淺談隧道混凝土襯砌裂縫的成因及處理

王鐘輝 李 笠

山東省路橋集團有限公司

淺談隧道混凝土襯砌裂縫的成因及處理

王鐘輝 李 笠

山東省路橋集團有限公司

隨著我國經濟實力的不斷增強，國家基礎建設也在完善，加大力度修建隧道也是我國首要的任務之一，其在減輕交通壓力的同時，也促進了國民經濟的快速發展。現如今，在隧道工程施工過程中隧道洞身襯砌混凝土的開裂病害還是較多，為避免這種病害，在施工過程中要嚴格加以控制，并多加分析找出相關的原因，在此基礎上找到盡量消除裂縫所帶來的影響，從而提高混凝土襯砌施工水平?；诖吮疚姆治隽怂淼阑炷烈r砌裂縫的成因及處理。

隧道；混凝土襯砌裂縫；成因；處理

1 、我國隧道的發展前景

隧道工程建設主要包括鐵路隧道、公路隧道、城市地鐵等項目，隧道在很大程度上節約了土地資源，緩解了城市的壓力，在面臨環境惡化等問題中發揮著重要的作用。在工程建設技術上，我國也處于領先地位，發展空間較大，前景十分可觀。隨著現在生活節奏越來越快，隧道的數量逐年增加，質量逐步提高，這就要求我們在增加數量的同時，也要保證隧道的質量。但是近年來，隧道工程的原材料不斷改進，導致隧道混凝土襯砌出現裂縫、坍塌等嚴重現象，相關技術部門對此也是越來越重視，加大資金投資力度進行研究，在修補方法上不斷創新，努力做到成本較低、效果最好。隧道的建設不僅推動了我國經濟的發展，帶動了交通運輸的同時，也緩解了城市隨著人口增多而增大的壓力，給人們出行帶來了極大的便利。

2 、隧道襯砌開裂原因

2.1 混凝土干縮裂縫?；炷翝仓瓿珊螅S著表面水分的蒸發，水泥混凝土會干燥變形，進而產生拉應力，如果拉應力大于混凝土表面的抗拉強度，則會導致混凝土出現干縮裂縫。通常情況下，干縮裂縫寬窄不一，形態不規則，而且深度一般在50mm以內。

2.2 溫度應力裂縫。水泥水化過程中產生大量的熱量，在混凝土表面和內部間形成溫度差值而產生應力，當溫度應力超過混凝土內外的約束力時，就會產生溫度裂縫。裂縫寬度冬季較寬，夏季較窄。溫度裂縫的產生與二次襯砌混凝土的厚度及水泥的品種、用量有關。該種裂縫一般在隧道口部比較常見，尤其是在冬季施工時，晝夜溫差大，導致洞口部混凝土溫差變化也大，沒有洞內溫度那么平穩，因而就會產生這種溫度裂縫。

2.3 外力作用。(1)松弛作用。在隧道工程地下水影響下，混凝土密實度下降，導致拱頂出現空洞問題，隨著時間的發展，圍巖松弛問題會越來越嚴重，進而造成張開型裂縫，最終會造成混凝土結構開裂。(2)偏壓作用。如果隧道工程位于山腳位置或者地質褶皺位置，則會造成圍巖產生偏壓。另外，隨著地下水位的升降，也會出現圍巖產生偏壓力的問題，最終會導致襯砌產生裂縫。(3)膨脹性土質產生土壓力。黏土礦物質圍巖出現體積膨脹后，就會引發附加應力，即膨脹性土壓力。隨著時間的增長，土壓力也會不斷增長，而且危害十分明顯，甚至會導致隧道邊墻與拱肩部水平方向出現裂縫問題。(4)地下水產生作用力。地下水作用力主要包括地下水壓力以及寒冷天氣，地下水對于圍巖的凍脹力。如果在隧道工程設計過程中，沒有考慮到地下水的影響，則地下水的滲透作用會導致水壓力持續作用，最終導致襯砌出現裂縫。

3 、混凝土裂縫的處理措施

3.1 在滿足流動性、粘聚性、保水性的同時，使單位用水量降到170kg/m3以下，嚴格控制混凝土用水量是減少收縮裂縫的根本措施。

3.2 在混凝土中摻入外加劑、改善混凝土和易性并相對釋放出一部分水，可以減少單方用水量，減少由于多余水分蒸發而留下的毛細孔體積，使孔徑變小，結構致密，可減少混凝土的收縮，提高混凝土的密實性，減少裂縫。同時含有緩凝成分，能抑制水泥初期水化作用，使溫度升速緩慢，減少初期水化升溫集中形成溫度梯度。產生溫度變形和溫度應力，形成裂縫。

3.3 加強濕養措施。現代泵送混凝土不同于過去傳統的施工方法，養護不當是混凝土長生裂縫的一個主要原因。為防止早期開裂必須在混凝土澆筑后今早噴水養護，并適當延長養護時間，對隧道風動效應采取措施，降低風速溫差。

3.4 修補工藝。1)裂縫表面修補法。表面修補法是裂縫修補中最為常見的一種方法，主要是針對隧道內部結構沒有受到損害，襯砌表面上出現輕微裂縫等情況進行處理。通常的處理方法就是對出現裂縫的地方涂抹防水瀝青膠之類的材料，防止裂縫進一步擴大，避免導致更大的安全隱患。2)灌漿封堵法。灌漿封堵法適用于裂縫對結構整體有影響的情況下，利用壓力設備將事先準備好的膠體材料注入到混凝土的深層裂縫中，通過膠體產生的化學反應和混凝土結合形成更堅實、承受能力更強的一個整體，這樣就起到了防止裂縫進一步延伸的作用，防止裂縫向隧道內部擴張。3)內部結構補強法。如果出現的裂縫嚴重影響到了混凝土整體結構的性能時，可以使用這種方法進行修補，通常包括：圍巖注漿、錨桿加固、鋼筋加固、噴注混凝土等方法，根據隧道出現的實際問題選擇相應的修補措施，從根本上解決混凝土襯砌出現的問題，增加使用期限，提高使用效率。4)拆除重建法。當混凝土襯砌裂縫嚴重的時候，襯砌就會基本喪失了承重能力，影響到交通和行人的安全，并且無法負荷外界壓力，當上述修補方法都沒有效果的時候，就應該考慮拆除出現裂縫的襯砌，根據技術人員重新計算的數據，結合混凝土的周圍實際承重情況，設計搭建新的襯砌，以此來提高隧道的承重能力，防止在以后的使用中出現裂縫等問題。修補工藝，是在工程使用過程中對其出現的問題進行及時補救，防止出現的裂縫進一步擴大，避免最后對襯砌進行強拆重建。通過及時有效的修補工藝，對隧道混凝土出現的問題進行補救，防止進一步惡化，延長使用時間。

總之，由于二襯混凝土完整性要求高，外觀更要平順、美觀、無裂縫，而在施工中裂縫的出現通常帶有普遍性，所以在施工過程中要嚴格加以控制，并多加分析找出相關的原因，采取有效的措施進行優化，從而能夠有效的控制裂縫，確保工程的質量。

[1]王立華.高鐵隧道襯砌裂縫病害與整治技術[J].四川水泥，2015，06：340.

[2]軒儉良，軒寧.隧道襯砌裂縫檢測與分析研究[J].公路，2015，06：263-267.

[3]李小晶.渠道混凝土襯砌裂縫成因及防裂措施[J].水利水電施工，2015，03：46-47.