關于隧道二襯裂縫缺陷及其處理對策的研究

江佑勤

（中鐵十二局集團國際工程有限公司，天津 300308）

0 引言

隧道二襯裂縫病害問題，是日常山嶺公路隧道工程建設中，極為常見工程建設病害類型。公路工程隧道二襯裂縫病害出現，將會直接導致隧道襯砌滲漏水，對鋼筋結構和襯砌結構強度和穩定性，造成不可挽回危害和損失。在隧道二襯裂縫病害持續性侵蝕下會形成惡性循環，加速對公路工程隧道襯砌體機構的破壞。本文旨在剖析隧道二襯裂縫缺陷及成因，探討隧道二襯裂縫處理對策，僅供參考。

1 公路工程隧道二襯裂縫缺陷類型

在公路工程隧道施工建設過程中，受到地質結構、氣候環境、水文條件、施工工藝技術等多方面因素影響，往往會出現公路工程隧道二襯裂縫缺陷現象。隧道二襯裂縫缺陷問題，會對鋼筋結構和襯砌結構的強度和穩定性，帶來直接性的影響。縱觀各地區隧道二襯裂縫缺陷現象，根據裂縫缺陷嚴重和危害程度，可以分為微觀裂縫缺陷和宏觀裂縫缺陷等兩大類。首先，所謂的微觀裂縫，所產生的裂縫位置，一般位于公路工程隧道二襯骨科和水泥結合面上，這個位置是產生微觀裂縫最多的地方。此外在水泥漿澆筑中也會出現裂縫現象[1]。無論哪個位置的微觀裂縫，都會對公路工程隧道二襯構件的強度、結構韌性、彈性塑造性等，產生一定程度的損害和影響。其次，所謂的宏觀裂縫，其產生的原因，相比于微觀裂縫要復雜得多。受到施工材質、施工技術、施工工藝、外在環境、內在環境、工程設計、后期養護等多方面影響，都會導致宏觀裂縫現象的產生。與微觀裂縫不同，宏觀裂縫出現的頻率要低，但是對于公路工程隧道二襯結構損壞程度，對于公路工程結構內部構造危害，對于公路隧道工程整體安全性、穩固性和韌性，都會有很大的危害性影響，其嚴重程度和危害程度一旦實現，將會是不可挽回的。公路工程隧道二襯裂縫缺陷如圖1 所示。

圖1 公路工程隧道二襯裂縫缺陷

2 公路工程隧道二襯裂縫處理的價值

在日常公路工程建設中，不可避免會遇到崇山峻嶺等特殊地形，開鑿隧道工程成為公路工程建設的必然途徑。在隧道工程結構設計與施工中，二次襯砌結構施工是重要組成部分。一旦二次襯砌結構工程出現裂縫問題，將會直接導致隧道工程出現滲水，甚至會對隧道結構體中的防排水、外觀、受力等方面，造成嚴重性的毀壞和破壞。二次襯砌結構工程出現裂縫，主要是由于襯砌體結構開裂、襯砌體結構變形、襯砌體結構錯臺而導致的[2]。對于二次襯砌結構裂縫問題，對其進行裂縫修復難度極大。如果不及時進行修補和修護，會直接導致其他連鎖反應。例如，直接導致其他工程結構環節出現問題，如照明損壞、通風損壞等，造成隧道工程襯砌結構出現失穩，嚴重會影響到公路工程建設的安全性和后期交付使用便捷性。從各地區隧道工程建設中進行匯總發現，二次襯砌結構工程出現裂縫，已經成為隧道工程建設中的通病現象，更是之前、現今乃至以后隧道工程建設中的難點和痛點。新時期新背景下，加強對二次襯砌結構工程裂縫問題的研究，有著重要的現實意義和時代價值。面對著當今隧道工程建設中，出現的襯砌結構出現裂縫現象，需要各工程建設相關單位，要隨時對襯砌結構工程裂縫問題進行深化研究，采取各種措施從整體上控制好安全風險，全面提高隧道工程建設安全性和穩固性，為廣大群眾提供良好的安全、便捷出行環境。

3 公路工程隧道二襯裂縫缺陷成因

在日常公路工程隧道施工中，隧道二襯裂縫缺陷問題極為常見。隧道二襯裂縫缺陷問題的出現，會受到多種因素干擾和影響。整體而言，公路工程隧道二襯裂縫缺陷成因，主要體現在如下5 個方面。

（1）地質環境受力影響。公路工程隧道施工，與附近地質環境和氣候條件緊密相連。隨著隧道工程的不斷掘進，會使得巖體內力發生方向和應力變化。隧道原有巖體內力出現變化時，一旦二襯混凝土自身承受力小于內力變化，則很容易產生相應裂縫現象[3]。

（2）水泥等原材料影響。公路隧道工程建設施工中，原材料品質可謂是重要的工程質量保障。一旦水泥等原材料標準不合格、使用不規范，會使得混凝土內應力出現過大現象，直接導致混凝土強度降低。

（3）混凝土內部應力出現問題。混凝土應力問題出現，也是導致隧道二襯裂縫現象的重要因素。混凝土應力問題，主要受到混凝土收縮應力及水分蒸發的影響。對于混凝土水分的蒸發，往往是由于對于溫度的控制不當造成的。在隧道工程建設初期，混凝土內部會出現大量的熱，但混凝土本身表面材質，會阻礙大量熱量的蒸發，使得混凝土內外的溫差過大。隨著混凝土不斷澆筑，澆筑過程中水化作用，會使得混凝土內部溫度升高，導致混凝土出現快速收縮或者快速膨脹。正是在這種不斷的快速收縮和快速膨脹中，使得混凝土拉應力不斷強化，長期以往慢慢會出現裂縫，進而影響到隧道工程框架結構。

（4）隧道工程圖紙設計審核不嚴謹[4]。在日常隧道工程建設施工中，施工單位往往是按照隧道工程圖紙進行施工的。然而，如果勘察及設計單位，在隧道工程圖紙設計方面存在漏洞，或者隧道工程圖紙設計與實際現場需求不吻合，會使得隧道工程施工出現偏差，也會造成隧道二襯裂縫問題出現。

（5）公路工程隧道二襯施工工藝不適宜。不同的地區、不同的地質、不同的環境，對于公路工程隧道二襯的工藝要求不同。部分工程建設施工單位，對于施工工藝要求不嚴謹，對于工藝施工技術標準不規范，也會隨著隧道工程建設與挖掘，出現各種裂縫現象[5]。

4 公路工程隧道二襯裂縫處理對策

4.1 工程建設前期做好隧道的環境勘測設計

在進行公路工程隧道施工建設前，相關勘察設計人員，要提前對隧道工程附近地質結構、水文氣候變化、溫度濕度情況等自然環境進行實地勘察，得出具有科學性、合理性和精準性的信息數據，以便為隧道工程建設提供精準的參數。針對不同的地質結構和氣候環境，要采取不同的隧道工程建設布局。絕對不能針對不同地質條件進行生搬硬套，不能千篇一律采取同一款隧道工程設計方式。一旦在隧道工程建設施工過程中，發現了地質環境變化，或者發現地質結構勘察與設計資料不吻合情況，要根據實際勘察地質結構，以及具體施工工藝進行隧道工程設計變更。要積極做到因地制宜，迎合本地區、本項目、本地質條件實際需求[6]。

4.2 嚴格落實公路隧道工程圖紙設計審核工作

在進行公路隧道工程建設施工之前，相關單位和人員，要對公路隧道工程設計圖紙進行審核。一旦發現公路隧道工程圖紙設計存在問題，則需要對工程施工工期進行延期，不能因為趕進度浪費施工時間造成巨大的損失。公路隧道工程設計單位和勘察單位施工單位一起，進行公路隧道工程設計圖紙交接。要提前對公路隧道工程圖紙進行認真審核，及時發現公路隧道工程圖紙存在的問題和漏洞。對于發現的公路隧道工程圖紙設計問題，或發現圖紙設計與現場實際不符，則需要及時對公路隧道工程圖紙進行調整，保證公路隧道工程圖紙與實際需求切合。

4.3 嚴格控制公路隧道工程施工材料品質

在公路隧道工程建設施工中，原材料品質可謂是重要的工程質量保障要素。針對公路工程隧道二襯裂縫缺陷問題，相關工程建設施工單位，要對原材料進行嚴格審查和把關。尤其是針對原材料中的核心成分，如水泥材料、碎石子、砂子等材料，精細化進行品質甄選和真偽辨別。首先，要想減少公路工程隧道二襯裂縫缺陷問題，要盡量將水泥材料的用量控制在350kg/m3范圍內。盡量選擇同批次的水泥，不要將不同批次水泥進行混合使用[7]。其次，要積極做好碎石材料的篩選和控制。盡量選擇較大顆粒的碎石材料，盡可能將碎石材料的直徑控制在5.0~30mm。碎石子材料的含泥量要小于1%。碎石材料中的針片狀顆粒含量，要盡量小于15%。根據不同隧道工程建設項目需求，選擇不同配級的砂子。絕大多數的隧道工程建設項目，往往選擇良好的中砂，其細度模數控制在2.3~3.0。其他物質含量，硫化物要控制在0.5%以下，氯化物要控制在0.02%以下。隧道工程建設施工中，為保障隧道二襯裂縫缺陷，在選擇水體時要盡量選用飲用水。如若選擇其他水，要保證pH大于4 方可。

4.4 加強公路隧道工程先進施工技術的應用

降低公路工程隧道二襯裂縫缺陷問題的出現頻率，要加強公路隧道工程先進施工技術工藝應用，為隧道二襯裂縫缺陷的避免，奠定出良好的技術條件和技術保障。在進行隧道工程襯砌施工時，要嚴格把控好襯砌施工時間，要在初期支護變形基本穩定時，方可進行施工建設。如果遇到工程圍巖結構變形較大時，則需要提前進行二次襯砌結構處理，對襯砌結構和支護結構進行鞏固和加強。與此同時，施工建設單位還要提高鉆眼水平，及時對鉆爆參數進行積極優化，提高光面爆破的實際處理效果。要提前做好隧道工程開挖斷面的檢測工作，避免出現欠挖和超挖現象，科學合理進行隧道工程開挖品質控制[8]。另一方面，工程建設單位要從思想上認識到，混凝土材料優劣也是導致隧道二襯裂縫缺陷的重要原因。為此，施工單位要嚴格做好混凝土材質的甄選，嚴格按照科學化合理化的比例，進行施工材料配比計量，保證每個工程建設環節中，施工材料添加配置的合理性。對于混凝土材料的運輸，也要注意保持連續性轉動，保證好混凝土結構的良好和易性，這樣同樣可以很好的降低隧道二襯裂縫缺陷發生概率，提高隧道工程建設品質[9]。

4.5 加強公路隧道工程全過程施工管理工作

減少公路工程隧道二襯裂縫缺陷問題，相關隧道工程建設單位，要加強公路隧道工程全過程施工管理工作。例如，在前期隧道工程開挖，進行火藥爆破時，要合理利用和使用炸藥量，減少爆破對隧道工程圍巖的破壞，避免圍巖出現結構性變化。隧道工程爆破以后，要及時進行隧道開挖，要嚴格控制欠挖、合理控制超挖。在開挖過程中，尤其要注重初期支護，嚴格控制好平順度和二襯厚度。與此同時，隧道工程二次襯砌使用的模板，其長度不要超過9m，來講減少混凝土內部收縮能力。對于骨灰比和水灰比，要進行精準化和科學化試驗對比后方可投入使用。而在進行二次襯砌拆模操作時，要保證混凝土強度達到8MPa，并且盡量減少二次襯砌拆模操作，對混凝土結構的擾動。當二次襯砌完成澆筑以后，施工人員要及時做好混凝土養護，并隨時觀察混凝土溫度變化，避免出現由于混凝土溫度變化過大，而導致混凝土拉應力過大出現裂縫缺陷問題的出現[10]。

5 結語

綜上所述，伴隨著社會主義市場經濟的快速發展，道路交通工程建設需求越發旺盛。在公路隧道施工過程中，要對隧道洞口及明洞工程施工技術、鉆爆施工技術、錯桿施工技術、混凝土噴射施工技術等進行靈活運用.并通過對設計圖紙進行認真審核、對施工工藝進行改進、加強施工安全控制等策略加強施工控制，有效保障公路隧道施工質量和施工安全。現代化公路工程隧道建設過程中，要提高公路工程建設技術水準和施工品質，盡可能減少二襯混凝土裂縫缺陷的出現。