，將洞內(nèi)已開挖與一次支護的洞段全部襯砌完成，這
種施工安排可減少洞內(nèi)施工的干擾，加快施工進度。
1.3混凝土配合比的選擇。為盡量降低水泥水化熱，從而降低混凝土的絕熱溫升，混凝土所用水泥采用當(dāng)?shù)禺a(chǎn)32.5#普通硅酸鹽水泥，每方混凝土中摻加總膠凝材料的30%的優(yōu)質(zhì)粉煤灰代替水泥。這不但達到了減少水
泥用量的目的，還改善了混凝土的和易性，使拌制的混凝土易于施工。砂石骨料使用當(dāng)?shù)匮睾优_地沖積的砂礫石加工篩分而成。C25二襯混凝土每立方水泥用量197kg，粉煤灰摻量84kg，砂率35%�；炷僚浜媳却_定
后，經(jīng)現(xiàn)場試拌，各項指標(biāo)均滿足混凝土配合比設(shè)計要求后，才用于工程。在每倉混凝土拌制前，根據(jù)對砂石骨料的含水率、超遜徑檢測結(jié)果進行調(diào)整出具體施工配合比，按此配合比拌制混凝土。
1.4圍巖和一次臨時支護表面平整度控制。由于洞身開挖沒有采用鉆爆法，而是采用人工風(fēng)鎬鑿槽的辦法，小心地鑿除周邊砂礫石，這就保證了周邊圍巖的平整度，經(jīng)檢驗，周邊砂礫石圍巖表面不平整最大相差小于
100mm，開挖后圍巖比采用鉆爆法開挖硬巖的平整度好很多，從而確保了一次臨時支護噴射混凝土厚度的均勻性。一次臨時支護噴射的混凝土表面做到盡量平整，除格柵處略有外凸外，噴射混凝土經(jīng)檢測表面不平整相差
最大＼<50mm。
2隧洞襯砌混凝土未出現(xiàn)裂縫的原因分析
引起混凝土裂縫產(chǎn)生的原因很多，但裂縫產(chǎn)生的主要因素還是混凝土水泥水化產(chǎn)生的熱量引起混凝土體積膨脹，隨著混凝土中水泥水化的不斷完成，混凝土內(nèi)部溫度逐漸升到最高點，隨后溫度逐漸緩慢下降，這一過程
混凝土體積先膨脹而后收縮，當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)物受到外界約束時，混凝土在受約束區(qū)產(chǎn)生拉力，而當(dāng)拉力大于混凝土當(dāng)時本身具有的拉應(yīng)力時，混凝土便被拉裂，產(chǎn)生裂縫。
另外，混凝土結(jié)構(gòu)物澆筑拆模過早，表面與大氣接觸，當(dāng)氣溫驟降，混凝土表面溫度也隨之降低，混凝土表面與內(nèi)部出現(xiàn)溫差，產(chǎn)生溫度應(yīng)力，當(dāng)溫度應(yīng)力大于混凝土自身的抗拉應(yīng)力時，混凝土也會被拉開，產(chǎn)生裂
縫。
上述兩種混凝土裂縫發(fā)生時間較早，一般在混凝土澆筑后7～10天產(chǎn)生，最長也不過20天，而混凝土內(nèi)部溫度（絕熱溫升引起的溫度升高）在7天左右達到最高，同時混凝土結(jié)構(gòu)物拆模后與大氣或周圍界質(zhì)相接，兩者
之間有一定溫差（一般地低溫季節(jié)，外界溫度低于混凝土內(nèi)部），混凝土內(nèi)部溫度逐漸釋放，如果釋放過快，就會造成混凝土體內(nèi)外溫度梯度過大，而產(chǎn)生溫度應(yīng)力，引起混凝土表面開裂。該隧洞工程施工過程，針對上述
混凝土裂縫產(chǎn)生主要原因分析出發(fā)，采取了以下技術(shù)措施：
首先，優(yōu)選混凝土配合比，在混凝土配合比設(shè)計時充分考慮，既要滿足設(shè)計各項指標(biāo)，又有利于施工等條件，經(jīng)反復(fù)試驗選定水化熱較低的32.5#普通硅酸鹽水泥，同時摻合30%的優(yōu)質(zhì)粉煤灰代替水泥，大量降低水泥
用量，達到降低混凝土水化熱從而削減了絕熱溫升峰值，使混凝土在凝結(jié)硬化過程中內(nèi)部溫升降低。
其次，由于洞身巖面開挖方法采用了風(fēng)鎬鑿除的辦法，使圍巖表面平整度提高，加之一次臨時支護進一步改善了二襯周邊界質(zhì)的平整度，使二襯混凝土澆筑后周邊界質(zhì)對其約束較均勻，在約束區(qū)內(nèi)就不會出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象。因為水工隧洞混凝土襯砌裂縫一般都是從混凝土襯砌厚度突變處開始（襯砌斷面突變引起收縮應(yīng)力集中），硬巖隧洞襯砌混凝土裂縫多于軟巖隧洞襯砌混凝土，主要就是由于硬巖采用鉆爆法開挖，圍巖起伏不平相差
較大，混凝土收縮時在襯砌厚度突變處產(chǎn)生應(yīng)力集中，而引發(fā)混凝土裂縫。
3結(jié)束語
如果在水工隧洞施工過程采取以下措施，可以防止襯砌混凝土裂縫產(chǎn)生，或者少出現(xiàn)裂縫：①優(yōu)化混凝土配合比：在配合比設(shè)計值時，既要充分考慮到混凝土的各項指標(biāo)滿足設(shè)計要求，利于施工，又要盡可能地降低混
凝土中水化熱，從而達到降低混凝土內(nèi)部絕熱溫升；②對隧洞襯砌周邊表面平整度采取措施改變，避免圍巖對結(jié)構(gòu)混泥土的約束產(chǎn)生應(yīng)力集中，拉裂襯砌混凝土；③如果隧洞工程施工周期長，需要停工越冬，應(yīng)在停工時在
隧洞進出口進行封閉，避免冬季穿堂風(fēng)，將寒氣帶入洞內(nèi)，降低襯砌混凝土表面溫度，引起混凝土內(nèi)外溫差過大。
采取以上三項技術(shù)措施，可以減少水工隧洞襯砌混凝土的裂縫，甚至不裂縫。北疆某隧洞襯砌混凝土未裂縫就是一很好例證
