公路隧道橫洞與加寬帶襯砌混凝土裂紋的成因及防治

【摘要】公路隧道橫洞與加寬帶襯砌混凝土極易產生裂紋，不僅影響隧道橫洞與加寬帶襯砌外觀，且不利于襯砌安全。本文結合相關工程案例，淺析了公路隧道橫洞與加寬帶襯砌混凝土裂紋的成因，探究了公路隧道橫洞與加寬帶襯砌混凝土裂紋的防治措施，以期為公路隧道橫洞與加寬帶襯砌混凝土裂紋防治提供借鑒。

【關鍵詞】公路隧道；襯砌；混凝土裂紋

1、案例工程概況

某公路隧道工程全長1456米，全隧道遵循二級公路相關標準進行設計，隧道埋深大約為100米到200米。該公路隧道在洞口段Ⅱ類圍巖對二次襯砌進行采用。該公路隧道橫洞與加寬帶襯砌完成后，陸續產生了混凝土裂紋，裂紋寬度大致保持在0.2mm到1.0mm范圍之間，且無錯位現象，少數裂紋存在0.1mm到0.2mm的錯位現象；在地質條件較差的部位，存在較多的裂紋，且呈現出環向、縱向以及交叉等多種形式。

2、公路隧道橫洞與加寬帶襯砌混凝土裂紋的成因

2.1地質條件差

案例公路隧道工程實際地質條件不符合相關設計要求，實際上隧道圍巖主要是V類圍巖，且節理存在極為豐富的裂隙，且斷層碎裂帶較多，同時存在較多的不良結構面。另外，大斷層構造嚴重影響了隧道圍巖的穩定性[1]。

2.2缺乏合理的支護結構

案例公路隧道工程的實際圍巖與相關設計存在較大差異性，且未能及時對支護結構實施補強，造成多次坍塌，多次引發應力重分布，對受力條件造成了較大改變。另外，襯砌厚度只有25cm，為預防裂紋，應采用鋼筋網對之進行防護[2]。其次在橫洞位置，初支與二襯在洞身位置出現支護斷環，荷載集中在橫擔工字鋼及加強鋼筋網上，對施工過程控制有較高要求。

2.3未對防水層進行設置

對于公路隧道橫洞與加寬帶襯砌而言，對防水板進行設立不僅能有效防水，還具備隔離層的相應作用，能有效消除存在于混凝土襯砌以及噴錨支護之間的約束力，并削弱圍巖變形對襯砌造成的不良影響，避免裂紋出現[3]。在案例工程中，橫洞與加寬帶襯砌未對防水層進行設置，導致了裂紋的集中分布。

2.4混凝土干縮且養護不及時

公路隧道橫洞與加寬帶襯砌完成后，公路隧道貫通后，隧道內產生較大風速，且洞內溫、濕度出現較快變化，造成混凝土干縮并引發裂紋產生。另外，對脫模之后的襯砌混凝土養護不及時，也是引發裂紋的重要原因。

2.5開挖及支護工藝時間過長

公路隧道對橫洞及加寬帶施工重視度不夠，加寬帶與橫洞經常需要定做模板，常采取跳過加寬帶與橫洞二襯支護的策略。因支護時間長，在地質條件較差的情況下很容易發生較大變形。

3、公路隧道橫洞與加寬帶襯砌混凝土裂紋的防治措施

3.1防治原則

在確保隧道結構安全，并避免阻礙交通運行的基礎上，主要對系統錨桿以及局部錨桿進行采用，并實施注漿加固，并對裂紋進行封堵和整修，輔之以防滲漏處理，有效實現對裂紋的綜合治理。另外，相關質檢單位檢驗，裂紋處理合格后，對之噴刷涂料進行裝修。

3.2防治方法

3.2.1系統錨桿加固

在公路隧道橫洞與加寬帶襯砌結構上密集分布，嚴重影響結構安全的裂紋，要采用系統錨桿對該襯砌段相應的整拱實施加固。所采用的系統錨桿應為鋼質漲殼式中空注漿錨桿，其規格為 25×5mm，錨桿長3米。鋼質漲殼錨頭相應的工作荷載具體值為50kN，錨桿相應的環向間距在1.5米以下。情況較為特殊時，可適當對錨桿進行加密。主要對隧道圓心上部相關部位實施加固。采用環氧樹脂漿液對裂紋實施壓注，并對注漿壓力進行控制，使之保持在0.3MPa到0.5MPa范圍之間。

3.2.2局部錨桿加固

對于縱向裂紋以及影響隧道結構安全的裂紋，可采用錨桿在裂紋兩側進行交錯布置，對之實施局部加固鎖定。所采用的錨桿因為鋼質漲殼式中空注漿錨桿，其規格為 25×5mm，錨桿長3米。鋼質漲殼錨頭相應的工作荷載具體值為50kN。采用環氧樹脂漿液對裂紋實施壓注，并對注漿壓力進行控制，使之保持在0.3MPa到0.5MPa范圍之間。

3.2.3裂紋處理

部分干縮裂紋開裂程度相對較輕，且不會嚴重影響隧道結構安全。可采用環氧樹脂漿液對此類裂紋實施壓注，并對注漿壓力進行控制，使之保持在0.3MPa到0.5MPa范圍之間。另外，對于實施鉆孔后，滲出地下水的情況，要先對滲出的地下水進行處理，再對隧道結構進行加固，并對裂紋實施處理。對滲水進行處理，要有效結合以下兩種方法：采用水泥—水玻璃雙液實施注漿堵水；鑿槽，并將盲溝埋設與槽內，實施引水。最后，采用涂料對襯砌表面混凝土實施噴刷，改善外觀。

3.3技術措施

3.3.1錨桿施工

錨桿施工主要包括以下步驟：①布眼。在現場采用油漆對錨桿位置進行標注。②鑿坑。借助手持電鋸等工具，將錨桿眼位作為中心，對20×20×6cm的方坑進行開鑿。③鉆眼。借助風動鑿巖機，對方坑內部實施鉆眼，并使鉆眼方向與襯砌混凝土表面保持垂直，參照錨桿長度對深度進行控制，鉆眼結束后實施清孔處理。④對錨桿進行安設。對錨頭與錨桿實施連接，并將之插入鉆孔內，對止漿塞以及墊板進行安裝，并將螺母上好擰緊。⑤注漿。借助擠壓式注漿機，將水泥砂漿向錨桿孔內實施注入，并對注漿壓力進行控制，使之保持在0.2MPa到0.3MPa范圍之間。⑥封口。采用C30無收縮水泥砂漿對錨桿端頭相應的方坑實施封口處理。

3.3.2壓漿施工

壓漿施工主要包括以下步驟：①清紋。借助毛刷等工具對裂紋表面存在的灰塵進行清除，并采用酒精對紋隙表面存在的油跡進行清洗。②標識。將灰塵以及水泥對裂紋封堵的具體部位進行標識。③貼嘴。沿著裂紋，使用F—Ⅱ封紋膠液對相應的注漿嘴進行粘貼。④注漿嘴加固。貼嘴完成兩個小時之后，使用F—Ⅱ封紋膠水泥漿液對注漿嘴邊緣進行涂抹。⑤封紋。使用F—Ⅱ封紋膠水泥漿液對注漿嘴間存在的裂紋進行涂抹。⑥試注。借助注漿機將丙酮壓注入各個注漿嘴之中，并對注漿嘴及封紋進行檢驗，避免滲漏，避免相鄰的注漿嘴產生連通，對試注存在問題的相應部位實施修補和有效封堵。⑦注漿。借助MY—Ⅲ注漿機將環氧漿液對注漿嘴實施壓漿，并采用鐵釘對注漿完成的注漿嘴實施釘堵。

結語：

綜上所述，地質條件差、缺乏合理的支護結構、未對防水層進行設置、混凝土干縮且養護不及時等原因均會導致公路隧道橫洞與加寬帶襯砌混凝土裂紋。要在實施系統錨桿加固或者局部錨桿加固的基礎上，采取相關技術措施，對裂紋進行有效處理。

參考文獻：

[1]何小龍.隧道襯砌混凝土裂縫的成因與防治[J].工程技術：全文版，2016（6）：00125-00125.

[2]李濤.隧道洞身襯砌混凝土裂紋發生原因及有效處理[J].建筑工程技術與設計，2016（1）.

[3]譚弘濤.淺談隧道襯砌混凝土裂紋原因及防治措施[J].城市建設理論研究：電子版，2014（19）.

作者簡介：

陳江，云南云嶺橋隧科技有限公司。