隧道二襯混凝土裂縫成因分析及防治措施

■陳葉強

（寧德沙埕灣跨海高速公路有限責任公司，福鼎 355200）

0 前言

福建省為東南丘陵地貌，高等級公路修建過程中隧道工程占的比重較大。在隧道工程修筑過程中，隧道二襯混凝土施工常會因脫水、溫差以及應力等問題出現裂縫，導致整個隧道工程出現較嚴重的質量問題。筆者結合自身實際工程經驗，對漳永高速公路漳州段隧道二襯裂縫問題進行分析，提出相應的防治措施。

1 工程概況

漳永高速公路漳州段路線全長58.728km，沿線地形地質復雜，施工難度大。整個地貌格架受構造控制明顯，主要山脈水系走向近南北。本項目橋隧比達53.6%，其中共有隧道11座；隧道設計行車速度為80km/h；洞內縱坡：-3.0%<縱坡<-0.3%及0.3%<縱坡<3.0%；隧道路面橫坡：＋2%（超高地段：-4.0%≤i≤4.0%）；二襯抗滲等級為P6；建筑限界凈寬：10.25 m=0.75m （左側檢修道）+0.5m（左側側向寬度）+3.75m×2（行車道）+0.75m（右側側向寬度）+0.75m（右側檢修道）、凈高5m；隧道內輪廓設計以建筑限界為基礎，綜合考慮路面超高、襯砌結構受力特點、通風照明及消防設施布置空間、溝槽尺寸及隧道內裝等擬定斷面形式及具體參數；隧道主洞內輪廓采用受力條件好的單心圓形式，拱部圓弧半徑R=546cm。主洞內輪廓如圖1所示。

該工程段隧道使用整體式鋼模臺車襯砌、混凝土泵送、采用平板式振搗器振搗工藝施工。項目于2012年9月開工，于2015年9月建成通車。

2 隧道工程典型裂縫類型

圖1 隧道主洞內輪廓示意圖

隧道二襯混凝土施工裂縫的出現是一大質量通病，其主要的裂縫類型有溫度裂縫、干縮裂縫，荷載變形裂縫、施工裂縫[1]。

（1）溫度裂縫。水泥水化過程產生熱量，在混凝土內部與表面出現溫差，從而產生一定應力，當溫度梯度應力超出混凝土內外約束力時，就會產生溫度裂縫。溫度裂縫多出現在隧道進出口處，特別是在冬季施工的過程中，其有著較大的晝夜溫差；

（2）干縮裂縫。干縮裂縫主要出現在水泥硬化過程中，隨著其水分的蒸發，導致混凝土干燥變形，模板及圍巖約束力的影響產生一定的應力，若其應力高于混凝土的抗拉強度，從而產生干縮裂縫[2]；

（3）荷載變形裂縫。一般都是由于二襯混凝土在對基礎進行澆筑的過程中，沒有保證基巖的整潔性，導致混凝土直接在松軟的地基或基底有雜物的基礎上進行澆筑[3]，基底產生不均勻沉降；也可能是因模板的剛度不足，或者是過早脫模，或是脫模過程受到外界人為或機械沖擊等原因產生變形裂縫；

（4）施工裂縫。在二襯澆筑過程中混凝土輸送泵故障或者停電等原因，使得混凝土澆筑中斷時間過長，超出了混凝土初凝時間。此外，在進行混凝土澆筑的過程中，若不能對已有的混凝土基礎表面進行鑿毛處理，或沒有及時的進行相關的清洗等，都會導致此類裂縫出現[4-7]。

3 隧道二襯混凝土裂縫的成因分析

漳永高速公路漳州段隧道工程施工時間跨度大，在結合地理位置及季節變化等多種因素的影響下，有個別隧道二襯出現局部裂縫，裂縫類別以環向裂縫為主，部分有縱向裂縫及斜向裂縫，多出現在左、右拱墻位置，如：大憑山隧道YK9+754左拱墻素混凝土，環向裂縫，寬0.2mm，長3m；天宮隧道YK29+530右拱墻素混凝土，斜向裂縫，寬0.2mm，長2.5m，已修補過。如圖2～3所示。

圖2 大憑山隧道YK9+754左拱墻環向裂縫

圖3 天宮隧道YK29+530右拱墻斜向裂縫

對本工程隧道二襯裂縫產生的原因進行分析，認為產生的裂縫主要為干縮裂縫、溫度裂縫、施工縫裂縫等三種類型，其主要原因初步分析如下：

（1）二襯混凝土澆筑后脫模不及時，養護不到位，混凝土表面出現干縮裂縫；如青笠山隧道YK13+640右拱墻，環向裂縫，寬 0.2mm，長 3m（見圖4）；

（2）二襯混凝土澆筑中斷時間超出混凝土初凝時間，產生施工縫；如黃棗隧道ZK35+997左拱腳，施工縫裂縫（見圖 5）；

（3）沉降縫處理不符合要求，引起不均勻沉降，二襯產生拉裂；如梨尾寨隧道YK22+382右側拱墻處沉降縫裂縫（見圖 6）.

圖4 青笠山隧道YK13+640左拱墻環向裂縫

圖5 黃棗隧道ZK35+997左拱腳，施工縫裂縫

圖6 梨尾寨隧道YK22+382右側拱墻處沉降縫裂縫

4 隧道二襯混凝土裂縫的治理

針對漳永高速公路漳州段隧道二襯混凝土出現的干縮裂縫、溫度裂縫、施工縫裂縫等三種裂縫類型，采用以下修復方案進行了處治，效果較好。

隧道縱向、環向、斜向裂縫寬度小于0.2mm的病害采用擴縫封閉的施工工藝：

（1）清除打磨裂縫附近表面粉塵、污垢，孔洞和裂縫處預先補平，并除去粉塵；

（2）順裂縫方向刻槽，槽寬1cm、深1.5cm；

（3）按 1∶1比例配制裂縫封閉膠；

（4）將配好的結構膠壓涂入槽內，將其封閉。

隧道縱向、環向、斜向裂縫寬度大于0.2mm且小于0.4mm的病害，并經組織專家論證對結構安全沒影響，即采用壓力注結構膠的施工工藝：

（1）清除打磨裂縫附近表面粉塵、污垢，孔洞和裂縫處預先補平，除去粉塵；

（2）采用隧道裂縫用專用封口膠進行封閉，并排埋設灌漿嘴與排氣孔，灌漿嘴沿裂縫布置，布置間距為30cm，嘴子應用丙酮洗凈后，底盤周圍均勻抹上1～2mm厚專用封口膠，并與孔眼對準埋貼于裂縫上；

（3）進行壓力灌結構膠時，應保證壓漿頭與嘴密貼，保證氣密性。灌漿壓力嚴格控制，寬縫或進漿通暢時壓力應控制在0.1～0.2MPa左右，細縫或進漿不通暢時壓力應控制在0.4MPa左右。壓漿應沿豎縫從低到高方向推進。灌漿過程需注重排氣，當灌好一個嘴子往下個嘴子之前，務必在已灌好的嘴子上綁套透明的塑料軟管，以備該嘴溢漿時彎綁扎死。壓漿結束應持續3～5min以保證壓漿飽滿[5]；

（4）漿液固化后，即拆除嘴子，打磨平整，對有缺陷部位用封口膠抹平，并及時用丙酮洗液對縫口周圍進行清洗。

另外，針對裂縫寬度大于0.2mm鋼筋混凝土或0.4mm素混凝土的隧道縱向、環向、斜向裂縫，也需要組織專家進行隧道安全性探究，只有在對隧道結構安全不會造成影響的情況下，才能采用壓力注結構膠的施工工藝進行裂縫有效的修復[6]；若是對隧道結構安全會造成影響，則需要結合專家意見進一步論證修復方案，確保隧道的結構安全。

5 隧道二襯混凝土裂縫的預防

為了較好的預防隧道二襯混凝土裂縫，必須做好以下幾個施工方面的管控：

（1）進一步優化隧道爆破工藝，控制炸藥的用量，減少對隧道圍巖的擾動，提高隧道開挖光面爆破的效果，以降低外部應力對二襯混凝土的影響；

（2）隧道二襯混凝土應在圍巖及初期支護穩定后進行施工；

（3）應加強混凝土施工配合比控制，控制水泥用量、水灰比和砂率，選用良好級配的骨料，加強混凝土的振搗[7]；

（4）及時對二襯混凝土進行灑水養護，針對混凝土的溫度急劇變化應采取必要的措施進行嚴格控制。

6 結語

本文主要是針對漳永高速公路漳州段隧道二襯裂縫進行分析，探討了隧道二襯混凝土的裂縫通病及防治措施。導致隧道二襯混凝土裂縫問題產生的因素比較多，像溫差、脫水等都可能會導致隧道二襯混凝土裂縫問題出現，相關工作人員要積極探究隧道二襯混凝土裂縫問題及其成因，分析其出現的規律特征等，并找出相應的解決對策，使得隧道二襯混凝土的質量問題得到有效解決。在實際施工中要盡可能避免隧道二襯混凝土出現質量問題，一旦出現質要積極應對，確保隧道二襯施工過程中的質量安全。

[1]趙志多.隧道二襯混凝土裂縫產生原因及防治措施[J].石家莊鐵路職業技術學院學報，2015，14（01）：59-62.

[2]張長福.隧道襯砌混凝土裂縫控制施工技術與應用[J].山西建筑，2007（06）：310-311+363.

[3]孫根龍.隧道二襯混凝土裂縫原因與防治[J].中國高新技術企業，2010（24）：122-123.

[4]黃成蓋，葉佰建.隧道二襯混凝土的施工及其裂縫預防措施[J].山西建筑，2009，35（13）：301-302.

[5]張國軍.隧道二次襯砌外觀質量常見問題及防治措施[J].現代工業經濟和信息化，2015，5（14）：51-52+61.

[6]王斌，黃世靜.隧道襯砌質量通病成因及防治[J].青海交通科技，2012（03）：27-29.

[7]黃斌.隧道二襯混凝土質量通病成因及防治[J].中國新技術新產品，2011（23）：66.