公路隧道二襯砼開裂的施工因素分析及對策研究

摘要：文章從混凝土的受力狀態進行分析，分析施工因素和二次襯砌砼干縮應力和溫度應力過大的因素，分析二襯砼開裂的原因，并提出相應的改觀對策。

關鍵詞：公路隧道；二襯砼開裂；施工因素分析；對策研究

1、影響隧道襯砌混凝土受力狀態的影響因素

1.1 導致襯砌砼出現偏載問題的施工因素

在施工工程進行的過程中，如果超欠挖現象明顯，或是在進行超挖回填的過程中，出現不密實的現象，沒有注意這些問題并對這些問題進行改進處理，整個襯砌在進行施工之后，背后就會形成一個空洞，周圍的巖層都會受到擾動，原本應該保持緊繃的狀態，但是實際上會慢慢變得松弛，應力會出現局部集中的情況，隧道的襯砌結構就會承受來自不同方位的荷載，整個負載也不均勻。在進行大斷面開挖的施工過程中，如果沒有格外強調進行二次施工，二次襯砌沒有進行，或者是沒有將施工工序進行重新地設立，施工工序向著不科學和不合理發展，整個圍巖的力學性質也會不斷地發生改變，局部地區會因為施工力度不夠而受到集中荷載，造成承受能力的不穩定。另外，如果在施工測量放線的過程中，因為拱架的不合理設置，完成了支撐力度不夠，整個拱架會變形，整個襯砌結構的受力也會不穩定。二次襯砌砼的澆筑管理工作也應該進行控制，該管理工作也盡可能地需要做到規范和合理，拱背部位附近有不緊密的空隙的地方，都需要進行清理。拱背部分應該和拱腰一起承受力，而不應該不平均地讓拱背或拱腰部位承受更多的荷載，很多二次襯砌的厚度在進行建筑的過程中，都存普遍存在著不均勻的問題，這也是后期受力不均的直接原因，而且這些問題大多都帶著厚度偏薄的問題，都是工程在建筑過程中應該注意的。

1.2 導致二次襯砌砼干縮應力和溫度應力過大的施工因素

隧道工程在施工過程中必須注意施工質量，如果沒有專門對施工質量進行管理，或是管理工作做的不到位，就會直接導致施工問題，混凝土的前期準備問題不能得到解決，施工質量也就會跟著出現問題，最后會導致二次襯砌砼干縮應力和溫度應力過大。這主要是因為在混凝土進行施工的過程中失水了，水泥水化熱了之后就會產生干縮應力和溫度應力，這個應力一旦超過了混凝土本身可以承受的范圍，那么就會造成干縮裂縫，也會導致溫度裂縫的出現。

2、減少隧道二襯砼開裂問題出現的解決對策

2.1 數值的計算模型

沿著襯砌的表面，圍巖的壓力才能傳達到隧道的結構上，隧道本身的襯砌結構是呈垂直分布的狀態，垂直分布的壓力密集程度會越來越大，而想要整個壓力擴張過程簡化，一般在進行估測的過程中，都會假定均布荷載的大小，假定這些荷載在襯砌表面上的變化都是呈現線性變化的狀態。當然，因為圍巖的分布本身來說，就是不平均的，因此相對應的荷載的分布也就會受到圍巖的影響，跟著不對稱。在對隧道工程二次襯砌砼結構進行澆筑工作之后，砼的表面溫度就會發生強烈的變化，因為溫度造成該結構的溫度急劇變化，也因為這個溫度變化而造成該部分失水干縮的現象，同時溫度收縮和干縮的強度都會不斷降低。現在假設這個不斷降低的過程是呈線性變化的，那么一定可以發現最大的變化量是存在于隧道壁的表面位置處的，溫度是會對隧道結構產生直接的影響，變溫也會直接對結構產生影響，失水和變溫之后溫度的變化和直接進行變溫操作都會給隧道結構帶來直接的影響。同時，施工澆筑時的氣溫也直接影響著襯砌結構的溫度應力，澆灌時的溫度是最后該溫度應力的標準，如果澆筑時的氣溫偏低，那么整個隧道內的溫度就會有明顯地上升，混凝土的內部就會出現控制的壓應力，相反，氣溫偏高就會出現拉應力，這兩個力性質不同，但是都會為整個隧道結構造成不同的影響。

2.2 溫度應力對二襯砼的影響分析

當二次襯砌結構的內部結構因為溫度的變化產生變化時，無論是哪個部位的結構，都會產生不一樣的變化。拱頂附近區域會有不同的環向應力分布，整體結構的應力分布，都會因為溫度的變化發生變化，溫度上升，這些應力的強度就會降低，它們都與溫度的變化呈反比，而在變化的過程中，壓應力會隨著溫度的下降而漸漸變成拉應力，但是一旦降溫值超過了 8 攝氏度，整個結構中的應力都不會有大幅度的變化了，這是因為拱頂位置已經成為了最大拉應力的所在位置了。變溫幅度的加強，會影響著溫度應力的變化，溫度變化也算是初襯結構和二次襯砌結構并沒有完全區分開來的原因，因為隨著溫度的變化，向應力是會改變的，初襯結構與二次襯砌結構中的應力都會與溫度的變化呈線性關系，只要溫度下降的數值超過了12 攝氏度，整個向應力就會超過混凝土可以承受的范圍，混凝土開裂的現象便會產生。

2.3 混凝土失水收縮的影響分析

通過對降溫的模擬實現，可以模擬混凝土的失水收縮過程，也可以得出溫度對失水的影響結論，在混凝土干縮試驗后，可以得出的結論是不同失水率對于混凝土的收縮率影響是不同的，在進行測算的過程中假設二次襯砌結構的厚度是呈線性變化，那么最后歸于零的狀態在失水與溫度等效的原則下，換算后會不斷降低，整個溫度變化過程會跟著結構的厚度進行線性變化，最后衰減掉也是必然的。

3、結束語

綜上所述，影響隧道襯砌混凝土受力狀態的影響因素是多方面的，而想要減少隧道二襯砼開裂問題，就必須從多方面共同進行策略的分析，而溫度是主要需要被考慮到的改變因素，在溫度發生變化的過程中，二襯砼結構的最大拉應力也是會跟著發生變化的，而且這個變化更多的是呈反比的變化，這種線性關系使最大拉應力的位置直接進行了轉移，不再是拱腳的位置，而漸漸轉移到了拱頂的位置。同時在施工過程中的施工手法不到位，施工方案有誤差都會造成結構多變，后期二次砼施工的保養工作也必須到位，這樣才能從實際情況下出發對施工進行控制，也同時可以進行開裂情況的避免，二襯砼結構的最大拉應力肯定是大于其抗拉強度的，因此開裂的問題會容易發生，這在施工過程中值得注意。

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