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摘要：為了提高隧道抗滲性能，保障隧道施工及運營期安全，越來越多的新型防滲材料投入到使用中。本文依托貴陽市觀潭大道道路工程某段隧道，總結了目前國內的隧道混凝土抗滲技術，研究了纖維混凝土在隧道抗滲中的作用，可為貴州地區類似隧道工程提供一定參考。由于西部地區氣候條件和水文地質條件復雜，在各個因素如自重、孔隙水壓等日積月累的持續作用下，隧道襯砌混凝土會出現裂縫、滲漏，裂縫又會刺激各因素進一步腐蝕、破壞隧道結構，如此循環，裂縫不斷擴展，腐蝕作用不斷加強，隧道穩定性逐漸減弱，最終導致隧道坍塌。目前隧道防滲防水主流方法有兩種——即物理方法和化學方法。物理方法主要通過在混凝土表面鋪設防水板或者涂裝防水涂料，在混凝土表面形成一道隔水層。施加防水板往往因為不能完全貼合隧道曲線而導致隔水層空鼓、破裂等問題，在混凝土表面涂裝防水涂料可以克服隧道曲線帶來的問題，但防水涂料一旦出現問題，由于其超薄的特性，將難以發現滲漏點，修復工作難以開展，通常采用重新涂裝，成本太高。化學方法則是通過在混凝土材料中添加防水劑、使用改性基材等。
張民慶等利用滲透結晶防水劑的特點，實現了隧道襯砌混凝土開裂后自動縫補自愈功能，從而實現混凝土防滲功能，以京張高鐵某隧道為例，通過試驗研究得到滲透結晶防水劑用量與水泥用量比值為1~1.5：100為最佳。林沁等著眼于城市地下空間防水材料的研究，配置了一種涂刷式和一種內摻式的水泥基滲透結晶防水材料。通過抗滲試驗、抗折試驗和抗壓試驗，對比了兩種不同使用方式的防水材料的防水能力和力學特性。孫毅等利用電鏡掃描驗證了滲透結晶防水材料中防水劑與催化劑的化學作用；通過驗證了滲透行業曲線linkindustryappraisementDOI：10.3969/j.issn.1001-8972.2021.22.019可替代度影響力可實現度行業關聯度真實度結晶防水材料對噴射、模筑混凝土抗滲性能的增強作用，分析了噴射、模筑混凝土受影響程度在微觀的不同，最后提出了考慮材料特性和混凝土成型強度的合理施工工序，并通過合福高速鐵路某段進行可行性和可靠性驗證。李仁剛以福州地鐵二號線某標段為依托，通過對混凝土配合比設計和驗證性試驗發現，與傳統硅質防水材料相比，JX-ⅢW抗裂硅質防水劑擁有更好的材料特性，強度、抗滲性能、抗裂性能等都更佳。該防水劑還能有效降低混凝土拌和過程中的水化熱，通過沸石吸收堿性離子達到抑制堿骨料反應的效果。于淵桌等為了研究水性滲透防水劑對混凝土抗滲性能的作用，采用滲水深度試驗得出水性滲透防水劑可有效降低混凝土的滲透性，且深水深度和涂刷防水劑齡期成正相關，混凝土強度與改善效果呈負相關；采用路離子擴散實驗得出隨涂刷齡期的增大，涂刷試件的擴散系數隨之增大，隨混凝土強度的增大，涂刷試件的擴散系數隨之減小。盧集富等為了驗證水性滲透性防水劑對混凝土的填充功能和耐久性的提高，通過一系列試驗諸如滲水性、抗鹽凍剝蝕、抗裂性等，解釋了水性滲透性防水劑隨混凝土的作用機理，在潮濕環境中使用比一般環境中使用作用更明顯。徐秀華通過試驗研究了不同摻量抗裂硅質防水劑的影響下，混凝土各種性能的變化情況，并得出混凝土性能隨摻量的增加而先增加后減小。混凝土最佳和易性、體積穩定性對應摻量為5%，混凝土最佳抗滲性能對應摻量為5%~7%。冉蕾等研究了硅烷疏水劑對混凝土防水性能的影響，該種防水劑不僅可以有效結合混凝土表面，同時疏水作用相比其他材料更佳，并通過吸水率試樣等進行了驗證。周慶國等以跑馬山某隧道為研究對象，構建了隧道結構防水融合體系，基于抑溫抗裂防水劑，優化隧道襯砌混凝土接縫防水性能。通過混凝土抗滲性能試驗、混凝土接觸式收縮試驗等一系列試驗，驗證了基于抑溫抗裂防水劑的融合體系對混凝土各種性能的提升；并成功運用到工程中，為類似工程提供了參考。
一、工程概況
G320貴陽竹子坡至大地公路工程（貴陽市觀潭大道道路工程），為新建城市快速路，設計時速80km/h，雙向8車道，瀝青混凝土路面。項目起點位于觀山湖區西南側金華鎮，接現狀賓陽大道與規劃太金線交叉點，道路整體由北向南布線，下穿貴陽市繞城高速（G6001）及規劃湖林鐵路支線，沿途依次經觀山湖區、花溪區，道路終點位于麥坪鄉東南側，順接已建成湖磊路。K5+210下穿隧道框架段長度總計60m，起終點均與路基段相接。隧道框架段設計起點樁號：K5+180，設計終點樁號：K5+240。隧道地處黔中高原山地中部，線路經過地段為剝蝕殘丘、溶蝕峰叢地貌區，其間有大量溝谷發育，總體地形為深溝陡坡，植被發育、覆蓋良好。場區覆蓋層主要為耕表土、碎石土，下伏基巖為石灰巖、泥巖、頁巖等。場區環境地形標高為1262.38～1300.5m，場地內主要為林地，工程環境較復雜?？睖y范圍地下水的類型主要有松散巖類孔隙水和碳酸鹽巖類巖溶水。地下水以溶洞裂隙水為主，多為潛水，富水性中～強，局部地段地下水將十分豐富。
二、纖維混凝土配比研究
配合比指混凝土中各種材料的比例，不同用途不同工程背景下混凝土配合比往往有所差異?；谒淼婪罎B考慮及國內外研究基礎，進一步確定作為制備混凝土幾種核心物質配比。在施工前，從可靠的材料供應商采購砂石、水泥、外加劑、礦物摻和物、混雜纖維等原材料，為了嚴格把關原材料質量，應設立相應監測、監督制度。對于原材料的轉運和存儲，應采取相應防潮防水措施保障原材料性能發生異變，進而確?；炷恋馁|量和特性。同時展開室內試驗，通過優化制定合理的混凝土配合比，提高混凝土的極限拉伸變形能力，降低混凝土的彈性模量。在滿足各類規范規定的前提下優化選擇原材料，在滿足設計要求及施工工藝要求的前提下，同時提出礦物摻和物、混雜纖維類型、摻量等技術指標，盡量減少拌和物中水和水泥用量，控制混凝土的絕熱溫升程度，從施工工藝保證混凝土的性能良好。
三、纖維混凝土試驗
1-抗滲試驗
抗滲性作為隧道襯砌混凝土關鍵一環，對于結構使用壽命有著密切的聯系。可以這樣說，混凝土的抗滲性能的提高就是結構壽命的提高?；跐B透高度法，對混凝土試件進行滲水高度，結合理論分析對滲透系數進行求解。首先通過抗滲試驗，測試不同參數影響下混凝土試件滲透高度，對水流滲透高度進行正交分析，分析礦渣粉、硅粉、聚丙烯纖維、鋼纖維等不同摻和料對混凝土試件抗滲性能影響程度，尋找影響混凝土相對滲透系數的主導因素，確定混凝土相對滲透系數最優水平。
2-抗裂試驗
考慮到裂縫是加速地下水遷移、鋼筋腐蝕的重要因素之一，有必要對于本項目研究的混凝土材料進行抗裂性能研究。針對聚丙烯纖維、鋼纖維2種不同材料，研究相同體積率、相同齡期的纖維混凝土對不同類型裂縫的修補作用，利用正交試驗研究不同體積率、不同齡期聚丙烯纖維、鋼纖維對于混凝土裂縫的抑制作用，同時基于斷裂力學，通過三點彎曲試驗判斷不同摻和率聚丙烯纖維、鋼纖維混凝土的起裂、擴展及失穩進程，引入斷裂力學相關性質，判斷纖維混凝土在開裂、裂紋擴展和失穩等階段的力學性質，采用纖維混凝土撓度和裂縫端部開度分析纖維混凝土抗裂能力。為了充分了解纖維混凝土在關潭隧道中的各種性能，以充分發揮隧道纖維混凝土結構的耐久性，適應西南地區氣候條件嚴酷、水文地質條件復雜，實現隧道的長期穩定運營，還應該對混凝土進行抗壓強度、抗拉強度、抗折強度試驗等一系列實驗。
四、結語
為滿足隧道襯砌混凝土抗滲防水要求，本文以關潭項目K5+210下穿隧道為依托，以降低大跨度下穿隧道施工、運營過程中滲漏、開縫對隧道結構安全的影響為目的開展纖維混凝土最優配比及各種性能研究，總結了相關技術特點，可為貴州地區類似下穿隧道工程提供參考。
作者：李科 姜雨生 李軍 單位：中交路橋建設有限公司
