公路隧道襯砌混凝土裂紋的原因分析及防治

趙玉釗

摘 要：當前，在公路隧道的施工過程中，襯砌混凝土裂紋的出現非常普遍。本文詳細論述了公路隧道襯砌裂紋的類型及原因，總結得出隧道襯砌開裂的有效的整治措施，以期對工程實踐提供理論依據和參考，在隧道襯砌施工和隧道襯砌裂損整治方面發揮積極作用。

關鍵詞：公路隧道；混凝土裂紋；原因；防治

1裂縫的類型

1.1溫度裂縫

混凝土施工中，水泥水化過程中產生大量的熱量，在混凝土內部及其表面形成溫度梯度，內外張力超過混疑土內外約束力時就會產生溫度裂縫。裂縫寬度、深度冬季較明顯，夏季較窄施工中產生溫度裂縫主要與襯砌混凝土厚度及水泥品種、用量有關。

1.2縱向裂縫裂紋平行于隧道軸線，單線隧道集中在邊墻部分，雙線隧道主要集中在拱腰，危險系數最高。拱頂由于內緣壓力的存在，容易受內側擠壓產生襯砌開裂，剝落掉塊；拱腰受襯砌內緣張拉開裂；拱腳裂縫會使襯砌發生錯動，存在掉拱的可能性；邊墻裂紋容易受內緣張拉錯位。

1.3施工縫（接茬縫）

在二襯砼施工過程中，由于停電、機械故障等原因迫使混凝土澆注中斷時間超過混疑土的凝結時間，或超過混凝土的正常連續作業時間，因而產生明顯裂縫。隧道整體二襯前一般先在隧道兩邊澆主矮邊墻（高80cm）左右，矮邊墻混凝表面應進行鑿毛處理，再用水泥砂漿墊層，如直接在原混疑土上進行襯砌，會導致新舊混凝接茬間出現裂縫。

2公路隧道襯砌混凝土裂紋的原因

2.1混凝土原材料及混凝土配合在施工中控制不嚴

在施工中，一是由于地區材料的限制，特別是近幾年公路工程大量開工建設，導致地方的砂、石等地材供不應求，不能滿足工程進度的需要，而且工期緊張的情況下，施工單位、監理單位往往會放松對進場材料的驗收工作，部分級配不良、含泥量超標的不合格材料按合格材料進行了驗收。其二，混凝土在拌合時，未嚴格按照設計、施工配合比進行拌合，隨意改變水灰比，這些都是導致混凝土后期開裂的因素之一。

2.2溫度應力和約束應力引起的裂紋

混凝土在澆筑后，由于混凝土在水化熱期間，內部溫度不斷上升，在混凝土內外產生較大溫差，在表面引起拉應力而產生裂紋。而后期在降溫過程中，由于受到初支混凝土或模板臺車的約束，往往會因約束應力而會出現裂紋。許多混凝土的內部濕度變化很小或變化較慢，但表面濕度可能變化較大或發生劇烈變化。如養護不及時，混凝土內外溫差過大、時干時濕，表面干縮形變受到內部混凝土的約束，往往導致表面出現不規則的裂紋。

2.3設計方面的因素

隧道工程屬于地下工程，其受力結構與外部荷載均與地質密切相關。首先，隧道地質環境受地殼運動的影響在不斷變化，但具體如何變化，變化量多大，難以精確地把握；其次，隧道施工時需爆破開挖，施工后要通車運營，這勢必會破壞隧道區域內原有巖體內的內力、水文地質等原有平衡。這個影響超過二襯砼自身所能承受的應力時，就會產生一些裂紋。

3公路隧道襯砌混凝土裂紋的防治措施

3.1嚴格控制混凝土材料及施工配比

施工單位在進場前，應對工程所在地的原材料供應情況做充足的了解，做好原材料的供應、備料方案，并加強混凝土所使用的砂、石地材的進場自檢工作，嚴格把關，堅決做到不合格材料不得進場。同時在混凝土拌合時，采用集中拌合，使用電子計量的方式拌合混凝土，不得隨意更改混凝土配合比，嚴格按設計及施工配合進行施工，控制好水灰比。

3.2溫度應力和約束應力引起裂紋的措施

混凝土的入模溫度應視洞內溫度而調整。冬季施工時，骨料采取加熱或者加熱拌合用水的方法進行混凝土的拌合，使混凝土的入模溫度不應低于5℃；夏期施工時，應根據夏季混凝土的澆筑方案，對骨料采取先加水冷卻或者在拌合用水中加冰塊的方式，使混凝土的入模溫度不宜高于洞內溫度且不宜超過30℃。施工過程中要估計混凝土溫度與拉應力的變化，提出混凝土溫度的控制值，并在施工養護過程中實際測定關鍵截面的中部點溫度和離表面約5cm深處的表層溫度（包括仰拱和底板），實行嚴格的溫度控制。二次襯砌結構任一截面在任一時間內的內部最高溫度與表層溫度之差一般不大于20℃，新澆筑混凝土與上一區段二次襯砌混凝土或圍巖之間的溫差不大于20℃，灑于混凝土表面的養護水溫度低于混凝土表面溫度的差值不大于15℃，混凝土的降溫速率最大不宜超過3℃/d。

3.3設計方面

首先，切實加強地質勘察與試驗分析，提供準確的設計參數；其次，針對不同的地質條件，采用適宜的洞室斷面結構不應在不同的地質條件下千篇一律地套用同一洞室斷面結構形式；再次，設計人員應密切注意隧道工程的施工現場情況，根據具體施工工藝與地質情況及時修正設計；最后，在條件允許的情況下，建議隧道二襯砼采用具有良好的整體抗拉及抗壓性能的鋼纖維砼。

3.4選取優良的骨料級配

在選取混凝土配合比時，應采用優良的骨料級配，其中細骨料應選用級配合理、質地均勻堅固、級配和粒徑良好、吸水率低、空隙率小的潔凈天然中粗河砂；采用摻人粉煤灰等膠凝材料，以及引氣劑等外加劑的措施，盡量減少混凝土的水泥用量。

3.5襯砌裂損病害的防治原則

襯砌裂縫的整治應結合裂縫寬度、受力狀態和發展情況綜合考慮。對不同裂損區域采用不同的工程措施，以穩固圍巖為主加固襯砌相結合的綜合治理措施。盡量減少對原襯砌的擾動，避免破壞原襯砌結構的整體性、穩定性。同時加強觀測，掌握裂縫變形情況，已有的襯砌裂損對結構造成的危害要及時控制并防止擴大。對運營中的隧道應合理安排施工，合理地控制行車流量，盡量減少對正常運行的干擾。對施工中的隧道應加強監控量測，保證隧道襯砌錨噴加固、拱背壓漿等治理措施的施工質量，確保加固后的隧道凈空滿足限界要求。

3.6加強混凝土澆筑的養護工作

混凝土養護的最低期限應符合相應的規定，且不得中斷，混凝土3.6期間，混凝土內部溫度不宜超過60℃，最高不得大于65℃，混凝土內部溫度與表面溫度之差、表面溫度與環境溫度之差不宜大于加℃，養護用水溫度與混凝土表面溫度之差不得大于巧℃。當采用養護劑養護時，養護劑應符合《水泥混凝土養護劑》規定。

結語

我相信，只要我們在具體的施工中多觀察、多比較，出現問題后多分析、多總結，結合多種預防、控制處理措施，隧道襯砌混凝土的裂紋（縫）是完全可以控制和避免的。

參考文獻

[1]薛曉輝，張軍，宿鐘鳴，等.帶裂縫隧道襯砌安全性評價及處治技術研究 [J].重慶交通大學學報：自然科學版，2016，35（1）：28-32.

[2]王海強，張成良，陳娛.淺埋偏壓連拱隧道襯砌裂縫監測與綜合分析.世界科技研究與發展，2016（2）：341-346.

（作者身份證號碼：320322198711266514）