沉管隧道裂缝的成因、特点及控制

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1、156第四届中国国际救捞论坛论文集Procedingsofthe4仉G．I．R．S．C．沉管隧道裂缝的成因、特点及控制钟伟春(广州打捞局)摘要：通过对沉管隧道非荷载裂缝的成因及特点的全面分析，确定影响因素，制订出一套完整的温度及裂缝控制方案，并在生物岛隧道工程(水中段)的施工实践中取得了良好的效果。关键词：沉管隧道、裂缝、成因、特点、影响因素、控制。Reasons．CharacteristicandContr01ofCracksofImmersedTunnelZHONGWei-chun(GuangzhouSalvage)Ab

2、stract：Basedonthemasonsandcharacteristicanalyzedofthenon-loadedcracksofimmersedtunnel，foundouttheaffectedfac·tors，workoutasetoftemperatureandcrackcontrolplans，whichachievedgoodeffecttothepracticeofBiologicIslandimmersedtun—nelpmject(under-waterspan)．Keywords：immers

3、edtunnel；crack；reason；characteristic；affectedfactors；control1．前言混凝土非荷载裂缝的根源是体积变化，而体积不稳定、抗拉强度低及匀质性较差等是混凝土这种脆性混合材料的固有特性，因此裂缝难于彻底根治；混凝土温控防裂的意义，在于减少裂缝的产生和控制裂缝的发展；对于水下的沉管隧道，裂缝对结构的耐久性及使用功能均有重大影响，必须严格控制。本文结合生物岛隧道工程的沉管预制施工实例，分析沉管隧道裂缝的成因及特点，制订控制方案及总结控制成效。2．沉管隧道裂缝的成因、特点及影响因素

4、2．1工程概况生物岛隧道工程水中沉管段，全长275米，分四段预制沉放，沉管外形尺寸23x8．7x55～77米，重量约10830～15063吨；沉管为三孔箱形钢筋混凝土结构，体形厚大，具有大体积混凝土结构特性，在施工过程中容易产生裂缝；沉管预制成型后，经浮运沉放对接，最后形成海底隧道，其使用环境水深超过20米，因此沉管混凝土抗裂抗渗性能要求非常高。本工程施工采用移动干坞方案，由16000吨的半潜驳替代土坞，作为管段预制、出运及下水的平台；移动干坞停泊在我局广州小洲基地码头，离生物岛隧道轴线水运距离约24公里左右。沉管隧道裂缝的

5、成因、特点及控制1572．2沉管裂缝的成因及特点混凝土的体积不稳定，主要是指混凝土会因其水化反应、温度及湿度变化而膨胀或收缩。裂缝的成因是混凝土收缩时，受到边界外约束，或者局部出现不均匀收缩时，受到内约束，而产生拉应力，若拉应力超过当时的混凝土抗拉强度，混凝土就开裂。通常前者是产生深入或贯穿性裂缝的主要原因，但后者引起的早期表面裂缝，在混凝土后期的收缩过程中，有可能进一步发展，而形成深入甚至贯穿性裂缝。2．2．1塑性收缩裂缝混凝土的塑性收缩发生在硬化前的塑性阶段。由于混凝土表面失水速率超过内部水向表面迁移的速率时，则会使毛细

6、管中产生负压，产生塑性收缩；沉管的底板及顶板混凝土浇注后，暴露面积很大，极易受环境因素影响，表面失水过快产生急剧收缩而开裂。这种裂缝也叫龟裂，形状不规则，缝宽但较短浅。2．2．2硬化后的不均匀收缩裂缝混凝土硬化后。通常表面失水及降温速率均比内部大，因此会产生不均匀收缩，受到内部混凝土、钢筋或预埋管件约束，就有可能开裂。沉管底板、顶板暴露面积大，若养护不当，或者侧墙拆模太早，养护又没跟上，都会加剧不均匀收缩，产生裂缝的可能性增加；这种裂缝长短不一，分布不规则，缝宽但较浅，有可能随着混凝土后期的收缩。进一步发展形成深入或贯穿性裂

7、缝。2．2．3自收缩裂缝混凝土自收缩是混凝土的重要特性，包括化学收缩及干燥收缩。化学收缩是在没有水分转移下的收缩，其原因是水泥水化物的体积小于参与水化反应的水泥和水的体积，是水泥水化反应的固有收缩；干燥收缩主要是指混凝土因水分转移而产生的收缩：沉管的侧墙、顶板或后浇带自收缩由于受到先浇的混凝土约束而产生拉应力，就可能产生收缩裂缝；这种裂缝通常与结构短边平行，基本呈对称等距分布，裂缝细长，深入甚至贯穿墙体宽度；侧墙养护期结束后的一周左右，混凝土由潮湿到干燥，收缩量较大，产生的拉应力也大，极可能出现收缩裂缝。．2．2。4温度收缩

8、裂缝混凝土受温度变化的影响是长期存在的，就施工时期来说，由于混凝土硬化过程会释放出大量的水化热，因此混凝土会有一个升温一降温的过程，温度变化明显；后浇的沉管侧墙或后浇带混凝土的温度比先浇的混凝土高。在降温过程中收缩受到先浇混凝土的约束，而产生拉应力；同时由于墙体较厚，其内部温度比表面高，在