連拱隧道二次襯砌裂縫產生原因及防治辦法

吳和清 羅志雄 滕付旭 沈杰 蔣攀 錢洪斌 屠巖

摘 ? ?要：針對大戛高速新平隧道施工過程中發現的二次襯砌裂縫，從地質因素、施工工序、混凝土溫度、偏壓荷載等方面進行裂縫產生原因的綜合分析，并根據工程實際，采用了適當的處治措施，取得了良好的效果。通過該隧道襯砌裂縫處治經驗，總結襯砌裂縫防治措施，可為今后同類型隧道襯砌裂縫成因判斷及裂縫的防治提供參考。

關鍵詞：襯砌裂縫、產生原因分析、防治辦法

1 ?引言

云南省大戛高速公路新平隧道起訖樁號為K25+680～K25+920，全長240m，為連拱式短隧道。隧道區海拔高程介于1560～1610m之間，相對高差50m，屬構造剝蝕低中山地貌區，地形起伏較大，地形坡度介于15°～40°之間。隧道區范圍內主要地層為第四系坡殘積層、侏羅系上統妥甸組巖層，隧道圍巖進出口端（K25+680～K25+770、K25+850～K25+920）為Ⅴ級，中部（80m）為Ⅳ級。地層為棕褐色粉質粘土及紫紅色強風化泥巖，節理裂隙發育，巖體破碎，多呈碎塊狀，巖質軟，地質條件較差。

隧道洞口及明洞段采用明挖法施工，自上而下分臺開挖，邊開挖邊防護;土質地層采用機械開挖，石質地層采用鉆爆法開挖。

隧道洞身段采用暗挖法施工。連拱隧道洞口V級圍巖淺埋段（SL5a型襯砌）采用三導洞法施工，Ⅴ級圍巖一般深埋段（SL5b型襯砌）、Ⅳ級圍巖段（SL4型襯砌）采用中導洞-正臺階法施工。

2 ? 二襯裂縫的分布

隧道施工過半的時候發現已施作完成的二次襯砌混凝土上出現了大小不等的眾多裂縫。隧道上行線襯砌共有19條裂縫，包括橫向裂縫17條，縱向裂縫1條，環向裂縫1條;下行線襯砌僅有1條裂縫，為環向裂縫。

按裂縫的產狀可將裂縫分為橫向裂縫、縱向裂縫和環向裂縫。橫向裂縫占裂縫總數的85%，縱向裂縫占裂縫總數的5%，環向裂縫占裂縫總數的10%。

按裂縫分布狀況可看出上行線裂縫占裂縫總數的95%，下行線裂縫占裂縫總數的5%。位于中隔墻一側的裂縫占裂縫總數的65%，位于邊墻一側的裂縫占裂縫總數的25%。

所有裂縫表征為單向裂縫，沒有錯動分叉。

3 ?二襯裂縫產生原因分析

從現場開挖圍巖及設計圖紙分析：現場開挖揭露的地質情況與設計基本吻合，設計勘察較為準確;設計襯砌類型及支護參數滿足受力要求。

從施工技術力量分析：隧道上行線及下行線為同一批作業班組施工，受同一個項目經理部管轄，且不存在趕工期情況發生，隧道施工也嚴格按照設計開挖方法及支護參數施工，各項檢測指標均合格。

從地基不均勻沉降分析：從第三方及項目部沉降觀測數據分析，新平隧道地基不均勻沉降較小，在允許范圍內。

從偏壓荷載及裂縫形態分析：新平隧道進出口位于“V字型”溝谷地帶，上行線一側山體均比下行線一側山體高，最大高差約15m。因而該隧道是有明顯的偏壓荷載存在的。

隧道上行線二次襯砌裂縫剛出現，便對隧道上行線周邊位移及拱頂下沉進行加強監測，從監測數據分析K25+746.9～K25+824.1段拱頂下沉在6mm～17mm，周邊位移在-5.28～-11.47mm，變化較大;而K25+833.6～K25+852.9段拱頂下沉在3mm以內，周邊位移在-3.27mm以內，變化較小。從裂縫形態來看，K25+746.9～K25+824.1段主要表現為剪切裂縫和彎壓裂縫，與偏壓荷載造成的裂縫形態相吻合。

據以上分析，新平隧道上行線K25+746.9～K25+824.1段二次襯砌裂縫主要為偏壓荷載裂縫。

從裂縫分布情況分析：隧道上行線襯砌共有19條裂縫，下行線襯砌僅有1條裂縫。隧道上行線比下行線優先施工，且上行線襯砌裂縫主要分布靠近中隔墻，不排除連拱隧道后行洞對先行洞的影響。

從溫度方面分析：新平縣晝夜溫差12℃～15℃，一般現澆混凝土所能承受的溫差只有7℃～10℃，容易出現由溫度收縮應力引起的變形裂縫。

新平隧道上行線K25+833.6～K25+852.9段二次襯砌裂縫主要成因為后行洞對先行洞影響及晝夜溫差造成的。

4 ?二襯裂縫的處治

施工前，對裂縫所處部位、裂縫形狀、原因進行分析、分類，并對裂縫進行危害性評估，結合設計要求選擇正確的處理方案。

對裂縫的寬度在0.15mm以下，采用改性環氧樹脂膠封閉的方法處理;對裂縫的寬度在0.15mm及以上，應采用恒定低壓壓注改性環氧化學漿液的方法。具體工藝為以下幾點。

4.1 ?砼表面處理

裂縫表面處理，應使工作面盡可能平順，干燥、無油污。處理范圍沿裂縫走向寬20mm～30mm。

4.2 ?注漿嘴安裝

在裂縫交叉處、較寬處以及端部應埋設壓漿嘴，其間距設置為200mm～300mm。

4.3 ?密封裂縫

用環氧樹脂膠泥封縫，先在裂縫兩側2cm～3cm寬范圍內涂抹一層1mm左右厚、2cm～3cm寬的環氧樹脂膠泥，抹泥時應防止產生小孔和氣泡，保證封閉可靠。

4.4 ?配置膠液

按廠家提供的配方和配置方法進行配制，漿液一次配備的數量，要根據在壓漿時的溫度條件下漿液的凝固時間和注膠速度來確定。

4.5 ?壓力灌漿

將壓漿液注入壓漿罐，用0.2MPa～0.3MPa的壓力自裂縫一端向另一端依次壓入漿液（豎向、斜向裂縫壓漿應自下而上進行灌注），壓漿時要使相鄰壓漿嘴冒漿后，才能關閉正在壓漿的壓漿嘴，再在前面一個壓漿嘴繼續壓漿，直到最后一個壓漿嘴冒漿，關閉該壓漿嘴，并保持終壓3min，壓漿即可結束。

4.6 ?清理

待漿液固化后，敲掉壓漿嘴，用封閉膠將壓漿口封閉，并對修補的裂縫進行表面處理。

5 ?結束語

通過對大戛高速公路新平隧道二次襯砌裂縫產生成因的分析，可以總結出以下防治措施。

（1）連拱隧道施工過程中應注意后行洞對先行洞的影響，左右洞掌子面距離應大于30m。施工過程中應注意嚴格控制裝藥量，采用預裂爆破，將放炮對隧道襯砌的影響降至最低。

（2）對于偏壓隧道，隧道洞口工程設計及施工過程中盡量做好刷坡卸載措施。對偏壓一側的洞身設計過程中盡量考慮加強支護參數。

（3）對于晝夜溫差較大的地區，隧道施工過程中注意做好混凝土的保溫措施。

參考文獻：

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