摘要：通过对阿尔及利亚贝佳亚隧道高标号衬砌砼防裂生产性试验，分析高标号、大体积砼衬砌裂缝产生的主要原因，引进新型SIKA缓凝型高效减水剂系列产品，有效控制了高标号衬砌砼表面裂缝现象的发生，为阿尔及利亚贝佳亚隧道以及预制梁等其他高标号砼抗裂防护施工提供借鉴。
关键词：隧道；高标号；砼浇筑；质量控制
为保证阿尔及利亚贝佳亚隧道大断面高标号衬砌砼施工质量，防止衬砌砼表面裂缝的产生，根据前几年阿尔及利亚东西高速公路M3隧道衬砌砼施工经验和总结，特制定了Sidi-Aich隧道衬砌砼施工裂缝预防施工方案，引进了新型的缓凝型高效减水剂产品，有效控制了高标号衬砌砼表面裂缝现象的发生。
1工程概况
阿尔及利亚贝佳亚港口至阿尼夫高速公路连接线全长100km,为双向六车道高速公路；其中的Sidi-Aich隧道是全线唯一的一座隧道，也是全线的关键性控制工程，为泥灰岩强风化地质，围岩地质条件比较软弱，地质比较破碎时采用CRD法 大管棚施工支护，衬砌采用同心圆锯齿形结构，衬砌厚度在0.6~1.2m之间；围岩地质条件转好时采用CD法或3台阶法施工支护，衬砌采用同心圆圆形结构，衬砌厚度为0.6m.
隧道左线设计长1691m,右线设计长1628m,单洞合计总长3319m,开挖最大断面尺寸为173m2,开挖最大跨度17.21m,最大高度13.11m,砼衬砌最小断面半径尺寸为6.77m,典型衬砌厚度为0.6m,每10m衬砌砼量为224~277m3,砼衬砌为RN40高标号钢筋砼，砼试配强度必须达到40MPa.
2贝佳亚隧道高标号砼浇筑施工经验
2.1隧道衬砌裂缝产生的原因分析
贝佳亚隧道明洞于2015年7月份开始正式浇筑，浇筑后3~20天内均出现不同程度的裂缝，衬砌施工普遍采用整体式钢模板台车、泵送砼施工工艺；但在砼施工过程中，砼裂缝形成的原因非常复杂，往往是多种不利因素综合作用的结果，而高标号砼温度应力裂缝的控制更是一个世界性难题。
为了最大可能地减少砼施工过程中各种裂缝的产生，在施工时对其原材料的选用和施工工艺质量等各个方面都进行了不断的研究和改进，然而并不能完全得到避免；如在笔者前期参建的阿尔及利亚东西高速公路M3隧道施工中，虽然采取了各种不同的施工工艺，有严格的质量保证体系和控制措施，但在砼施工中都不同程度有裂缝的产生；砼衬砌产生的裂缝均在内侧表层内，虽然未对衬砌结构产生不良影响，但对以后衬砌钢筋的锈蚀保护有一定影响，不仅影响了美观，还给工程质量留下了隐患，因此，高标号衬砌砼施工中必须采取合理的工程技术措施，控制和减少砼中裂缝的产生。
2.2砼温度应力裂缝防裂措施
隧道衬砌砼裂缝类型主要有水化热温度裂缝、砼干缩裂缝、外荷载作用产生的变形裂缝、施工缝处理不当引起的接茬缝等，其中的衬砌砼水化热温度应力裂缝是引起砼表层开裂最主要的原因。砼衬砌温度裂缝主要是因为水泥水化过程中产生大量的热量，在砼内部和表面间形成温度梯度而产生应力，当温度应力超过砼内外的约束力时，就会产生温度裂缝；裂缝宽度一般在国内冬季较宽，夏季较窄，热胀冷缩现象明显；温度裂缝的产生与衬砌砼的厚度、水泥及外加剂的品种和用量有关。为了限制砼水化热温升峰值，减小温度应力梯度，砼浇筑温度一般不能超过16℃。另外，砼衬砌其下表面点和上表面点的温度历时曲线几乎重合，同一时刻的内外温差小于0.5℃，下表面点的温度变化差不多和外表面点同步；因此，环境温度对砼温度的影响很大，不仅影响砼的表面温度，而且对砼的内部影响也很大，由于阿尔及利亚夏季高温炎热，冬季多雨寒冷，早、中、晚温差相差大，对砼浇筑时的温度控制影响比较大。
3贝佳亚隧道高标号衬砌砼抗裂防护施工方案
大体积砼温控防裂控制，涉及到设计、原材料、施工、环境等诸多因素，为了控制裂缝，应着重从控制温升，延缓降温速率，减少砼收缩等方面采取措施，并根据现场测试数据及时调整养护措施；这些措施之间是相互联系、相互制约的，必须结合实际全面考虑合理采用，才能收到良好的效果；为了达到上述所要求的砼性能，必须采用特殊的外加剂才能满足砼的要求，在贝佳亚Sidi-Aich隧道衬砌高标号砼进行施工配合比设计时，就要充分考虑了砼抗裂性能的要求，砼原材料的选择尽可能选用能够提高砼的抗拉强度和极限拉伸变形能力，减小砼的绝热温升、热强比、线膨胀系数以及收缩变形，外加剂特别选用了新型的SIKAVISCOCRETE4H缓凝型高效减水剂进行试配，从而达到抗防裂的目的。
3.1水泥
主要考虑抗裂性能好、兼顾低热和高强两个方面的要求，同时还要求抗冻融性、耐磨性、抗蚀性、强度较高及干缩较小，因此一般采用较高标号的中热硅酸盐水泥。
3.2骨料
粗骨料占砼组成比例为89%以上，因此，砼的热学与力学性能在很大程度上取决于粗骨料的矿物性质，优先选用热学与力学性能好的骨料是砼温度控制的治本措施之一。
3.3外加剂
选用了目前法国标准最新的缓凝性高效减水剂CK系列产品，最大限度地减少水泥用量，同时有效延长流变时间，并延缓砼初凝时间，减少砼水化热幅度，延长了砼水化热时间，砼表面的温度应力梯度得到很好的控制，从而限制了砼表层温度应力裂缝的发生。
4缓凝型高效减水剂SIKAVISCOCRETE4H产品的主要特性
为棕色液体形状、每桶装200kg、储存于封闭场所，避免阳光直接照射、避免冰冻，适应温度为5℃~30℃；该产品可冰冻，但经过缓慢地解冻和重新变得均匀之后，可恢复原来的固有质量；如果在长时间、大强度的冰冻后，要确认该产品的稳定性是否被破坏；产品保质期为1年。
能够提供强大的减水作用，减水率高达40%,特别优良的流动性，同时还具有超强的粘聚性和高度的自密实性能。具有良好的工作性保持能力，增加早期强度的发展，改善收缩性能和降低砼的碳化率。具有不同的作用机理，通过表面的吸收，对水泥颗粒和水的电荷排斥和空间阻隔效应，能够暂时阻挡水化作用，降低了水化热梯度。
5质量控制
5.1砼配合比设计
由于该工程砼强度采用RN40高标号砼，遵循法国标准体系，根据NFEN206-1中的换算关系，RN40相当于国内C43的砼强度，如此高强度的砼衬砌在国内并不多见；而且加上市场条件限制，经分析采用了LAFARAGECPJ-CEMⅡ/B42.5水泥，细度模数2.2%、初凝时间2h38min、终凝时间3h8min、7天强度45.6MPa、28天强度54.4MPa;因当地缺乏细度模数适宜的中砂，采用SOUMMAME镇或AKBOU镇的水洗砂；碎石采用EURL、CARRIERE、KEROUANI和ABDELLAH等多种粒径的高强度碎石；该次试配分别设计了3个不同水灰比的配比，根据各项试验指标的结果，优选出一个最经济合理的配比作为施工配合比。
5.2砼浇筑工艺控制措施
为了避开夏季中午高温阶段浇筑砼，宜在夜间低温阶段浇筑，根据砼一次浇筑工程量，配置了相应的砼供应设备和泵送浇筑设备，确保在下午16点至第二天中午12点之间完成浇筑。
由于聚羧酸类减水剂有时易使砼出现“假凝”现象，即在已浇筑砼表面快速形成一层硬壳，实际内部砼并未凝固，从而影响砼表面施工成型；因此，要求每次振捣时间不宜过长（约30s即可）。
5.3现浇衬砌砼温度控制措施
严格控制上述温度限定值，根据经验我们将温度监控的重点放在砼浇筑后1~7天（即升温阶段）内，每2h测温一次；降温阶段每6h测一次（降温速率2.5℃），待内外温差稳定在20℃时停止测温；同时测量大气温度，计算砼内外温差；采用JDC-2电子测温仪对衬砌两端上、中、下3个位置分别对称设置5个测温点来进行砼温度监控，每个测温点监测砼表面及内部两个温度，监测温度发生异常时及时采取洒水降温防护处理；通过对贝佳亚隧道明洞衬砌施工测温监控数据显示，同一阶段的温度内外温差控制在25℃以内时砼表面没有出现温度裂缝。
5.4质量控制要点
采用了新型缓凝型高效减水剂，衬砌砼浇筑施工时的环境温度相对要控制宽松一些，外界最高温度控制在35℃以内皆可进行砼浇筑施工，如果施工采取加冰降温措施后，外界环境温度可以达到38℃以上。采用了新型缓凝型高效减水剂，在夏季高温天气，衬砌砼的初凝时间可以达到8~12h,终凝时间经过贯入阻力仪试验检测最长时间可以达到24h以上。砼初凝时间延长，隧道衬砌台车加工制造时，一定要考虑隧道衬砌大体积砼的每板自重在内，衬砌台车的承载力强度和刚度要进一步加强，确保台车模板在施工过程中不变形移位。尽量保持衬砌台车两端对称浇筑砼施工，最好采用两台输送泵同时浇筑砼，确保台车的整体稳定。采用了新型缓凝型高效减水剂，衬砌砼入模后的流动度相对要好，而且自密性能比较好，减少砼振捣也可以确保砼的密实度和外观质量，特别适合隧道衬砌施工。在砼施工结束后衬砌台车模板的拆除要相应延长，避免出现台车拆除过早，衬砌砼由于自重下沉造成砼结构性开裂；如果台车拆除过晚，可能会造成衬砌台车拆模困难；根据砼试件强度检测测定，一般在48h以后才能拆模。衬砌台车拆模后的砼表面洒水降温保养防护措施必须坚持达到7天以上才可以结束，以确保水化热温度内外温差在25℃范围以内。
6结语
经过衬砌台车拆模后检查，衬砌表面的砼密实，砼表面外观未出现任何可见裂缝，通过外加剂的选用和配合比的设计以及施工工艺质量的控制，衬砌施工抗裂防护整体控制成功。对照东西高速公路M3隧道通车后不间断对衬砌裂缝的修补进行经济对比分析，采用隧道衬砌抗裂防护施工技术极大地减少了贝佳亚项目施工成本的投入。
参考文献
[1]阿尔及利亚公路工程CCTP技术条款D册隧道施工技术规范[S].
[2]阿尔及利亚公路工程CCTP试验检测施工技术规范[S].