淺析隧道工程襯砌混凝土裂縫原因與預防措施

摘? 要：受各種因素影響隧道工程襯砌混凝土會出現裂縫，這嚴重影響隧道工程的質量。為了保證隧道工程襯砌混凝土結構穩定，應分析裂縫出現的原因，并采取科學合理的預防手段嚴格控制裂縫寬度和數量，控制好施工原材料質量、施工工藝質量，從而進一步提升襯砌混凝土施工質量。

關鍵詞：隧道工程;襯砌;混凝土裂縫;原因;預防

中圖分類號：U45? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：2096-6903（2020）08-0000-00

隨著我國科學技術和經濟的不斷發展，交通需求逐漸加大，這對隧道工程建設質量提出更高要求。一般來說，隧道工程中的襯砌混凝土在完成施工后，常常會由于各種原因而產生裂縫，裂縫的產生不僅影響工程外觀美感，還對結構的穩定性、耐久性產生影響，為工程質量埋下安全隱患。在工程施工現場作業時，一般會采用合理的工程技術降低混凝土裂縫數量，并通過相應的防治措施預防襯砌混凝土裂縫，提高隧道工程的整體質量。

1公路隧道襯砌裂縫常見成因

1.1腐蝕病害

混凝土腐蝕病害作為公路隧道襯砌混凝土結構工程最常見的病害之一，該現象的出現一般會對隧道工程的結構安全產生較大影響，還會危及工程結構的使用壽命，影響正式投入使用后的交通通行安全。產生這一病害的主要原因是由各種因素產生的腐蝕引起的，如生物自身產生的腐蝕、化學反應引起的腐蝕及物理作用的腐蝕，其中化學反應引起的腐蝕對隧道工程結構危害最大，發生的次數也較多，修理化學腐蝕產生的裂縫成本也較高[1]。

1.2荷載變形病害

荷載變形病害是公路隧道襯砌混凝土結構工程中一種和施工緊密相關的結構病害，由于各種原因，如長時間應用、靜荷載力變化等，都會導致混凝土出現變形病害。施工隊伍由于天氣因素、人為因素等，往往會出現趕工期情況，從而縮減混凝土澆筑后的養護時間，導致混凝土達不到預期標準強度，降低了結構的抗壓強度，在相對溫度條件下，結構內部的應力失衡，出現結構被擠壓變形的現象[2]。這種變形病害剛出現時，危害較小，一般通過合理的修補措施即可修復，若沒有及時發現，后期一旦惡化，就會對工程產生較大危害，若是沒有認真處理，將會導致嚴重的事故發生，如：工程塌陷等。

1.3沉降病害

公路隧道襯砌混凝土結構在施工過程中會出現地基沉降等病害現象。主要是因為隧道襯砌混凝土結構自身的均衡性被打破，引起地基、結構框架、隧道結構整體失衡，從而產生一定結構裂縫，對地表建筑的地基安全穩定產生一定影響。

2預防隧道工程混凝土縫隙的措施

2.1 預防溫度裂縫

在隧道工程混凝土施工前期，需要優先考慮低熱水泥，如礦渣、粉煤灰水泥等。將水泥用量控制在450kg/m3以下，并將高效減水劑或者粉煤灰按照一定比例摻入混凝土中，對骨料級配進行優化，避免發生水化熱現象。將水灰比控制在0.6以下，對攪拌加工工藝進行優化，結合三冷技術和二次風冷新技術，有效控制混凝土澆筑溫度，為了減少水化熱，適當推遲熱峰時間，適當增加一些外加劑以提高混凝土拌合物自身的保水性和流動性[3]。

2.2預防荷載變形裂縫

為了預防由于荷載變形出現的裂縫，在隧道上部結構施工之前，需要針對地基的松軟部分做一些加固工作;選擇強度、剛度合適的模板，進行穩定支撐以保障地基均勻受力;在混凝土澆筑過程中，需要避免地基直接浸泡于水中。

2.3提高隧道工程的設計精度

為了保障隧道工程施工的合理方便，避免施工后期出現裂縫等問題，需要負責隧道工程地質勘察的人員優化勘察調研方式，借助信息技術、智能技術實現精準勘察，如：GPS技術、無人機技術，對于勘察困難的山間地下區域，無人機技術的出現進一步保障了勘察結果的精確性，從而提高隧道工程的設計精度。

2.4實時監測公路隧道

預防公路隧道襯砌裂縫的出現，需要建立“監測—分類—治理”的方案，在隧道中選取代表性區域進行監測，一般運用超聲波檢測技術或者回彈法檢測技術、超聲-回彈綜合法等。其中超聲回彈綜合法應用于結構設計復雜，無法采用單一技術進行全面有效的監測情況下。超聲-回彈綜合法即超聲波技術結合回彈法監測技術，對隧道襯砌混凝土進行質量檢測，分析綜合檢測數據，從而評估區域結構質量現狀，再根據監測結構對隧道區域地段出現的裂縫進行預評估及分類，再根據分類結果采取相應措施，及時封堵較為細小及無明顯擴展趨勢的裂縫，從而避免出現更為嚴重問題，采取結構補強和封堵雙重措施預防較大的、有擴展趨勢的裂縫[4]。

2.5原材料的合理控制

進行原材料選擇時，一般根據隧道工程的實際情況合理選擇水泥、碎石、砂和水等，其中水泥的品種繁多，各種品牌、規格和批次的水泥不得混合使用。隧道工程施工選擇最多的一般為普通硅酸鹽水泥。根據泵送管路的內徑選擇粒徑較大的碎石，將含泥量控制在1%以下，避免砂中的片狀物等的含量高于15%。應用于混凝土調和的水一般選擇飲用水，控制好混凝土的水灰比在0.45～0.55之間，控制好干縮性，避免混凝土出現裂縫。

2.6嚴格控制混凝土施工工藝

混凝土的成品質量、裂縫產生的原因與混凝土的施工質量有著直接影響。為了減少混凝土襯砌裂縫的出現，應該嚴格控制好混凝土施工質量，控制好二次襯砌的施工時間和混凝土襯砌施工期間的外部應力。在混凝土初期支護變形穩定后，再進行二次襯砌施工，等待施工完畢后檢測工程結構周邊的圍巖應力，若是出現圍巖應力不足情況，為了確保周邊圍巖的穩定，避免隧道襯砌混凝土出現荷載變形，需要將二次襯砌施工的時間提前;在隧道地下施工時，周圍土層應力分布情況可能會由于外力的破壞，導致土層承載力不足、高應力等引起不均勻沉降等情況，因此，通常需要將預測監控的時間提前，確保發生突發情況時，可以及時采取措施避免發生較大危害的變形裂縫，確保襯砌結構的穩定[5]。

2.7控制拆模時間

隧道混凝土施工完畢后，都需要進行一項工作，即為模板的拆除。拆除模板是一項危險性、復雜性的工作，需要按照標準一步步進行拆除。一般在混凝土初期襯砌變形穩定后，再進行二次襯砌，當混凝土試件達到一定強度后，一般為8.0Mpa，再正式拆除模板;但是如果襯砌尚未穩定，就開始二次襯砌支護，則需要混凝土強度達到設計值的100%后再進行模板的拆除工作。

3結語

綜上所述，隧道工程襯砌混凝土裂縫的出現是由各種原因導致的。因此，為了保證隧道工程質量，減少裂縫的發生，在具體施工現場作業過程中，需要采取科學合理的解決方案，做好施工原材料的把控、嚴格控制施工工藝，做好監控測量工作，同時確保襯砌周邊圍巖應力的平穩，從而保證現場作業施工的安全及工程結構的穩定。

參考文獻

[1]顧欣.地鐵隧道襯砌混凝土及檢測試驗研究[J].科技風，2019（36）：89.

[2]楊劍雄.隧道襯砌混凝土裂縫治理措施[J].城市住宅，2018，25（3）：112-115+118.

[3]張永福.隧道襯砌混凝土裂縫原因分析及處理[J].建材與裝飾，2020（3）：260-261.

[4]張素磊，張頂立，劉昌.公路運營隧道襯砌裂縫長期監測及分析[J].現代隧道技術，2017，54（3）：17-25.

[5]郭二寧.隧道混凝土襯砌裂縫的成因及處理[J].工程技術研究，2018（6）：131-132.

收稿日期：2020-07-05

作者簡介：周利超（1987—），男，河南開封人，本科，工程師，研究方向：土木工程。