隧道襯砌混凝土裂縫原因分析及處理

張永福

（上海建科工程咨詢有限公司 上海 200032）

0 引言

建筑市場日漸在完善，隧道工程在鐵路、水電、公路以及軌道交通等諸多領域中均有較多的運用。襯砌混凝土在完成施工后，極易產生裂縫，出現明顯的質量缺陷，影響結構的穩定性、耐久性。正因為此，我們在混凝土施工期間需提出科學的防治措施，預防各種襯砌混凝土裂縫。本文介紹了襯砌混凝土裂縫的類別及其成因，最后提出具體的防治對策。

1 裂縫的類型

1.1 干縮裂縫

硬化時，混凝土中的水分也會慢慢地蒸發。凝結膠體在干燥收縮的情況下，明顯變形。在圍巖、模板的限制下，混凝土發生變形并形成一種應力。如果應力值相比于抗拉強度明顯要高，很多情況下會形成一種干縮裂縫。很多情況下，干縮裂縫均為表面性，紋路上沒什么規律。干縮裂縫受到下列因素的影響：水泥品種、骨料大小以及用量，水灰比、外加劑類別與摻量等。

1.2 溫度裂縫

水泥水化會釋放較多的熱量，同時在混凝土內、表面間出現明顯的溫度梯度，形成一種應力。若溫度應力＞約束力，那么混凝土將出現溫度裂縫。在每年冬季，裂縫寬度明顯要寬。而到了夏季，裂縫相對要窄。溫度裂縫的產生，受到襯砌厚度以及水泥量的共同影響。

1.3 荷載變形裂縫

仰拱或是邊墻基礎還留有大量的虛碴。對混凝土進行澆筑后，基底出現了不均勻沉降；堵頭板尚未合理固定，脫模時間過早，或外力作用對混凝土造成強烈的撞擊等，均可能引起變形裂縫。

1.4 施工縫（接茬縫）

在停電或是機械故障的情況下，澆筑中斷時間明顯要比初凝時間更長。再次繼澆筑時，原混凝土基礎外表尚未做好鑿毛處理，或是未用水進行沖洗，未鋪設水泥砂漿墊層，便直接在原混凝土表面上進行澆筑，這就導致新舊混凝土接茬處形成明顯的裂縫。

2 混凝土裂縫的預防措施

2.1 溫度裂縫的預防

溫度裂縫，可以選擇下列措施進行預防：①優先考慮礦渣、粉煤灰水泥等常見的低熱水泥。②水泥用量不能高于450kg/m3，控制好用量。③摻入適當比例的粉煤灰或是高效減水劑，控制水泥用量，優化骨料級配，預防水化熱。④減小水灰比，最好不高于0.6。⑤優化攪拌加工工藝。基于三冷技術，創新運用二次風冷新工藝，對澆筑溫度進行有效控制。⑥為增加混凝土拌合物自身的保水性以及流動性，減少水化熱，需延遲熱峰時間。在混凝土中，需要適時地加入一定的外加劑。這種做法，可以增塑或是減水。⑦溫度收縮縫。

2.2 干縮裂縫的預防

干縮裂縫，多數情況下是由水灰比、集料、水泥用量與性能這些因素來決定。預防措施：①水灰比越高，干縮相對也就越明顯。水灰比，同樣也可能會引起干縮。我們對混凝土進行配合比設計時，應控制好水灰比。必要時，投放適當的減水劑。②采用收縮量不大的水泥，建議中低熱或是粉煤灰水泥，同時減小用量。③混凝土用水量，切勿高于配合比設計所需的用水量，同時控制攪拌與施工配合比。④應注重對混凝土做好早期養護，同時延長養護時間。若施工時間是在冬季，混凝土最好要延長進行保溫，并抹上合適的養護劑，使其得到周全的養護。⑤在混凝土結構內，還要留出一定的收縮縫。

2.3 荷載變形裂縫的預防

荷載變形裂縫，需考慮下列幾種預防措施：①在上部結構施工之前，需要對松軟地基做好加固工作。②模板強度、剛度適中，穩定支撐，地基受力相對比較均勻。③混凝土澆筑時，地基切勿被水直接地浸泡。

3 其他預防措施

3.1 原材料控制

①水泥。各種品牌、規格和批次的水泥，切勿隨意混用。水泥用量必須得當，建議選用普通硅酸鹽水泥。②碎石。結合泵送管路內徑的真實情形，選擇粒徑相對偏大的碎石。另外，含泥量不能超出1%。針、片狀物，其含量應低于15%，且粒徑為5～31.5mm，最大也應小于40mm。③砂。那些級配比較合理的中砂，可作為施工的理想選擇，其含泥量要控制在3%以內。④水。建議選擇飲用水。⑤摻合料。摻入適當的粉煤灰以及膨脹劑，控制好水泥用量。

3.2 混凝土施工工藝控制

對鉆爆參數進行調整，運用鉆眼開挖技術，達到預期的爆破效果。同時，超欠挖也應控制得當。隧道開挖斷面，需定期進行查驗，為襯砌施工創造有力的條件。混凝土拌合。①計量裝置，要做好常規性檢查，按施工配料單作出科學地計量。在此基礎上，對砂石料含水率進行合理檢測，調節拌合所需的用水量。②混凝土施工時，需控制好入模溫度。灌注混凝土。a.對混凝土進行運輸或是泵送時，要及時加水。b.灌注速度切勿過快，雙側邊墻必須對稱分層。一般來說，墻、拱交匯處需要暫停1-1.5h。等到邊墻混凝土完全地下沉，才能對拱部混凝土進行灌注。③為預防內部微裂縫、減少氣孔，使混凝土保持足夠的密實度，達到合格的抗裂性，我們在灌注時還應做好振搗工作。

4 混凝土裂縫的治理

4.1 對細微裂縫的治理

隧道襯砌混凝土外表，可見明顯的細微裂縫，但這些裂縫沒有太大的擴展性。該類裂縫相對來說比較穩定，通常能夠自愈，對結構后期的使用并無嚴重的影響。故建議：先對裂縫表面進行清洗，抹上一層環氧樹脂漿液，最好2～3遍，使用刮抹料或是調色料來對混凝土表面進行處理，讓他的顏色能夠和周圍襯砌混凝土之間保持相同。

4.2 處理貫通性裂縫

該種裂縫有明顯的危害，需妥善地治理。順著裂縫方向進行開鑿，寬度5cm，深度3cm，形狀為V形。槽內建議鉆孔，0.5m/孔，深度=襯砌厚度的50%（或2/3）。一般，深度不低于15cm，很少直接透過整個襯砌，防止跑漿。使用水沖來對雜物粉塵進行清洗，在孔內直接插入10mm長度的壓漿管，同時借助環氧樹脂水泥漿來對灰砂進行錨固，做好壓實抹光工作。樹脂砂漿配比：環氧：水泥：細砂：乙二胺：二丁酯=1：1.6：3.2：0.1：0.12。乙二胺是比較好用的固化劑，稀釋劑可以改用二丁酯，以0.15～0.2MPa壓力成功地對雙液漿或是環氧樹脂漿液進行壓入。最后，根據壓力水來對壓漿效果進行檢查，裂縫外表要做好刮抹以及調色處理。

4.3 治理密集裂縫

襯砌背后由于空洞或是襯砌厚度過小，可能形成密集裂縫。此時，應當對防水、地層做好加固處理。順著裂縫雙側，進行交叉布點，間隔距離為1.2～1.5m，方槽尺寸10cm×10cm、深約5cm。接著開始鉆孔，工具為風動鑿巖機。孔深3m，并利用WDT25注漿錨桿進行操作。水灰比調至1：1，灰砂比 1：（3～5），注漿順序為先上后下。

5 結語

隧道裂縫受到多個因素的限制，對隧道結構的破壞程度也有很大區別。正因為此，要酌情采取合理的解決措施。裂縫除了會影響隧道的日常使用，降低滲透阻力外，同時也會腐蝕結構中的鋼筋，使混凝土嚴重地碳化，影響材料自身的耐久性，降低承載能力。在隧道工程中，裂縫是襯砌結構比較普遍的情形。施工中，需選擇合適的處理方案，延緩裂縫的形成，確保隧道結構的安全性與平穩性。