隧道襯砌混凝土裂縫原因分析及處理

李婉

摘 要 隨著社會經濟的不斷發展，我國交通運輸系統在經濟發展中發揮著越來越重要的作用，其中隧道建設起著舉足輕重的作用。隧道施工方法主要是從施工經驗和工程類比兩方面入手。由于技術發展水平的限制和地下環境不確定因素的影響，隧道經常漏水，襯砌結構嚴重時出現裂縫，直接關系到隧道施工質量和人民生命財產安全。襯砌裂縫是一種常見病，其主要原因是施工工藝差、施工工藝差、施工材料差、專業人員操作水平低。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。

關鍵詞 隧道;襯砌混凝土;裂縫原因;處理

1隧道襯砌開裂問題的分布規律

隧道在出現襯砌開裂等危害問題時，往往會分為3個階段，即初期、中期和后期，而在危害擴散規律方面，3個階段主要表現為迅速、緩慢和加速等狀態。而且在原有開裂的位置還會有新的裂縫出現，并逐漸向缺乏緊密性的區域蔓延，最終會和周圍裂縫形成一個存在嚴重開裂問題的整體區域，而這種問題會對隧道襯砌結構的質量安全及工程的使用壽命造成巨大的影響。而且隧道在投入使用之后，列車的快速移動形成的空氣壓強，將會使裂縫問題逐漸加劇，隨著隧道使用年限的提升，其中的開裂問題會越來越嚴重，導致隧道坍塌等事故風險大幅提升[1]。

2裂縫的類型

（1）干縮裂縫。硬化后，混凝土中的水分也會慢慢蒸發。在干燥和收縮條件下，凝膠明顯變形。在圍巖和模板的約束下，混凝土發生變形，形成一種應力。如果應力值明顯高于抗拉強度，在許多情況下會形成干縮裂紋。在許多情況下，干縮裂縫是表面的，沒有規律。干縮裂縫的產生受以下因素的影響：水泥品種、骨料粒徑及摻量、水灰比、外加劑種類及摻量等。

（2）溫度裂縫。水泥水化會釋放更多的熱量，同時混凝土與表面之間存在明顯的溫度梯度，形成一種應力。當溫度應力大于黏結力時，混凝土將出現溫度裂縫。每年冬天，裂縫寬度明顯變寬。夏天，裂縫比較窄。溫度裂縫的形成受襯砌厚度和水泥用量的影響。

（3）荷載變形裂縫。倒墻或側墻基礎中存在大量的假道碴。混凝土澆筑后，基層出現不均勻沉降;塞板固定不好，脫模時間過早，或外力對混凝土造成強烈沖擊，可能引起變形裂縫[2]。

3混凝土裂縫的預防措施

3.1 錨固注漿加固

提升隧道圍巖穩定性的方式主要包括錨固注漿及深孔注漿等方式，若目標圍巖等級相對較高，可應用鉆孔、壓降和打入錨桿的方式，對襯砌周圍巖體進行黏結，使其能形成一個巨大的承載拱，而針對襯砌中的破碎巖體實施壓降，則可以在圍巖周圍產生固結圈，施加在固結圈上的壓力能實現均勻地分布和轉化。

（1）在使用錨固注漿方法加固處理的過程中，需要使用水泥砂漿、化學注漿液、中空錨桿以及防水砂漿等材料。而在工藝方面，首先需針對錨桿進行鉆孔和安裝施工，利用相關施工設備將長度為3m的中空錨桿按照設計深度進行鉆進，除了要在錨桿間保留1.2m的間距以外，還要按照梅花形進行錨桿的布置，而在錨桿外側則需要設置排氣及觀察軟管。

（2）要安裝好墊板、止漿塞以及螺母;其次，進行初次注漿，對提前完成制作的水泥砂漿材料實施壓注，在壓注過程中需要對壓力進行控制，使其保持在0.6～0.7MPa范圍內，直到進漿較少或不進漿后可停止注漿操作。

（3）實施二次注漿，在完成初次注漿后，砂漿材料經過離析沉淀及干縮會產生一些小的縫隙通道，針對這種情況，需要在初次注漿終凝前實施二次注漿，且注漿壓力要保持在0.9MPa左右。

（4）對襯砌進行找平處理，利用防水砂漿材料對錨固注漿區域實施找平處理，在封閉裂縫的基礎上，達到覆蓋錨桿外露墊板的目的，完成該項操作以后，即可進行養護工作。

3.2 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/m，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為增加混凝土拌和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[3]。

3.3 干縮裂縫的預防

在大多數情況下，干縮裂縫是由水灰比、骨料、水泥含量和性能決定的。預防措施：①水灰比越高，相對收縮越明顯。水灰比也可能導致收縮。在設計混凝土配合比時，應控制水灰比。必要時，應加入適當的減水劑。②建議采用小收縮水泥、中低熱水泥或粉煤灰水泥，同時減少用量。③混凝土的用水量不得高于配合比設計要求的用水量，同時控制配合比和施工配合比。④ 注意混凝土的早期養護，延長養護時間。如果施工時間在冬季，最好延長混凝土的保溫時間，并涂抹適當的養護劑，使其得到充分的養護。⑤在混凝土結構中，應該有一些收縮縫。

3.4 荷載變形裂縫的防治

荷載變形裂縫應考慮以下預防措施：①上部結構施工前，必須加固軟基。②模板強度和剛度適中，支護穩定，地基應力相對均勻。③澆筑混凝土時，地基不應直接浸水[4]。

4結束語

在隧道施工和運營過程中，由于設計方案、施工操作不規范、初期支護錨桿效果差、襯砌周圍巖層結構變化、環境溫差、地下水等因素的影響，容易引起襯砌結構應力的變化。當襯砌結構的拉應力大于極限應力時，襯砌表面會出現裂縫。為保證隧道結構和行車安全，必須做好日常維護工作，加強裂縫觀測，及時掌握裂縫發展變化的趨勢和規律，及時處理問題。本文介紹的工作在實際工程中取得了顯著的效果，可供類似工程參考。

參考文獻

[1] 申林.隧道滲水原因及處理技術探究[J].珠江水運，2018，（17）：82-83.

[2] 陸文鈺.隧道滲水原因及處理技術[J].中國高新技術企業，2018，（24）：101-102.

[3] 姜海燕，黃杰，劉志強.隧道裂縫成因及整治措施研究[J].公路交通科技（應用技術版），2018，10（6）：10-12.

[4] 胡皙.基于圖像處理的隧道裂縫檢測技術研究[D].北京：北京交通大學，2018.