隧道水泥混凝土路面裂縫原因分析及處治研究

　　為了分析水泥混凝土路面的力學(xué)響應(yīng)，找出混凝土路面開裂的原因，需要深入了解路面的施工情況，鉆孔取芯是調(diào)查路面施工情況比較常用和有效的方法。

 

　　取芯目的和方法。為了進(jìn)一步直觀地了解隧道水泥混凝土路面使用現(xiàn)狀，為路面破壞成因分析提供依據(jù)，對(duì)典型路段進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)取芯。取芯機(jī)鉆頭內(nèi)徑為100mm，能取芯樣最大長度為150cm，根據(jù)隧道的路面結(jié)構(gòu)，能滿足芯樣取透基層的要求。

 

　　現(xiàn)場(chǎng)取芯的主要目的包括了解芯樣完整性；了解水泥混凝土板的厚度和強(qiáng)度狀況；了解典型病害處混凝土板破壞情況；了解混凝土板下的基層狀況。

 

　　1.根據(jù)取芯目的確定取芯位置，對(duì)于破壞板可同時(shí)取2個(gè)芯，一個(gè)取在開裂處觀測(cè)裂縫狀況，另一個(gè)取在裂縫附近表面無縫處，取出芯樣檢測(cè)其強(qiáng)度狀況。

 

　　2.為了查找是否存在切縫時(shí)間不及時(shí)的原因，在縱向切縫和橫向切縫處進(jìn)行了取芯，看切縫處是否預(yù)裂。

 

　　3.用取芯機(jī)將芯樣取出，主要考察芯樣完整性、板的狀況和基層狀況。具體包括面層混凝土質(zhì)量如何，芯樣厚度是否達(dá)到要求，基層是否完整等。

 

　　取芯結(jié)果分析。取透基層的芯樣共3個(gè)(見圖一)，將取出的芯樣狀況與路面板表面狀況比較，可得到以下結(jié)論:

 

　�。�1）部分發(fā)生斷裂的水泥混凝土板，板表面質(zhì)量較差。

 

　�。�2）基層成型狀況與板塊斷裂與否沒有明顯的相關(guān)性，部分?jǐn)嗔寻逑碌幕鶎油暾�，而表面無破損板下基層也有松散的情況。

 

　　（3）縱向開裂位置取芯結(jié)果顯示，基層是開裂的。

 

　�。�4）施工單位沒有按設(shè)計(jì)要求在面層與基層之間設(shè)置0.6cm厚熱灑改性瀝青撒布瓜米石滑動(dòng)封層。

 

　　隧道水泥混凝土路面產(chǎn)生裂縫的過程比較復(fù)雜。從本項(xiàng)目情況來看，與以下幾個(gè)環(huán)節(jié)都有著一定的關(guān)系。

 

　　存在切縫不及時(shí)的現(xiàn)象。切縫施工主要是要把握好切縫的時(shí)間。新建橫向縮縫鋸縫分兩次進(jìn)行，要嚴(yán)格控制第一次鋸縫時(shí)間，第一次橫向縮縫頂部應(yīng)鋸切槽口深度為設(shè)計(jì)縫深的2/3，寬度為3mm；第二次鋸縫寬度為5mm，深度達(dá)到設(shè)計(jì)深度。切縫時(shí)間采用度時(shí)積來控制，一般切縫時(shí)間的度時(shí)積在200℃h，最遲切縫時(shí)間不得超過24h。

 

　　根據(jù)施工記錄顯示，現(xiàn)場(chǎng)工人施工順序是先進(jìn)行橫向切縫，然后再進(jìn)行縱向切縫，但是由于切縫機(jī)偏少、切縫作業(yè)不連續(xù)等原因，大部分橫向切縫時(shí)間比較及時(shí)，而大部分縱向切縫時(shí)間比較滯后，為了進(jìn)一步進(jìn)行驗(yàn)證，分別在出現(xiàn)縱向開裂的路段縱向切縫處（切縫不及時(shí)）和橫向切縫處（切縫及時(shí)）進(jìn)行了取芯，其中縱向切縫處取了4個(gè)芯樣，結(jié)果顯示縱向切縫處混凝土板均沒有預(yù)裂，橫向切縫處取芯1個(gè)，結(jié)果顯示橫向切縫處混凝土板預(yù)裂，由此說明切縫及時(shí)會(huì)在混凝土板切縫處產(chǎn)生預(yù)裂,見圖二。

 

　　下承層存在缺陷�；鶎印⒌撞炕鶐r存在松散現(xiàn)象，同時(shí)基層縱向施工縫與面層縱向裂縫較為吻合，基層狀況與原設(shè)計(jì)情況差異較大，基底滲水嚴(yán)重，加上基層存在開槽排水處理的現(xiàn)象，在車輛荷載的作用下，加速了縱向裂縫的形成。

 

　　沒按要求設(shè)置滑動(dòng)封層�；炷�土板和基層的連接狀況不同，會(huì)使板內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力狀況有所不同，沒有按設(shè)計(jì)要求在面層與基層之間設(shè)置0.6cm厚熱灑改性瀝青撒布瓜米石滑動(dòng)封層，給隧道水泥混凝土路面留下了質(zhì)量隱患。

 

　　水泥混凝土的養(yǎng)護(hù)不到位�；炷�土的養(yǎng)護(hù)對(duì)其早期強(qiáng)度增長和防止收縮裂縫極為重要。目前普遍存在忽視混凝土養(yǎng)生的現(xiàn)象，促使溫縮裂縫和干縮裂縫的發(fā)育，造成隧道水泥混凝土路面過早出現(xiàn)裂縫。隧道路面混凝土澆筑后，逐漸開始凝結(jié)硬化。當(dāng)空氣中相對(duì)濕度較小時(shí)，混凝土中水分就會(huì)不斷地被蒸發(fā)掉，造成混凝土由表到里逐漸失水，出現(xiàn)干縮裂縫；而水泥水化熱引起的溫度變化隨混凝土的齡期按指數(shù)關(guān)系增長，一般在3～6天達(dá)到最高溫度。隨著齡期的增長，彈性模量的增高，對(duì)混凝土內(nèi)部降溫收縮的約束也愈來愈大，以至產(chǎn)生了很大的拉應(yīng)力，當(dāng)混凝土抗拉強(qiáng)度不足以抵抗這種拉應(yīng)力時(shí)，便開始出現(xiàn)溫縮裂縫。

 

　　干濕變化較大。出現(xiàn)縱向裂縫的路段地下水較為豐富，隧道內(nèi)干濕變化比較大可能也是加速縱向開裂的原因之一。

 

　　目前,水泥混凝土路面裂縫修補(bǔ)的主要方式有化學(xué)壓力灌漿表面處理法、填充密實(shí)法等。結(jié)合本項(xiàng)目的實(shí)際情況，采納了如下措施及建議：

 

　　1.根據(jù)合同要求，混凝土的斷板塊數(shù)要求為0,裂縫位置均應(yīng)整塊板進(jìn)行更換處理。

 

　　2.換板時(shí)發(fā)現(xiàn)A1號(hào)隧道水泥混凝土路面返工路段左幅K36+020、A3號(hào)隧道左幅K38+445、K38+925、K39+055、K39+190附近基底滲水較多，抽檢最大水深達(dá)28cm，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)滲漏情況，綜合分析論證，采用以引為主的方法處理該滲漏水問題，方案具體如下：對(duì)于路面基層施工縫有滲漏水部位，沿路面基層施工縫走向，鑿開寬150mm、深200mm的矩形槽；矩形槽底按路面橫坡引至隧道低側(cè)的縱向暗溝，槽內(nèi)埋設(shè)φ100HDPE雙壁打孔波紋管；HDPE管打孔大小Φ3＠30mm，環(huán)向范圍270度，要求機(jī)械打孔及外裹無紡?fù)凉げ�，以防淤塞；在槽中�?0mm-20mm的潔凈碎石填筑至盲管兩邊并埋住盲管，上方用無紡布通長覆蓋、水泥膠封閉，再用細(xì)石混凝土與路面基層面找平。

 

　　3.加強(qiáng)對(duì)未施工水泥混凝土面層的下承層檢查，對(duì)不符合要求的基層應(yīng)返工處理。

 

　　4.加強(qiáng)對(duì)水泥混凝土路面切縫的管理，加大投入，及時(shí)對(duì)水泥路面進(jìn)行縱橫向切縫。

 

　　5.對(duì)下承層工作進(jìn)行徹底清理，確保施工程質(zhì)量。

 

　　6.督促施工單位完善質(zhì)量保證體系,落實(shí)質(zhì)量責(zé)任制,按照規(guī)定要求加強(qiáng)對(duì)原材料、實(shí)體工程質(zhì)量的自檢工作；嚴(yán)格各工序質(zhì)量檢查，按設(shè)計(jì)要求在面層與基層之間設(shè)置0.6cm厚熱灑改性瀝青撒布瓜米石滑動(dòng)封層，對(duì)關(guān)鍵工序制定有效的質(zhì)保措施，嚴(yán)格按批準(zhǔn)的施工方案施工。

 

　　經(jīng)過對(duì)隧道水泥混凝土路面質(zhì)量問題進(jìn)行分析并采取相應(yīng)的控制措施后，該高速公路隧道水泥混凝土路面沒有再發(fā)生類似的裂縫現(xiàn)象，說明該控制措施能較好地解決隧道水泥混凝土路面裂縫問題。