公路隧道二襯裂縫的常見成因及防治措施

楊洋

摘 要：隨著隧道施工技術的提高，隧道工程在新建公路中所占的比例逐步增大。隧道二次襯砌施工普遍采用整體式鋼模板臺車、泵送混凝土施工工藝，其普遍存在的裂縫不僅影響了美觀，還給工程質量留下了隱患。施工中必須采取合理的工程技術措施，控制和減少混凝土裂縫。筆者根據多年的工作經驗，主要針對公路隧道二襯裂縫的常見成因及防治措施進行分析和討論。

關鍵詞：公路隧道；二襯裂縫；常見成因；防治措施

一、隧道裂縫類型

1、干縮裂縫

混凝土在硬化過程中水分逐漸蒸發散失，使水泥石中的凝結膠體干燥收縮產生變形，由于受到圍巖和模板的約束，變形產生應力，當應力值超過混凝土的抗拉強度時，就會出現干縮裂縫。干縮裂縫多為表面性的，紋理較細小，走向沒有規律。影響混凝土干縮裂縫的因素主要有：水泥品種、用量及水灰比，骨料的大小和級配，外加劑品種和摻量。

2、溫度裂縫

水泥水化過程中產生大量的熱量，在混凝土內部和表面間形成溫度梯度而產生應力，當溫度應力超過混凝土內外的約束力時就會產生溫度裂縫。裂縫寬度冬季較寬，夏季較窄。溫度裂縫的產生與二次襯砌混凝土的厚度及水泥的品種、用量有關。

3、荷載變形裂縫

地質原因或防水設施處理不當，圍巖沉降產生荷載； 仰拱和邊墻基礎的虛碴未清理干凈，混凝土澆筑后，基底產生不均勻沉降；模板臺車或堵頭板沒有固定牢固，以及過早脫模，或脫模時混凝土受到較大的外力撞擊等都容易產生變形裂縫。荷載變形裂縫在隧道襯砌混凝土病害中占有的比例逐年增大，已經引起了廣大工程技術人員的重視。

4、施工縫（接茬縫）

施工過程中由于停電、機械故障等原因迫使混凝土澆筑中斷時間超過混凝土的初凝時間，繼續澆筑混凝土時，原有的混凝土基礎表面沒有進行鑿毛處理，或者鑿毛后沒有用水沖洗干凈，也沒有鋪水泥砂漿墊層，就在原混凝土表面澆筑混凝土，致使新舊混凝土接茬間出現裂縫。

二、二襯裂縫成因分析

1、受力條件不利因素的影響

隧道襯砌開裂的因素很多.從受力的角度分析.可能有以下幾種原因：

第一，拱圈不均勻下沉.隧道仰拱地基不均勻沉降，以及設計依據的圍巖類型與實際圍巖不符，以致造成襯砌斷面不適應受力的需要。

第二，光面爆破不夠完善，局部欠挖，襯砌厚度不均勻，以致斷面局部應力過大。

第三，隧道偏壓，受力不均勻，造成局部開裂。

第四，混凝土強度還未形成.就去掉支撐或拆模板.使襯砌混凝土過早受力，造成襯砌開裂。隧道襯砌出現裂縫段拆模時砼齡期均≤12h，后經試驗類比實測，拆模時砼強度只有1.1MPa，小于《公路隧道施工技術規范》要求的2.5MPa，難以達到砼自身抗拉要求，致使隧道二次襯砌拱部和邊墻砼受自重作用而產生水平向的彎拉裂縫。拱頂彎矩比拱腳大，故拱頂裂縫多于拱腳。同時，由于模板的拆除，使得襯砌內側變成了臨空面，襯砌邊墻由原來的部分受壓結構變成同時承受彎壓雙重作用結構，最終邊墻亦產生了水平裂縫。

第五，施工中上拱超挖太多，灌注的襯砌混凝土與圍巖不密貼，加之上部巖土坍落導致上拱混凝土損壞。

2、混凝土自收縮、溫度、選材、配比等因素的影響

（1）混凝上的收縮危害

混凝上收縮引起混凝土開裂.并導致地下結構滲水。混凝土收縮分為自收縮和干收縮，實驗表明：當水灰比<0.35時，混凝土自收縮和干收縮各占一半左右，但水灰比>0.5時.混凝土自收縮作用不明顯，其自收縮和干收縮相比可忽略不計。

混凝土澆注后，特別是泵送、大流動性混凝土，早期含水量大，此時失水快，如果未及時養護，毛細管負壓應迅速增加，因此此時混疑土的強度很低，很易達到混凝土極限壓應力而開裂。

混凝土干燥收縮大小還與配合比有關：當水泥漿用量大，水灰比較高，砂率比較大，都會使混凝土收縮加大。

（2）溫度影響的增加

溫度的影響主要分為二部分：一部分是環境溫度影響，另一部分是混凝土內水泥水化熱引起溫度的影響。環境溫度的影響。氣溫對于短隧道和中長隧道的洞口襯砌混凝土影響較大，特別是夏季施工混凝土，溫度較高、冬季時混凝土冷收縮達到最大，再加上其他因素則可能造成襯砌開裂；水化熱的影響，隨著大流動性的泵送混凝土在隧道結構中的廣泛應用.以及混凝土強度等級的提高，和習慣認為“強度等級越高安全度越大，就高不就低”，均導致了混凝土中水泥用量增加，使水熱化提高，散熱集中。對于隧道襯砌厚度在50cm以上的情況，必須考慮水化熱對混凝土襯砌的影響。

（3）選材、配比的影響

在選材時一般考慮以“就地取材、降低成本”的原則，而水泥品種、細度、骨料品種均對混凝上收縮產生較大影響；在配合比方面，為了使混凝土拌合物在流動性提高的同時減少泌水、不分層離析，一般減少粗骨料最大顆粒，增加水泥用量，加大砂率，而未考慮對混凝土收縮的影響，這就在很大程度上加大混凝土襯砌開裂的可能性。

（4）堿—骨料反應的影響

混凝土加水拌和后，水泥中的堿不斷溶解，這種堿液與活性骨料中的活性氧化硅起化學反應，析出膠狀的堿一硅膠，從周圍介質中吸水膨脹，其體積可增大到三倍，而使混凝土脹裂，其特點是裂縫中有白色沉淀的膠體，呈雜亂的“地圖"狀。

三、混凝土裂縫的治理

1、細微裂縫

隧道襯砌混凝土表面常出擊一些沒有擴展性的細微裂縫，這種裂縫長久地存在會影響二襯襯體的使用效果及耐久性。從美觀的角度考慮，可先清洗干裂縫的表面，然后涂上膩子幾遍，最后用刮抹料、調色料處理混凝土表面，使其顏色與周圍襯砌混凝土顏色一致。膩子采用環氧樹脂漿液配比：環氧樹脂：501稀釋劑=1：0.2。調色料采用白水泥漿液，配比為：水泥：白水泥：107膠=5：1：1，施作中以試驗結果進行確認。

2、貫通性裂縫

貫通性裂縫對工程質量危害較大，必須采用有效的治理方法。沒裂縫方向鑿成一條溝槽，在溝槽內每隔50cm左右鉆一孔，孔深為二襯厚度的1/2～2/3，一般不得小于15cm。鉆孔后再在孔內安裝10的壓漿管道，利用環氧樹脂砂漿固定，灰刀將砂漿壓實抹光。環氧樹脂砂漿配比；環氧樹脂：水泥：細砂：乙二胺：二丁酯=1：1.6：3.2：0.1：0.12，其中乙二胺是固化劑，二丁酯是稀釋劑，環氧樹脂砂漿強度達到0.15-0.2MPa時壓入水泥一水泥玻璃漿液或環氧樹脂漿液，壓漿結束后并檢查其效果，裂縫表面用刮抹料和調色料處理。

3、密集裂縫

襯砌混凝土背后的空洞或襯砌厚度不足而弓I起的密集性裂縫，在裂縫范圍內以間距1m左右交錯布點，鑿成10cm×10cm大小，深5cm的方槽，再用風鉆打入中空注漿錨桿（勿接觸襯背防水層），注入水泥砂漿，灰砂比為1：3，水灰比為1：1，施工時注漿壓力保持在0.4～0.66MPa為宜，注漿結束后，當達到規定壓力而砂漿壓不進時，即認為已經注滿，注漿孔用環氧樹脂砂漿抹平，再用刮抹料和調色料處理。

結束語

二襯裂縫形成機理復雜，需要考慮的因素頗多，既有環境因素，又有材料本身的原因，還有施工工藝的影響。因此，不能單純地依賴于某種單一手段，而應把各方面結合起來綜合考慮，從整體論的觀點進行防控，不能簡單地認為采取了某種措施就萬事大吉了，只有具體分析，適時、適度地做好每個環節，才能達到防控混凝土收縮裂縫的理想效果。

參考文獻：

[1] 劉榮平.淺析隧道二襯的常見成因及防治措施[J].山西建筑，2011（27）

[2] 李淑琴.淺談隧道二襯裂縫控制技術[J].鐵道標準設計，2011（S2）

[3] 周紅鋒.隧道二襯裂縫的分析及防治[J].交通標準化，2010（07）