摘 要:本文是笔者结合多年工作经验，以及工程案例，主要针对案例中隧道工程大体积混凝土施工技术做出了简要阐述分析，以供参考。
关键词:隧道,大体积混凝土,施工技术
1工程概况
某隧道工程位于某地段，道路总长0.662km，其中隧道部分总长180米，宽度为26.1m，结构形式采用单箱双室矩形结构，隧道高度为5.89m，单室净宽为11.75m，采用明挖顺作法施工。本工程隧道顶板与底板采用100㎝C30防水钢筋混凝土，侧板采用90cm厚C30防水钢筋混凝土，中隔墙采用80cm厚C30防水钢筋混凝土，抗渗等级均为P8由于本工程的底板及顶板结构断面均达到100㎝，属大体积混凝土。
2施工技术方法
2.1施工准备工作
大体积混凝土的施工技术要求比较高，特别在施工中要防止混凝土因水泥水化热引起的温度差产生温度应力裂缝。因此需要从材料选择上、技术措施等有关环节做好充分的准备工作，才能保证隧道底板及顶板大体积混凝土顺利施工。
2.1.1材料选择
(1)水泥:考虑普通水泥水化热较高，特别是应用到大体积混凝土中，大量水泥水化热不易散发，在混凝土内部温度过高，与混凝土表面产生较大的温度差，便混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。当表面拉应力超过早期混凝土抗拉强度时就会产生温度裂缝，因此确定采用水化热比较低的矿渣硅酸盐水泥，标号为425#，通过掺加合适的外加剂可以改善混凝土的性能，提高混凝土的抗渗能力。在设计许可的情况下,掺粉煤灰混凝土设计强度等级的龄期宜为60天或90天。
(2)粗骨料:采用碎石，粒径5-25mm，含泥量不大于1。选用粒径较大、级配良好的石子配制的混凝土，和易性较好，抗压强度较高，同时可以减少用水量及水泥用量，从而使水泥水化热减少，降低混凝土温升。
(3)细骨料:采用中砂，山砂(45%)+人工砂(55%)，平均粒径大于0.5mm，含泥量不大于5。选用平均粒径较大的中、粗砂拌制的混凝土比采用细砂拌制的混凝土可减少用水量10%左右，同时相应减少水泥用量，使水泥水化热减少，降低混凝土温升，并可减少混凝土收缩。
(4)粉煤灰:由于混凝土的浇筑方式为泵送，为了改善混凝土的和易性便于泵送，考虑掺加适量的粉煤灰。按照规范要求，采用矿渣硅酸盐水泥拌制大体积粉煤灰混凝土时，其粉煤灰取代水泥的最大限量为25%。粉煤灰对水化热、改善混凝土和易性有利，但掺加粉煤灰的混凝土早期极限抗拉值均有所降低，对混凝土抗渗抗裂不利，因此粉煤灰的掺量控制在10以内，采用外掺法，即不减少配合比中的水泥用量。按配合比要求计算出每立方米混凝土所掺加粉煤灰量。
2.1.2混凝土配合比
(1)混凝土采用商品混凝土，因此要求混凝土搅拌站根据现场提出的技术要求，提前做好混凝土试配。
(2)混凝土配合比应提高试配确定。按照国家现行《混凝土结构工程施工及验收规范》、《普通混凝土配合比设计规程》及《粉煤灰混凝土应用技术规范》中的有关技术要求进行设计。
(3)粉煤灰采用外掺法时仅在砂料中扣除同体积的砂量。另外应考虑到水泥的供应情况，以满足施工的要求。
2.1.3现场准备工作
(1)钢筋应分段尽快施工完毕，并进行隐蔽工程验收。
(2)将垫层表面标高抄测在墙钢筋上，并作明显标记，供浇筑混凝土时找平用。
(3)浇筑混凝土时预埋的测温管及保温随需的塑料薄膜、草席等应提前准备好。
(4)项目经理部应与建设单位联系好施工用电，以保证混凝土振捣及施工照明用。
(5)管理人员、施工人员、后勤人员、保卫人员等昼夜排班，坚守岗位，各负其责，保证混凝土连续浇灌的顺利进行。
2.1.4大体积混凝土施工
(1)混凝土采用商品混凝土，用混凝土运输车运到现场，采用混凝土输送泵送筑。
(2)钢筋泵车布料杆的长度，划定浇筑区域，每台泵车负责本区域混凝土浇筑。浇筑时先在一个部位进行，直至达到设计标高，混凝土形成扇形向前流动，然后在其坡面上连续浇筑，循序推进。这种浇筑方法能较好的适应泵送工艺，便每车混凝土都浇筑在前一车混凝土形成的坡面上，确保每层混凝土之间的浇筑间歇时间不超过规定的时间。同时可解决频繁移动泵管的间题，也便于浇筑完的部位进行覆盖和保温。
混凝土浇筑应连续进行，间歇时间不得超过6h。即在己浇筑的混凝土表面上插12短插筋，长度1米，间距50mm，呈梅花形布置。
(3)混凝土浇筑时在每台泵车的出灰口处配置3～4台振捣器，因为混凝土的坍落度比较大，在1米厚的底板内可斜向流淌0.8米远左右，2台振捣器主要负责下部斜坡流淌处振捣密实，另外1～2台振捣器主要负责顶部混凝土振捣。
(4)由于混凝土坍落度比较大，会在表面钢筋下部产生水分，或在表层钢筋上部的混凝土产生细小裂缝。为了防止出现这种裂缝，在混凝土初凝前和混凝土预沉后采取二次抹面压实措施。
3混凝土裂缝的原因分析与控制措施
3.1温度裂缝
混凝土材料同样具有热胀冷缩的性质,混凝土硬化初期, 由于水泥水化会放出较多热量, 而混凝土是热的不良导体, 放热缓慢, 这将使混凝土内部产生较大的热膨胀。但是混凝土表面温度散失快,温度下降, 因冷却而收缩, 内部膨胀而外部收缩, 使混凝土表面产生拉应力, 当拉应力大于混凝土抗拉强度极限时, 混凝土表面产生裂缝。温度变形引起的裂缝分为两类: 第一类为内约束裂缝, 这类裂缝是在混凝土结构, 特别是大体积混凝土浇注后, 在硬化期间水泥水化放出大量的水化热, 内部温度不断上升, 而混凝土表面与空气接触由于散热快、温度低, 便产生了内外温度差, 此种温度达到一定程度, 表面相对收缩状态受到内部混凝土相对膨胀状态的约束, 使表面产生很大的拉应力而使表面出现裂缝, 由于引起这种裂缝的温度差在混凝土表面处最大, 深入内部就很快减弱, 因此, 这种裂缝在深入表面较浅表层以下结构内保持完整。第二类为外约束裂缝。早晚温差较大, 在现浇混凝土结构中受到支座约束的板、墙体等混凝土温度降低要收缩, 而它们在支座约束下收缩会受到约束而产生很大的拉应力, 从而产生降温收缩裂缝。
减少和控制温度裂缝的方法可以从控制温度、改进设计和施工操作工艺、改善混凝土性能、减少约束条件等方面入手, 其控制方法如下:
(1) 尽可能选用低水化热的水泥配制混凝土, 或混凝土中添加适当的粉煤灰, 降低水泥用量(保证强度的前提下) 。
(2) 选用良好级配的骨料, 并严格控制砂、石含泥量,水灰比不宜过高, 仔细振捣, 以增强混凝土的密实度和抗拉强度。
(3) 纵长的钢筋混凝土结构中, 每隔一段长度应设置温度缝以及在结构中增配温度钢筋。
(4) 浇注混凝土后, 表面应及时覆盖并浇水养护。在夏季适当延长养护时间(不少于14d)。
(5) 对于大体积的混凝土应采取内部预埋冷却水管通冷水或冷气降温。
3.2收缩裂缝
为了保证混凝土振捣密实或便于泵送, 其拌合物需要一定适宜的流动性(稠度) , 此时加入的水往往比水泥水化作用所需的水分多4～5倍。这部分多余水分的泌出和蒸发都会产生体积收缩。
在混凝土凝结前的收缩一般称为塑性收缩, 另外水泥水化作用生成物(即硬化) 的体积缩小所引起的体积收缩, 称为自收缩。后者的收缩量是前者的1/5～1/10，这两部分组成混凝土体积的总收缩。湿收缩是混凝土收缩的主要部分。根据测定, 混凝土最终收缩值约在0.2～0.45%。收缩值的大小与水泥品种、用量、拌和水量、粗细骨料规格和用量、振捣密实程度以及养护好坏等有关。
施工过程中常见的混凝土收缩裂缝有塑性收缩裂缝、沉降收缩裂缝和干燥收缩裂缝。
3.2.1塑性收缩裂缝
(1) 原因分析
塑性收缩裂缝一般在干燥或刮风天气容易出现。裂缝多呈中间宽、两端渐细、且长短不一、互不连贯的状态。其产生主要原因是混凝土在塑性状态时, 混凝土中水分蒸发过快, 产生了急剧的体积收缩。而蒸发速度的快慢与风速、周围空气的相对湿度、混凝土表面空气温度以及自身的温度有关。风速大, 温度高, 水分蒸发速度快, 混凝土产生裂缝的可能性就越大。
(2) 控制措施
为控制这类裂缝, 可采用下列方法:
浇注前, 将基层和模板浇水润湿。
混凝土浇注后, 对裸露表面应及时用潮湿材料覆盖, 认真洒水养护。
在气温高、湿度低或风速过大的天气施工, 混凝土浇注后, 应及时进行洒水养护, 使其润湿;大面积混凝土宜浇筑一段, 养护一段。此外要加强表面的抹压和养护工作。当表面发现细微裂缝时, 应及时抹压一次(即二次抹压)，再覆盖养护。设挡风设施。
3.2.2沉降收缩裂缝
(1) 原因分析
沉降收缩裂缝的出现大多与沉降情况有关, 一般在混凝土表面连续出现, 裂缝较浅、较宽, 呈棱形, 并常在混凝土浇筑后出现, 硬化后停止。
其产生原因是混凝土浇捣后, 骨料颗粒继续沉落, 水分上升, 受到钢筋、埋设件或大的粗骨料阻挡而使其与钢筋分离, 或混凝土本身组成材料沉落不均匀造成开裂。
(2) 控制措施
保证能振捣密实的前提下尽可能减小混凝土稠度(坍落度);对于断面相差大的结构件, 先浇深部的, 静停2—3小时, 再与薄断面一起浇筑;混凝土全部终凝前进行二次振捣和抹压。
3.2.3干燥收缩裂缝
(1) 原因分析
干燥收缩裂缝多在混凝土养护完毕, 经一段时间后出现。裂缝为表面性的, 较浅较细, 其走向纵横交错, 没有规律性, 而且裂缝随湿度和气温的变化由表及里, 由大到小逐渐发展。
其产生的原因主要是:混凝土周围介质中的湿度变化。混凝土处于干燥的空气中时, 其内部吸附有胶体颗粒上的水分蒸发而引起胶体失水, 产生收缩;另外混凝土毛细管内的游离水分蒸发, 毛细管内负压增大, 也使混凝土产生收缩。
(2) 控制措施
加强混凝土早期覆盖和洒水养护, 适当延长养护时间(宜不少于14d)或进行防暴晒措施, 必要时进行密封保水养护;施工时, 在设计允许的前提下设伸缩缝或后浇带;长期露天堆放的构件适当罩盖防晒或洒水;发现微小裂缝, 马上洒水养护。
4 结束语
大体积混凝土的施工技术与措施直接关系到混凝土结构的使用性能，若不能很好地了解大体积混凝土开裂的原因以及掌握应对此类问题所采取的相应施工措施，那么实际生产当中就很难保证施工质量，对于特殊工程，必须针对工程的特殊性，制定出稳妥而又切实可行的施工方案，并从组织措施和施工技术措施加以保证。
