混凝土施工技术在隧道施工中的应用

谭雄伟

摘要：随着我国经济的发展，交通网络建设正处于日新月异的高度，隧道工程遍布全国大部分地区。大体积混凝土工程不再局限于水利、水电和房屋建设项目。单一结构形式的隧道也面临着大体积混凝土质量控制的挑战。作为承重结构的混凝土工程，在发生病害或损坏后，返工、拆除和重新浇筑的经济和时间成本都很高，同时也面临着严重的安全风险。因此，对混凝土特别是大体积混凝土裂缝控制的研究具有重要意义。

关键词：混凝土;施工技术;隧道施工;应用

某隧道出口明挖段JDK15+165～JDK15+740位于機场跑道下方，由于方案变动致使明洞上方将新增10～40m的填方。应对此种情况设计了1.6m外衬+0.4m内衬的Ⅴs型衬砌结构的方案，隧道结构宽17.50m，高14.03m。

1隧道混凝土裂缝产生原因分析

1.1结构性裂缝

在隧道施工过程中，混凝土会出现相应的裂缝。裂缝产生的原因涉及很多问题，包括钢筋难以满足要求、混凝土强度和自身不合格。此类裂缝主要是由于现场施工中使用的混凝土质量不合格，或搅拌加工过程中的操作不符合专业要求造成的。首先，应使用优质混凝土材料。二是加强混凝土现场搅拌和加工规范，允许专业操作人员进行加工。在这种发展中，裂缝的原因是超载作用或地基沉降。

1.2非结构性裂缝

1.2.1收缩裂缝

该裂缝包括化学收缩裂缝、干收缩裂缝和塑性收缩裂缝。由此可见，在隧道施工过程中，混凝土的收缩主要发生在混凝土凝固过程中，会有严重的失水，从而降低混凝土的整体塑性。首先，当隧道施工中的混凝土开始凝固时，体积在变化，内力也会发生很大的变化。因此，混凝土中会出现很大的裂缝。混凝土一旦凝固，也会产生严重的干缩，最终导致表面积逐渐减小;其次，混凝土表面的水分蒸发速度比内部水分快得多。然后，在改变混凝土面积的基础上，内外收缩比例也会失去协调。因此，混凝土表面的张力将高于极限张力，裂缝的可能性将增加。

1.2.2温度裂缝

在隧道施工过程中，温度裂缝产生的根本原因是施工过程中内外温差大，特别是混凝土材料表面温差大。当然产生温差的原因有以下几点：第一，混凝土施工过程中可能存在较强的水化热，内表面温差不大。因此，完工后约三天内可能会出现一些温度裂缝;其次，由于混凝土内部温度可能达到一定的极限，温度会下降，然后达到最低点。在这种情况下，温度的最低点和最高点之间会有很大的差异，这将增加混凝土出现裂缝的概率;最后，如果在模板后拆除混凝土，表面温度可能会逐渐降低，但内部温度不会及时降低，因此会出现裂缝。

1.2.3稳定性裂纹

稳定裂缝实际上是混凝土的裂缝，是由于使用劣质水泥材料造成的，当然也涉及对水泥原材料质量的不合理要求;另外，在水泥材料使用前，各种材料的相应试验根本没有进行，配合比调试也没有做好。主要原因是选用了劣质材料。

2隧道混凝土施工建议措施

2.1需要应用质量较高以及标准高的混凝土材料

一般来说，在隧道施工过程中，所采用的水泥性能需要最大程度地满足相关企业的要求。当然，需要选择低水化和低泌水的水泥材料。因此，应采用材料标准的验收方法要求，石料的最大粒径不得大于4cm，其吸水率不得大于20%左右。还应注意，用水时应选择自来水，并应确定添加剂的含量。最后，应使用高效减水剂进行操作。

2.2施工中需要加强裂缝控制

一般来说，在隧道施工的实际浇筑过程中，需要采取科学有效的方法来控制混凝土的成型温度，以确保混凝土表面温度和内部温度的控制是一致的。合理控制浇筑速度，减少混凝土分段浇筑长度。特别是在高温环境下，有必要对混凝土裂缝进行有效控制。但应注意的是，一旦混凝土浇筑面积较大，也应选择分段浇筑，主要是为了合理控制混凝土浇筑的温度和时间，以减少裂缝的发生概率。要加强对人员的监督，加强人员的规范化操作，减少一些人为因素。在具体施工期间，浇筑方法可降低内外温差和水化热的温升。如果浇注间隔太长，温度可能会引起变化或裂缝，应尽量缩短浇注时间。此外，水化热还可能引起温度和收缩裂缝，这就要求使用化学药剂降低温度，并进行连续施工，将混凝土浇筑温度控制在规定范围内。在实际施工工作中，要综合控制不同类型水泥的水化热值，并做好相应的操作和处理，避免水泥水化热引起的裂缝问题。

2.3需要采取科学有效的施工技术

在大多数施工过程中，经常采用的工艺是泵送混凝土进行施工。在当前混凝土浇筑前，可对材料进行相应检查，确保材料满足泵送要求。此外，还应控制好泵送的运行速度，以确保泵送过程中不会积聚混凝土。在保证地基和模板形状不受影响的前提下，混凝土结构的强度等级应不断提高。混凝土浇筑前，应仔细检查模板安装情况，确保浇筑前模板安装无误。

2.4温度监测和维护措施

温度监测。加强对浇筑体内表面的温度监控，加强保温保湿养护措施，有助于减少内外环境的不均匀热量，使混凝土在养护期间顺利冷却，并提高其结构的均匀性，从而提高其强度和耐久性。混凝土浇筑施工时的温度控制指标应符合下列规定：模板施工时混凝土结构的温升不得超过50℃。衬砌核心混凝土与表面混凝土的温差（不包括混凝土收缩等效温度）不应超过20℃。混凝土浇筑的降温速率不应超过2.0℃/D。拆除保温盖时，表面混凝土与环境的温差不应大于20℃。为保证大体积混凝土浇筑施工的成功，提前做好准备，联系当地气象台站掌握近期气象情况，提前制定特殊气候条件（如高温、暴雨等气温骤升骤降天气）下的施工质量保证措施。

养护措施。大体积混凝土应保温、保湿养护。浇筑后初凝前，立即洒水养护;拆模后及时进行湿养护。还应满足以下要求：设专人负责保温、养护工作，并做好试验记录;保证保湿养护时间不少于14天，混凝土强度应达到设计强度的75%以上。有必要不时检查土工布或其他隔热材料的完整性，以避免混凝土表面干燥。当结构表面温度与环境温度之差不超过20℃时，可完全清除表面覆盖层。在此之前，可根据实际情况逐步去除覆盖层。可用麻布、土工布、草帘等作为保温材料。必要时，可设置保温棚或遮阳降温棚。养护过程中，应监测混凝土结构的内外温差和降温速率。如果试验数据不符合要求的温控指标，应及时安排和改进保温养护方法。

结论

隧道工程的建设不仅可以使人们的生活更加便利，而且可以逐渐减轻交通压力。但是，在实际发展中，对隧道建设的要求仍然比较高。无论是在隧道设计过程中，还是在隧道车站范围内，质量一直是很多人应该关注的问题。本文详细分析了隧道施工过程中的混凝土施工工艺。首先，阐明了裂纹产生的原因。当隧道施工中的混凝土开始凝固时，体积在变化，内力也会发生很大的变化。因此，混凝土中会出现很大的裂缝。混凝土一旦凝固，也会产生严重的干缩，最终导致表面积逐渐减小;然后给出了超声回弹法的基本原理。该方法基于测量的混凝土强度回弹值和隧道表面强度值。结合这些数据，可以分析混凝土强度。在分析中，有必要根据试验结果建立模型图，包括混凝土强度与回弹值之间的关系，并根据模型图推断混凝土强度。最后，提出了隧道混凝土施工应采取的措施，包括采用优质、高标准的混凝土材料，加强施工过程中的裂缝控制，采用科学有效的施工技术。

参考文献：

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[2]王百超.大体积混凝土施工质量控制措施[J].工程技术研究，2019，4（24）：139-141.