公路隧道二衬裂缝的常见成因及防治措施

1、    公路隧道二衬裂缝的常见成因及防治措施    杨洋摘 要：随着隧道施工技术的提高，隧道工程在新建公路中所占的比例逐步增大。隧道二次衬砌施工普遍采用整体式钢模板台车、泵送混凝土施工工艺，其普遍存在的裂缝不仅影响了美观，还给工程质量留下了隐患。施工中必须采取合理的工程技术措施，控制和减少混凝土裂缝。笔者根据多年的工作经验，主要针对公路隧道二衬裂缝的常见成因及防治措施进行分析和讨论。关键词：公路隧道；二衬裂缝；常见成因；防治措施一、隧道裂缝类型1、干缩裂缝混凝土在硬化过程中水分逐渐蒸发散失，使水泥石中的凝结胶体干燥收缩产生变形，由于受到围岩和模板的约束，

2、变形产生应力，当应力值超过混凝土的抗拉强度时，就会出现干缩裂缝。干缩裂缝多为表面性的，纹理较细小，走向没有规律。影响混凝土干缩裂缝的因素主要有：水泥品种、用量及水灰比，骨料的大小和级配，外加剂品种和掺量。2、温度裂缝水泥水化过程中产生大量的热量，在混凝土内部和表面间形成温度梯度而产生应力，当温度应力超过混凝土内外的约束力时就会产生温度裂缝。裂缝宽度冬季较宽，夏季较窄。温度裂缝的产生与二次衬砌混凝土的厚度及水泥的品种、用量有关。3、荷载变形裂缝地质原因或防水设施处理不当，围岩沉降产生荷载； 仰拱和边墙基础的虚碴未清理干净，混凝土浇筑后，基底产生不均匀沉降；模板台车或堵头板没有固定牢固，以及过早脱

3、模，或脱模时混凝土受到较大的外力撞击等都容易产生变形裂缝。荷载变形裂缝在隧道衬砌混凝土病害中占有的比例逐年增大，已经引起了广大工程技术人员的重视。4、施工缝（接茬缝）施工过程中由于停电、机械故障等原因迫使混凝土浇筑中断时间超过混凝土的初凝时间，继续浇筑混凝土时，原有的混凝土基础表面没有进行凿毛处理，或者凿毛后没有用水冲洗干净，也没有铺水泥砂浆垫层，就在原混凝土表面浇筑混凝土，致使新旧混凝土接茬间出现裂缝。二、二衬裂缝成因分析1、受力条件不利因素的影响隧道衬砌开裂的因素很多.从受力的角度分析.可能有以下几种原因：第一，拱圈不均匀下沉.隧道仰拱地基不均匀沉降，以及设计依据的围岩类型与实际围岩不符，

4、以致造成衬砌断面不适应受力的需要。第二，光面爆破不够完善，局部欠挖，衬砌厚度不均匀，以致断面局部应力过大。第三，隧道偏压，受力不均匀，造成局部开裂。第四，混凝土强度还未形成.就去掉支撑或拆模板.使衬砌混凝土过早受力，造成衬砌开裂。隧道衬砌出现裂缝段拆模时砼龄期均12h，后经试验类比实测，拆模时砼强度只有1.1mpa，小于公路隧道施工技术规范要求的2.5mpa，难以达到砼自身抗拉要求，致使隧道二次衬砌拱部和边墙砼受自重作用而产生水平向的弯拉裂缝。拱顶弯矩比拱脚大，故拱顶裂缝多于拱脚。同时，由于模板的拆除，使得衬砌内侧变成了临空面，衬砌边墙由原来的部分受压结构变成同时承受弯压双重作用结构，最终边墙

5、亦产生了水平裂缝。第五，施工中上拱超挖太多，灌注的衬砌混凝土与围岩不密贴，加之上部岩土坍落导致上拱混凝土损坏。2、混凝土自收缩、温度、选材、配比等因素的影响（1）混凝上的收缩危害混凝上收缩引起混凝土开裂.并导致地下结构渗水。混凝土收缩分为自收缩和干收缩，实验表明：当水灰比<0.35时，混凝土自收缩和干收缩各占一半左右，但水灰比>0.5时.混凝土自收缩作用不明显，其自收缩和干收缩相比可忽略不计。混凝土浇注后，特别是泵送、大流动性混凝土，早期含水量大，此时失水快，如果未及时养护，毛细管负压应迅速增加，因此此时混疑土的强度很低，很易达到混凝土极限压应力而开裂。混凝土干燥收缩大小还与配合比

6、有关：当水泥浆用量大，水灰比较高，砂率比较大，都会使混凝土收缩加大。（2）温度影响的增加温度的影响主要分为二部分：一部分是环境温度影响，另一部分是混凝土内水泥水化热引起温度的影响。环境温度的影响。气温对于短隧道和中长隧道的洞口衬砌混凝土影响较大，特别是夏季施工混凝土，温度较高、冬季时混凝土冷收缩达到最大，再加上其他因素则可能造成衬砌开裂；水化热的影响，随着大流动性的泵送混凝土在隧道结构中的广泛应用.以及混凝土强度等级的提高，和习惯认为“强度等级越高安全度越大，就高不就低”，均导致了混凝土中水泥用量增加，使水热化提高，散热集中。对于隧道衬砌厚度在50cm以上的情况，必须考虑水化热对混凝土衬砌的影

7、响。（3）选材、配比的影响在选材时一般考虑以“就地取材、降低成本”的原则，而水泥品种、细度、骨料品种均对混凝上收缩产生较大影响；在配合比方面，为了使混凝土拌合物在流动性提高的同时减少泌水、不分层离析，一般减少粗骨料最大颗粒，增加水泥用量，加大砂率，而未考虑对混凝土收缩的影响，这就在很大程度上加大混凝土衬砌开裂的可能性。（4）碱骨料反应的影响混凝土加水拌和后，水泥中的碱不断溶解，这种碱液与活性骨料中的活性氧化硅起化学反应，析出胶状的碱一硅胶，从周围介质中吸水膨胀，其体积可增大到三倍，而使混凝土胀裂，其特点是裂缝中有白色沉淀的胶体，呈杂乱的“地图"状。三、混凝土裂缝的治理1、细微裂缝隧道

8、衬砌混凝土表面常出击一些没有扩展性的细微裂缝，这种裂缝长久地存在会影响二衬衬体的使用效果及耐久性。从美观的角度考虑，可先清洗干裂缝的表面，然后涂上腻子几遍，最后用刮抹料、调色料处理混凝土表面，使其颜色与周围衬砌混凝土颜色一致。腻子采用环氧树脂浆液配比：环氧树脂：501稀释剂=1：0.2。调色料采用白水泥浆液，配比为：水泥：白水泥：107胶=5：1：1，施作中以试验结果进行确认。2、贯通性裂缝贯通性裂缝对工程质量危害较大，必须采用有效的治理方法。没裂缝方向凿成一条沟槽，在沟槽内每隔50cm左右钻一孔，孔深为二衬厚度的1/22/3，一般不得小于15cm。钻孔后再在孔内安装10的压浆管道，利用环氧树

9、脂砂浆固定，灰刀将砂浆压实抹光。环氧树脂砂浆配比；环氧树脂：水泥：细砂：乙二胺：二丁酯=1：1.6：3.2：0.1：0.12，其中乙二胺是固化剂，二丁酯是稀释剂，环氧树脂砂浆强度达到0.15-0.2mpa时压入水泥一水泥玻璃浆液或环氧树脂浆液，压浆结束后并检查其效果，裂缝表面用刮抹料和调色料处理。3、密集裂缝衬砌混凝土背后的空洞或衬砌厚度不足而弓i起的密集性裂缝，在裂缝范围内以间距1m左右交错布点，凿成10cm×10cm大小，深5cm的方槽，再用风钻打入中空注浆锚杆（勿接触衬背防水层），注入水泥砂浆，灰砂比为1：3，水灰比为1：1，施工时注浆压力保持在0.40.66mpa为宜，注浆结束后，当达到规定压力而砂浆压不进时，即认为已经注满，注漿孔用环氧树脂砂浆抹平，再用刮抹料和调色料处理。结束语二衬裂缝形成机理复杂，需要考虑的因素颇多，既有环境因素，又有材料本身的原因，还有施工工艺的影响。因此，不能单纯地依赖于某种单一手段，而应把各方面结合起来综合考虑，从整体论的观点进行防控，不能简单地认为采取了某种措施就万事大吉了，只有具体分析，适时、适