冻胀对隧道混凝土衬砌影响的探讨

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发布时间：2021-11-22

资料介绍

无法扩大,即e,=0;
计前所勒察的地质条件有较大的出入。施工时应根据具体的地
③冻胀围岩的弹性模量为E,泊松比为μ:
质条件,适当调整沉降缝等的布置，使衬砌结构能与具体的地
④冰的膨胀率为Bni
质条件相适应，在需要沉降的部位可沉降，需要伸缩的部位可
⑤围岩块体本身不可压缩:
伸缩，从而使结构受力合理，避免村砌因局部过载而出现裂缝。
⑥变形各向同性。
3.22避免意外中断混凝土浇注
则单位体积冰冻围岩内的含水量为w.冻结后无约束体积
在隧道村砌施工中，保证浇注的连续性是极其重要的。许
的增加为wew即无约束时冰冻围岩的体应变为wBue,故围岩
多隧道的渗漏都是出现在混凝土浇注过程中的水平施工缝上。
对衬砌施加的膨胀压力为:
在施工过程中,如果意外停电或设备损坏，致使先期浇注的混
o-owe,J/(3(1-2))(注:计算时e可取9% ,其它参数由试
凝土已经凝固到了一-定程度后后期的才进行浇注,这样就不
验确定。)
可避免地在先后完全的混凝土间形成不良结合的界面，即类
施工缝。在防水不良的条件下.地下水会侵入该施工缝,在冬季
3防治措施
产生冻胀破坏衬砌结构。所以，在隧道村砌混凝土每一环节施
工前，应对所有的设备进行检修.并保证在外来电网不能正常
隧道冻胀损害发生主要是水的物理作用，无论是水的宏观
供电的情况下，自备发电机能满足施工供电要求。万一出现了
冻胀压力，还是细观、微观的冻胀作用，都是水与隧道结构的接
较长时间的施工间断，应采用适当措施处理先后完全的混凝土
触作用,并且伴随有剧烈温差变化面导致水的相态变化，进而
界面。
产生应力破坏腐蚀及混凝土结构破坏。防治措施根本上要从
3.2.3防止局部漏浆
保温、阻水、防水、导水及改善混凝土配方等方面考虑。
漏浆是衬砌混凝土内部出现"蜂窝'的原因之。蜂窝是渗
3.1微观冻胀防治措施
漏的主要通道,是细观冻胀发生的主要部位。-般情况下,钢模
3.1.1避免水与衬砌混凝土接触
板的接缝较为严实,衬砌表面不易出现漏浆现象,但是，在衬砌
隧道目前常用复合型衬砌，即由初期支护与二次衬砌组
的环节缝间，由于需要设置止水带防水，在止水带周围,衬砌环
成,并在两者之间设置防水层。设置防水层后，二次衬砌不与地
节的端头模板往往不够严密，在衬砌端头常出现漏浆。若注意
下水接触已成为可能。而要初期支护的喷射混凝土不与地下水
观察，可以发现不少隧道的渗漏与冻胀部位正是出现在隧道的
接触则较为困难.但并非不可能。设计时可以在隧道围岩有地
环节缝上。施工时,应重视端头模板的制作与安装质量,使之牢
下水区段,采用局部注浆堵水.使地下水不能进人隧道的浅部
固密闭，并在浇注混凝士时细心振捣。
围岩，从而便可避免地下水与初期支护混凝土接触，进而避免
3.2.4不留振捣死角
了其微观冻胀的发生。当然.做到初期支护喷射混凝土不与地
振捣不密实是衬砌混凝土内部出现“蜂窝"的另-原因。.
下水接触要付出的代价过高，工程上-般难以做到。
般说来，在素混凝上浇注中,振捣不易出现问题，但对于钢筋混
3.1.2减小村砌外的水压
凝土，则有可能出现振捣质量问题。有时衬砌混凝土中,钢筋密
衬砌外的水压对初期支护喷射混凝土的浸水范围和含水
度较大，纵横交织，振捣时容易出现死角。在这些部位，若箍筋
量影响很大。水压小，混凝土浸水范围小且含水量小，对减轻微
周围不密实，则地下水极易沿其向外渗漏，冬季产生细观冻胀。
观冻胀有利。在实际工程上，虽然避免初期支护喷射混凝土与
所以在施工时，在混合料配比适宜的条件下,在钢筋混凝土浇
地下水接触很难，但减小地下水在衬砌外的压力却是可能的。
注时，应仔细进行振捣.不留振捣死角。
可在地下水压较大的区段，合理采用各种排水措施,尽量使地
3.3宏观冻胀防治措施
下水在低压水条件下及时排出，或通过注浆堵水,减小浅部围
与微观冻胀和细观冻胀相比，宏观冻胀几乎是不可避免
岩内的水压。
的，当衬砌出现裂缝，而宏观冻胀压力又沿裂缝剪切时,其危害
3.1.3增强衬砌混凝土的抗渗性
最为严重。减轻宏观冻胀影响有以下措施。
由于种种原因，地下水有可能穿过防水层而直接与二次村
3.3.1 围岩注浆
砌接触，这时，防止二次衬砌混凝土出现微观冻胀的措施是增
注浆可填充围岩内的孔腺，从而减小国岩的含水率与含水
强混凝土的抗渗性，即减少混凝土内部孔原并尽量不使孔腺相
范围，最终达到减小宏观冻胀压力之目的。
互连通。目前在严寒地区的公路隧道设计中，要求混凝土抗渗
3.3.2集中疏导排水
性达到或超过S6,这一要求即可防止隧道渗漏，又可防止微观
在围岩出水量较大的区段，可向围岩内打孔并安装排水
冻胀。
管，直接引流至纵向排水管,由于水流集中，水流速度较大,水
3.2细观冻胀防治措施
管不易冻结，从而防止水在壁后积存引发宏观冻胀。