隧道衬砌裂损及防治-基础知识

衬砌裂损的原因（一）导致衬砌开裂的外部原因1．出现未预料到的外力：包括松弛土压、突发性崩塌、偏压及坡面蠕动、滑坡、膨胀性土压、水压、地震力、冻胀压力2.环境因素：包括冻害、火灾、盐害、酸害、混凝土碳化、衬砌裂损的原因（二）导致开裂的内部原因1.材料固有性质引起开裂：包括水化热、干燥收缩、碱骨料反应、和易性差2.设计缺陷：包括设计尺寸不足、未做防腐设计。3.施工不良：包括养生不足、拆模过早、灌注不均匀、模板下沉、施工缝处理不良主要内容1、基于变形量的判定标准2、基于变形速度的判定标准3、衬砌裂缝的判定一、基于变形量的判定标准在日本(公路隧道维持管理便览》和我国《公路隧道养护技术规范》(JTGH12-2003)中，给出了村砌变形、移动沉降的定性判定标准，这两个标准基本相同，只是在表述上略有区别为此，衬砌变形、移动、沉降的定性判定标准采用我国的标准，1、出现变形、位移、沉降,结构物应有的功能明显下降。2、出现变形、位移、沉降,估计近期内结构物功能会下降。3、出现变形、位移,但发展缓慢。二、基于变形速度的判定标准1、公路隧道判定标准日本《公路隧道维持管理便览》和我国《公路隧道养护技术规范》中的判定标准类似于日木铁路隧道的判定标准,实际上是对日本铁路隧道判定标准的补充完善。基于变形速度的判定标准采用我国的标准,二、基于变形速度的判定标准2、铁路隧道判定标准我国《铁路桥隧建筑物劣化评定标准一隧道》中给出的变形判定标准也类似于日本铁路隧道但分为五级,增加了定性描述的两级，裂缝开裂宽度在缝口处沿垂直裂面方向量取,缝宽8按大小分为四级三、衬砌裂缝的判定1、裂缝宽度与分级衬砌出现错牙,用裂缝错距表示。错距沿垂直方向和水平方向量取前者叫垂直错距，后者叫水平错距，依错距大小分为三个级别。三、衬砌裂缝的判定2、裂缝错距分级根据衬砌裂缝的宽度判定。在我国《铁路工务技术手册一隧道》(吉林铁路局工务处，1980)中，按衬砌裂缝的宽度将衬砌裂缝定量地分为四级，我国《铁路隧道设计规范》规定，钢筋混凝土衬砌结构构件，按荷载基本组合所求得的最大裂缝宽度不应大于0.2mm(铁道部，2002)。三、衬砌裂缝的判定3、裂缝宽度影响程度分级主要危害（1）降低衬砌结构对围岩的承载能力；（2）使隧道净空变小，侵入建筑限界，影响车辆安全通过；（3）拱部衬砌掉块，影响行车和人身安全；（4）裂缝漏水，造成洞内设施锈蚀，道床翻浆，严寒和寒冷地区产生冻害；（5）铺底和仰拱破损，基床翻浆、线路变形、危及行车安全，增加养护维修工作量。隧道衬砌裂损定义

隧道衬砌由于地层压力作用、腐蚀性介质作用、人为因素、列车循环荷载作用等原因产生裂缝和变形，统称为隧道衬砌裂损。衬砌裂损的类型（一）衬砌变形衬砌变形有横向变形和纵向变形两种，其中横向变形是主要变形。横向变形是指衬砌由于受力原因而引起拱轴形状的改变。（二）衬砌移动衬砌移动是指衬砌的整体或其中一部分出现转动（倾斜）、平移和下沉（或上抬）等变化，也有纵向和横向之分。对于大多数裂损的衬砌，往往是纵向与横向移动同时出现。

（三）衬砌开裂衬砌开裂是指衬砌表面出现裂纹（或龟裂）和裂缝(宽度较大)或贯通衬砌全部厚度的裂纹的总称，是衬砌变形的结果。纵向裂缝、环向裂缝和斜向裂缝三种。纵向裂缝平行于隧道轴线，其危害性最大，发展可引起隧道掉拱、边墙断裂甚至整个隧道塌方。纵向裂缝分布具有拱腰部分比拱顶多，双线隧道主要产生在拱腰，单线隧道主要产生在边墙的规律。环向裂缝，主要由纵向不均匀荷载、围岩地质变化、沉降缝等处理不当所引起，多发生在洞口或不良地质地带与完整岩石地层的交接处。环向裂缝约占裂缝总长的30%～40%。裂缝的分类按照走向张裂是弯曲受拉和偏心受拉引起的裂损，其特征是裂纹、裂面与应力方向正交，缝宽由表及里逐渐变窄。常见在拱腰部位，边墙中部，衬砌承受较大的地层压力作用，衬砌受弯向内位移，内缘拉应力超过混凝土的极限抗拉强度，而发生张口型裂纹。。压溃是弯曲或偏心受压引起的衬砌裂损。裂纹边缘呈压碎状，严重时受压区表面产生鱼鳞状碎片（中间厚，四周薄），或剥落掉块等现象。常见在对应于两拱腰发生较严重的纵向张裂内移地段的拱顶部位，出现闭口型纵裂，衬砌向上位移。其中较严重处，拱顶内缘在高挤压应力作用下发生剥落掉块错台是由剪切力引起的裂缝，裂缝宽度在表面至深处大致相同。偶见拱腰部位衬砌，在其背后局部松动滑移围岩的推力作用下，沿水平工作缝较薄弱处，有一侧的衬砌变形突出，形成错台型裂纹裂缝的分类按照受力形态裂损的描述（一）裂缝宽度与分级1.毛裂缝（又叫发丝）δ≤0.3mm2.小裂缝O.3mm＜δ≤2mm3.中裂缝2mm＜δ≤20mm