公路隧道襯砌裂縫成因與處治技術分析

王雄

（中交二公局第三工程有限公司，陜西 西安 710016）

一、工程概況

某公路隧道項目的總長度為4.5km，在向陽堡附近進洞，穿越摩天嶺至塔爾鎮，止于蓼子鄉附近，與長灣大橋相接。經過現場分析發現，在進口右洞方向二襯施工中，901m范圍內存在7處裂縫；在進口左洞方向二襯施工中，805m范圍內存在7處裂縫；出口左洞及右洞各有1處裂縫。

圖1 右側邊墻（Y1）

圖2 左側邊墻（Y3）

二襯裂縫主要出現在洞口位置，內部則比較少，四級、五級圍巖的裂縫發生率最高，三級圍巖基本上不會出現裂縫問題。裂縫通常會出現在隧道兩側的邊墻結構上，以單側裂縫、雙側對稱等形式存在。二襯裂縫一般長度為1m～6m，豎向形式較多，大多未出現貫穿形式的裂縫問題。

圖3 襯砌裂縫

二、襯砌裂縫的成因

通過分析發現，該隧道產生二襯裂縫的原因如下：

（一）地質環境影響

隧道結構與所處的地質條件存在直接關系，眾所周知，隧道施工作業會對隧道巖體內力產生影響，導致隧道掌子面掘進產生較大的承受力，一旦其超出隧道結構的承載力上限，必然會產生裂縫。

（二）施工進度影響

為避免發生安全事故，隧道二襯施工需要在掌子面施工后立即進行，但在圍巖不穩定時開始二襯作業，容易導致圍巖發生明顯沉降，進一步出現混凝土開裂問題。

（三）水泥材質影響

當水泥的水化反應較快時，彈性模量較大，這會導致施工后其內力較大，后期強度難以滿足運行要求，出現結構裂縫問題。

（四）光爆質量影響

在該隧道施工過程中，采用的是光面爆破的作業方式，致使初期結構強度與穩定性無法達到標準。如果爆破作業的質量較差，會導致開挖面結構的環向軸線無法和圍巖應力拱軸線處于協調范圍內，出現圍巖穩定性不足、支護性能變差等問題，影響二襯混凝土結構性能，進而出現裂縫問題。

（五）施工振搗影響

在某施工環節中，有些部位的振搗質量不合格，混凝土結構的密實度較差，導致混凝土凝固后個別部位的強度較差、承載力不足，從而引發裂縫問題。

三、襯砌裂縫的處治措施

針對當前已發生的裂縫問題，該項目組建了高水平的施工處理團隊，并結合現場實際情況，采取了系列應對措施，切實提升公路隧道襯砌質量。

（一）表面覆蓋法

表面覆蓋法可以應用到溫差大、養護不足、水泥質量不高等原因產生的裂縫問題，需要將準備好的材料均勻涂抹在裂縫表面，能夠實現細微裂縫的修補和處理。一般來說，涂抹方式包含部分涂抹、全部涂抹兩種，這種處理方式不能將材料直接嵌入裂縫內部，也不會追蹤裂縫的變化。該處理方法使用的主要原料是彈性涂膜防水材料，在施工開始前，需要對整個混凝土表面實施鑿毛、清洗等必要處理，確保表面干凈、粗糙度符合要求，待晾干表面水分后方可開展涂覆施工，以確保各項性能符合要求。

（二）低壓注漿法

低壓注漿法主要應用于爆破震動、應力集中等原因產生的裂縫問題，處理工序如下：先清理裂縫，然后制作符合工程要求的漿液，陸續開展壓力注漿、二次注漿作業，并將表面清理干凈。如果裂縫數量較多，首先要在表面鋪設一層醫用白膠布，然后使用毛刷蘸上漿液沿著裂縫反復涂刷，直至裂縫達到封閉狀態為止，經過10min的靜置，方可撕去膠布，如仍露出縫隙，可重復上述處治措施。

注漿時，先用補縫器吸取注漿液，然后插入注漿咀，用手推動補縫器活塞，使漿液通過注漿咀壓入裂縫，當相鄰的咀中流出漿液時，就可以拔出補縫器，堵上鋁鉚釘。按照從上到下、從一側到另外一側的方式開展注漿作業，若要進一步提升注漿效果，可在注漿后0.5h反向開展補漿處理。

（三）開槽修補法

開槽修補法主要應用到地質條件、施工進度等原因產生的裂縫問題。根據施工技術要求制作合適的漿液，保證各個材料的加入比例符合工程要求。首先，將經過曬干處理的砂、水泥按規定比例攪拌均勻，再加入環氧樹脂、聚硫橡膠充分攪拌，達到配合比要求；然后，加入質量合格的砂、水泥材料，再次充分攪拌；最后，摻入少量丙酮將已經拌和完畢的漿液調整至合適濃度，再利用設備將材料灌入槽內完成填充處理。從砂漿拌和到灌入施工完成，時間通常控制在30min以內。需要注意的是，在灌入材料后，一定要徹底清理縫槽，并使用改性環氧樹脂覆蓋，待全部達到凝固標準后，方可開展噴水養護作業。

四、襯砌裂縫的防治措施

為減少二襯混凝土結構出現裂縫的次數，可采取以下防治措施：

一是綜合分析地質條件，在隧道項目施工前做好地質預報調查工作，全面勘察和分析圍巖周邊的地質條件，確定圍巖的類別，如果發現地質條件和設計方案標注的內容存在差異，立即與設計人員溝通，調整設計方案，防止在施工時產生裂縫問題。

二是綜合分析隧道工程的施工進度，結合隧道圍巖工程結構，以及工程管理的標準和要求，制定切實可行的施工進度表，保證隧道施工質量合格、減少變形問題，然后采取二次襯砌施工，降低裂縫問題的發生率。

三是結合項目具體情況，選擇合格的水泥材料，確保其細度、彈性模量等指標符合要求，有效降低凝固所形成的應力，減少裂縫問題。

四是在施工前開展光面爆破作業的質量分析和控制，根據工程要求確定設計方案，保證光面爆破的質量合格，提高圍巖結構的穩定性，防止發生應力集中的問題，從而杜絕裂縫的發生。

五是充分考慮光面爆破產生的影響，盡可能減少炸藥的用量，防止發生過大振動，起到預防裂縫的效果。

五、結語

本文結合山西某公路隧道二襯裂縫產生的原因，提出了表面覆蓋法、低壓注漿法、開槽修補法三種主要的裂縫處理措施，最后針對裂縫產生的原因給出了具體的防治措施，能夠為類似工程提供可借鑒的經驗。