基坑工程混凝土喷层裂缝防治方法

王冲1李晚良2

1.沈阳中冶检测工程有限公司辽宁110016；2.大连金州新区勘测中心辽宁116600

摘要：喷射混凝土作为地下工程的一种支护方式，具有减小截面、提高强度、施工简便等优点，已得到日益广泛的应用。基坑工程喷射混凝土面层经常出现裂缝，本文对基坑工程混凝土面层出现的裂缝的工程现象，分别从地质、设计、材料、施工等方面分析了裂缝产生原因，针对各自产生的原因提出了加强地质勘察工作、动态优化设计、严格控制喷射混凝土质量及温控技术措施，并针对已有基坑工程裂缝提出了表面处理法、填充法、灌浆法及结构补强法等方法，能够有效地指导和基坑喷射混凝土工程。

关键词：基坑工程；混凝土面层混凝土；裂缝原因；裂缝防治；裂缝处理

喷射混凝土是借助喷射机具将按一定比例配合的拌合料高速喷射到受喷面上的混凝土。喷射混凝土在矿山井巷与地下工程支护、岩土边坡加固和建筑结构的补强等应用领域都有独特功用和明效益。喷射混凝土作为地下工程的一种支护方式，具有减小截面、提高强度、施工简便等优点，已得到日益广泛的应用。在基坑工程和隧道工程临时支护，采用喷射混凝土，与钻孔灌注桩、挂网锚杆、锚索等支护、围护结构一起使用，基坑开挖实行“分层、分段开挖”及时架设支护结构挂网喷射混凝土，缩短基坑无支护不安稳的裸露状态。然而实际工程混凝土喷层出现了很多裂缝，对工程造成了潜在的隐患。

1、喷射混凝土出现裂缝的原因分析

1.1地质原因

由于基坑开挖前提供的勘察资料不详细，对场地范围的地质信息不全面，基坑开挖期间喷层参数一样，而地质情况较差、土体垂直节理发育、稳定性差岩土层参数差异性和不均匀性导致了混凝土喷层受力不均匀导致喷层开裂。

1.2设计原因

由于地质条件的差异性，导致采用的设计参数取值与工程实际参数差异性，导致出现喷层混凝土配比等设计参数不准确。

1.3施工原因

喷射混凝土材料使用不当产生的裂缝，比如：使用导致混凝土收缩性较高的矿渣水泥、快硬水泥、低热水泥及水泥标号低或水灰比高均易产生裂缝。施工方法不规范会导致混凝土产生裂缝。下段基坑开挖对上部基坑坡面混凝土面层产生振动等。

1.4客观原因

温度应力引起裂缝，目前温度裂缝产生主要原因是由温差造成的。收缩引起裂缝，收缩有很多种，包括干燥收缩、塑性收缩、自身收缩、碳化收缩等等。这里主要介绍干燥收缩和塑性收缩。

2、基坑喷射混凝土面层防治裂缝技术措施

2.1加强地质勘察工作

由于基坑工程为隐蔽性工程，基坑开挖过程中，发现揭露地层与勘察报告存在差异，应立即停止施工，加强监测，并立即汇报监理、设计及勘察单位，并进行补充地勘工作，探明地质信息。

2.2动态优化设计

基坑支护设计应该是一个动态的设计过程，在施工过程中应结合基坑开挖揭露地质信息、监测成果动态调整优化设计。

2.3严格控制喷射混凝土质量技术措施

施工期间防治基坑面层出现裂缝是关键的环节，应该从以下五方面进行控制：

1、混凝土材料控制

控制水泥、砂子、石子、水、及外加剂等原材料的质量，按设计及相关规范要求，对进场原材料进行检查与复检。水泥优先采用普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥、也可选用矿渣硅酸盐水泥或火山灰质硅酸盐水泥，必要时，采用特种水泥。水泥强度等级不应低于32.5Mpa；水泥进场时按同一生产厂家、同一等级、同一品种、同一批号且连续进场的水泥，袋装不超过200t为一批，散装不超过500t为一批，每批抽样不少于一次。检验方法：检查产品合格证、出厂检验报告和进场复检报告；当在使用中对水泥质量有怀疑或水泥出厂超过三个月（快硬水泥超过一个月）时，应进行复检，并按复检结果使用。

砂子与石子砂子应采用坚硬耐久的中砂或粗砂，细度模数宜大于2.5。干喷法时，砂的含水率宜控制在5%—7%；石子应采用坚硬耐久的卵石或碎石，粒径不宜大于15mm，当使用碱性速凝剂时，不得使用含有活性二氧化硅的石材。

水，选用的水质中不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质，不得使用污水及PH值小于4的酸性水，宜使用饮用水或符合《混凝土拌合用水》的标准。

为使混凝土快速早强，宜在喷射混凝土中加入速凝剂。使用速凝剂应遵守下列规定：

（1）速凝剂的质量应符合要求并有出厂合格证。

（2）掺速凝剂的混凝土的性能必须符合设计要求应采用符合质量要求的外加剂，掺外加剂后的喷射混凝土性能必须满足设计要求。

（3）速凝剂在使用前，应做出厂说明书的要求进行水泥净浆凝结效果试验，其初凝不应大于5min，终凝不宜大于10min。

（4）过期或受潮变质的速凝剂不得使用。

2、控制喷射混凝土配合比、计量、搅拌时间等

喷射混凝土配合比的选择，应保证设计要求的强度等级，并有利于节约水泥和减少回弹。在特殊情况下，还应符合抗冻性、抗渗性等要求。干混合料的配合比，一般按经验和试喷试验确定，并应符合下列规定：

水泥与砂石重量比宜为1：4～1：4.5；砂率宜控制在45%～55%；水灰比宜为0.4～0.5，；速凝剂的参量以水泥重量的百分比计算，一般为2～6%，最佳掺量应在施工前通过试验确定。

拌合料按重量计，允许偏差：水泥和速凝剂均为±2%；砂石均为±3%。

干混合料宜随半随用。不掺速凝剂时，存放时间不超2小时；掺速凝剂时，存放时间不应超过20min.混合料在运输、存放过程中，严防雨淋、滴水及大石块等杂物混入，装入喷射机前应过筛。

3、检查钢筋网片的挂设与搭接长度、及固定是否牢固

挂设钢筋网片前，检查桩面或侵限桩面凿除、松动的桩间土清理的情况，满足施工作业要求后，挂设钢筋网片。网片与网片的连接，可采用焊接或绑扎搭接（长度300mm），钢筋网片通过植筋固定于钻孔灌注桩上，喷射时钢筋不得晃动。

4、喷射混凝土作业，埋设好控制喷层厚度的标志，根据厚度合理分层喷射，同时留置好试块

喷射混凝土施工作业应分片、自下而上依次进行；

分层喷射混凝土施工时，一次喷射混凝土的最大厚度不宜大于规定值；

埋设控制混凝土厚度的标志，其纵横间距宜为1.0～1.5m

分层喷射时，后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行；若终凝后1h后在进行喷射时，应先用风水清洗喷层表面；

喷射中如发现混凝土表面干燥松散、下坠滑移或拉裂时，应及时清除，进行补喷。

喷头与受喷面应垂直，宜保持0.6～1.0m的距离；

干法喷射时，喷射手要控制好水灰比，保持混凝土表面平整，呈湿润光泽，无干斑或滑移流淌现象；

喷射混凝土必须做抗压强度试验，试块数量，每喷50～100m³混合料或每喷混合料少于50m³，不得少于一组，每组试块不得少于3个；材料或配合比变更时，应另做一组，标准条件下养护28天。

5、做好喷射混凝土的养护工作

喷射混凝土终凝2h后，应喷水养护；养护时间，一般工程不得少于7d，重要工程不得少于14d。

气温低于+5℃时，不得喷水养护；

每昼夜喷水养护的次数，以经常保持混凝土表面具有足够的潮湿状态为度；喷射混凝土工程处于相对湿度在95%以上的环境中时，可不专门进行养护。

冬期施工：喷射作业区的气温不应低于+5℃；混合料进入喷射机的温度不应低于+5℃。

2.4温度的控制措施

（1）尽量选用低热或中热水泥，如矿渣水泥、粉煤灰水泥等。

（2）采用改善骨料级配，用干硬性混凝土，掺混合料，加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量，将水泥用量尽量控制在450kg/m3以下。

（3）降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0.6以下。

（4）改善骨料级配，掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量，降低水化热。

（5）改善混凝土的搅拌加工工艺，在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂，改善混凝土拌合物的流动性、保水性，降低水化热，推迟热峰的出现时间。

（6）加强混凝土养护，混凝土浇筑后，及时用湿润的草帘、麻片等覆盖，并注意洒水养护，适当延长养护时间，保证混凝土表面缓慢冷却。长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构，在寒冷季节采取保温措施，以防止寒潮袭击。

（7）在混凝土中配置少量的钢筋或者掺入纤维材料将混凝土的温度裂缝控制在一定的范围之内。

3、基坑工程混凝土喷层裂缝处理方法

3.1表面处理法

包括表面涂抹和表面贴补法。表面涂抹适用范围是浆材难以灌入的细而浅的裂缝，深度未达到钢筋表面的发丝裂缝，不漏水的缝，不伸缩的裂缝以及不再活动的裂缝。表面贴补法适用于大面积漏水（蜂窝麻面等或不易确定具体漏水位置、变形缝）的防渗堵漏。

3.2填充法

用修补材料直接填充裂缝，一般用来修补较宽的裂缝（〉0.3mm），作业简单，费用低。宽度小于0.3mm、深度较浅的裂缝，或是裂缝中有充填物、用灌浆法很难达到效果的裂缝，以及小规模裂缝的简易处理可采取开Ｖ型槽，然后作填充处理。

3.3灌浆法

此法应用范围广，从细微裂缝到大裂缝均可适用，处理效果好。

3.4结构补强法

因超荷载产生的裂缝、裂缝长时间不处理导致的混凝土耐久性降低、火灾造成的裂缝等影响结构强度可采取结构补强法。包括断面补强法、锚固补强法、预应力法等混凝土裂缝处理效果的检查包括修补材料试验、钻心取样试验、压水试验、压气试验等。

4结论

本文针对基坑工程混凝土面层出现的裂缝的工程现象，分别从地质、设计、材料、施工等方面分析了裂缝产生原因，针对各自产生的原因提出了加强地质勘察工作、动态优化设计、严格控制喷射混凝土质量及温控技术措施，并针对已有基坑工程裂缝提出了表面处理法、填充法、灌浆法及结构补强法等方法。

参考文献：

[1]程良奎著.喷射混凝土.北京：中国建筑工业出版社，1990

[2]中华人民共和国国家标准，锚杆喷射混凝土支护技术规范（GBJ86-85），1985.

[3]中华人民共和国国家标准，混凝土强度检验评定标准，（GBJ107-87），1987.