湖底隧道侧墙抗裂混凝土刚性自防水技术研究与应用.pdf
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1、文章编号:()收稿日期:基金项目:中铁十四局集团有限公司科技开发计划项目()作者简介:刘时光()男辽宁沈阳人高级工程师主要从事路基、桥梁等专业技术研究:.引文格式:刘时光.湖底隧道侧墙抗裂混凝土刚性自防水技术研究与应用.铁道建筑技术():.湖底隧道侧墙抗裂混凝土刚性自防水技术研究与应用刘时光(中铁十四局集团第二工程有限公司 山东泰安)摘 要:为确保金鸡湖隧道结构自防水性能预防收缩开裂风险结合温度、应变监测数据在采用温控膨胀抗裂剂优化混凝土配合比基础上基于多场耦合机制混凝土开裂风险评估方法对混凝土入模温度、分段浇筑长度、侧墙厚度、模板选型、设置冷却水管等影响因素进行评估并提出温度指标、混凝土搅拌
2、浇筑等针对性工艺方案 采用抗裂混凝土及冷却管协同作用可避免厚度大于.的侧墙开裂风险经施工验证混凝土控温措施得当并配合规范施工可消除侧墙结构缺陷裂缝提高自防水性能关键词:自防水 温控膨胀抗裂剂 耦合机制 开裂风险 缺陷裂缝中图分类号:.文献标识码:./.(.):.:引言随着城市建设规模发展和人民日常生活之需要尤其为避免城市土地水域浪费建设湖底隧道已成为方便快捷的主要方法而提高隧道长期安全服役性能、使用安全性和维修经济性就需注重隧道的建造质量特别是其防水特性 但是由于裂缝、漏水始终是顽疾裂缝拆模即可发生且多是贯穿缝以至出现无隧不裂、无隧不渗的现象 经研究表明外包柔性防水材料往往达不到预想功效应以混
3、凝土本身的材料自身性能优化降低开裂风险为主渗漏问题主要因混凝土开裂引起 江苏金鸡湖隧道为目前省内规模最大的明挖法与湖底公轨共建隧道采用堰筑法明挖施工 水域段长.、抗裂混凝土变形缝间距.每个浇筑段长.底板厚度为.侧墙厚度为.顶板厚度为.标准断面为“四孔一管廊”型式其余段为“二孔一管廊”隧道位于水下.结构自防水成为关键 与同类工程对比如港珠澳大桥人工岛隧道、春申湖隧道因商品混凝土控温能力受限受混凝土浇筑工艺、施工环境、结构类型、分段方式等方面影响裂缝渗水风险大为确保主体结构自防水功能亟需研究混凝土裂缝控制技术提升结构刚性自防水性能实现刚性防水与结构同寿命降低维修费用保障湖底隧道工程建设质量铁道建筑
4、技术 ()刘时光:湖底隧道侧墙抗裂混凝土刚性自防水技术研究与应用经本项目混凝土抗裂研究及隧道通车管养单位验证未发现结构裂缝其应用价值对提高我国湖底隧道建设水平具有积极推动作用 混凝土配合比设计、制备及性能研究.混凝土配合比与主要性能胶凝材料物理性质与化学组成见表 减水剂矿粉 活性指数 拌合水为自来水抗裂剂为苏博特 混凝土高效抗裂剂针对本项目主体结构为有效控制大体积混凝土收缩裂缝对苏州嘉达、禾海搅拌站的混凝土进行了试配 根据苏南地区隧道工程经验统筹力学、耐久性、抗裂模拟分析基础不同结构部位混凝土膨胀剂建议掺量见表 表 材料基本指标及成分占比类别比表面积/(/)密度/(/)金峰水泥.恒昌矿粉.石发
5、粉煤灰.表 隧道主体()混凝土建议配合比/部位水泥粉煤灰矿粉砂石子抗裂剂水减水剂 .类级 级中河砂模数.级配碎石.饮用水 收缩率比侧墙、折板.顶板.底板.开裂风险判定准则根据以往工程总结以裂缝数量最多、危害最大、治理难度最高的侧墙为例结合本工程对力学、热学及耐久性能需求提出原材料控制指标及配合比设计原则通过建立隧道全断面三维模型创建基于“水化 温度 湿度 约束”多场耦合作用的开裂评估模型采用 有限元方法评估开裂风险 施工期混凝土开裂风险以开裂风险系数 作为评价依据判定准则:式中:为混凝土收缩主拉应力 为混凝土抗拉强度值 控制.时可基本避免收缩开裂控制 时可有效抑制收缩开裂.计算结果与分析.混凝
6、土入模温度影响分析不同入模温度条件下侧墙混凝土温度历程与开裂风险 数据表明由于钢模散热条件较好混凝土中心最大温升值随入模温度升高略有增加当入模温度从 提高至 时温升值增加了 入模温度增加会造成混凝土温度峰值增大 采用抗裂混凝土后混凝土开裂风险系数显著降低表面开裂风险系数不超过.因此降低入模温度是降低混凝土开裂风险行之有效的主要措施之一.分段浇筑长度影响分析不同分段浇筑长度下(、)侧墙混凝土开裂风险 数据表明混凝土开裂风险与分段浇筑长度成正比即便将分段长度降低至 基准混凝土开裂风险系数仍超过.掺入抗裂剂后将分段长度降低至 可控制风险系数在.以下 但在其余分段长度条件下混凝土开裂风险系数介于.有开
7、裂的可能仍需配合其他措施尤其是分段长度为 时即便采用抗裂混凝土其开裂风险系数达到.侧墙厚度影响分析表明混凝土中心温度、里表温差随厚度增加而显著提高混凝土中心及表面开裂风险随之增大 当厚度为.时混凝土中心、表面开裂风险系数均超过.面临较大开裂风险.模板类型影响分析表明由于钢模板散热条件优于木模板混凝土温升值较木模板低但里表温差略高于木模板 总体上采用钢模板时混凝土开裂风险系数低于木模板.抗裂混凝土 冷却水管因入模温度 、分段长度 时开裂风险系数仍大于.为抑制侧墙开裂考虑在墙体厚度方向中部设置冷却水管 设冷却管后混凝土温升值及最大开裂风险系数降低 可控制.厚墙开裂风险系数小于.铁道建筑技术 ()刘
8、时光:湖底隧道侧墙抗裂混凝土刚性自防水技术研究与应用 侧墙防裂控制措施.混凝土生产与运输()测试石子、砂的含水量经试拌换算施工配合比 校核搅拌站计量设备复核原材料每盘称量偏差()每盘混凝土搅拌时间不小于 掺抗裂剂时宜延长不少于 采用片冰替代部分拌合水时应根据片冰用量增加搅拌时间()首盘测定混凝土的坍落度等基本物理指标并观测其黏聚性和保水性()罐车体穿车衣并湿润控制混凝土运输过程的温升 罐车运输时间不得超过 入泵前坍损宜不超过 缓凝时间取 .混凝土入模温度控制()高温季节施工时混凝土入模温度控制措施包含混凝土生产时的降温水冷、运输控温、浇筑组织等()石子、砂料棚采用全封闭堆场夏季可适当洒水降低表
9、面温度在皮带运输机加风冷机设备 配温控系统降低料仓温度()由于冰屑融化成水时吸收约 /的热量还可以用冰屑代替一部分拌合水可有效降低混凝土出机温度 加冰率由气温、混凝土入模温度、混凝土试拌结果确定一般不大于 见图 图 拌合水加片冰措施()相关试验数据表明水温 可影响混凝土 因此可在混凝土搅拌站设置冷水机系统确保拌合水温度在 之间()散装水泥须冷却降温后使用罐体做封闭遮阳()在搅拌机附近安装冷风机降温至不大于()使用隔热布包裹泵管 调度员调配车辆避免罐车压车过久而升温()一般应控制浇筑体凝结时间 左右选择夜间气温低时段(夏季 时 次日 时)浇筑()合理组织提高混凝土浇筑进度确保入模温度低于 .冷却
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