公路隧道二襯裂縫的常見成因及防治措施

高捷婷

摘 要：公路隧道二襯是隧道結構最外面混凝土結構層.對隧道周邊圍巖起到一定的穩定和支護作用，同時也起到防水、和美觀功能。隧道二次襯砌混凝土屬于薄壁連續結構，受復雜圍巖壓力作用，加上隧道內施工條件差，因此隧道襯砌開裂是隧道工程最常見的病害之一。

關鍵詞：二襯裂縫；成因；防治

在隧道建設中，二襯施工一般采用整體式鋼模板臺車，泵送混凝土施工工藝，但二襯混凝土表面常出現裂縫、局部氣泡、泛砂等質量病害，而二次襯砌作為隧道施工中的成果工序，是隧道工程質量的主要體現，如何避免這些質量病害，一直是隧道工程中研究的一個熱點問題。文章結合杭州市建成和在建隧道工程，通過調查和試驗檢測，從巖石地質條件、設計理論方法、施工工藝技術和試驗檢測等方面，對各種裂縫的成因、類別、材料與力學特性，深入分析和研究裂縫的產生機理，探索隧道裂縫防治對策。

1 研究隧道二襯裂縫的重要性

隧道“二襯”是隧道結構中的重要組成部分，發生裂縫會直接影響隧道工程質量和運營安全。襯砌開裂也是隧道出現襯砌滲漏水的主要原因。隧道由于滲漏水、積水，將會造成襯砌開裂和原有裂縫發展變大，加劇襯砌裂損。隧道襯砌裂損病害主要表現為襯砌的變形、開裂和錯臺，而襯砌一旦開裂，不但不易修繕，影響隧道正常運營，而且造成隧道襯砌和各種通風、照明和消防等設備的腐蝕損壞；隨著病害的持續發展，最終導致襯砌結構失穩破壞，嚴重危及行車安全。目前隧道襯砌開裂幾乎成為公路隧道的通病，成為隧道病害預防和治理的難點，因此對公路隧道襯砌裂縫控制與防治進行研究顯得十分重要。目前我國公路隧道襯砌裂縫問題日益突出，急需解決。開展隧道襯砌裂縫研究，對提高公路隧道交通安全性能，消除事故隱患，具有重要的現實意義。

2 隧道二襯裂縫產生的原因

2.1 材料因素

混凝土收縮性能引起地下結構滲水，混凝土的自收縮即在恒溫絕濕的條件下，不與外界進行水分交換。由膠凝材料的水化作用引起自身體積收縮，所以減少或延緩混凝土干燥對預防混凝土開裂尤為重要；隨著時間流逝混凝土碳化，混凝土碳化會損傷混凝土的密實性，從而降低其強度，從而可能產生裂縫，在隧道襯砌中，一些骨料配制的襯砌混凝土收縮變形較大，襯砌容易產生裂縫，所以在施工過程中一定要注意骨料方面的影響，選用石灰巖的骨料比較理想，襯砌不容易產生裂縫；如果在混凝土中添加適當的泵送劑、減水劑等這些都有能夠減少混凝土的收縮變形，有利于減少襯砌的裂縫。

2.2 溫度因素

溫度對隧道襯砌的影響主要由環境溫度、環境濕度和混凝土內水泥水化熱三方面決定的。溫度應力是由于隧道襯砌混凝土的干縮與溫縮變形受到約束引起的.混凝土是抗壓性能遠高于抗拉性能的材料，能抵抗溫度上升時的壓應力，卻難以抵抗降溫時的拉應力。環境溫度降低的越多，溫度收縮變形就越大，越容易出現裂縫。洞口段的隧道襯砌影響最大，最易出現裂縫；冬季時混凝土冷收縮達到最大，再加上其他不利因素則可能造成短隧道和中長隧道的洞口襯砌的開裂。

2.3 施工質量控制

施工技術條件限制，施工質量管理松弛和不善，混凝土材料檢驗不力，混凝土搗實質量不佳，拱部澆注間歇施工形成水平工作縫，混凝土模板不平等因素，修成的隧道襯砌在施工縫處產生裂縫，降低承載能力。或者是施工沒有處理好施工縫變形縫（溫度縫、沉降縫），因施工質量問題沒有處理好而出現裂縫，形成平行于隧道襯砌環。邊墻基礎底虛渣未清除干凈就灌注邊墻混凝土，破碎泥巖遇水軟化導致邊墻承載力不足，邊墻下沉將邊墻混凝土拉裂。拱部襯砌背后不密貼圍巖或回填不密實，因圍巖與襯砌問有空洞，泥巖在空氣和水中很快風化，導致圍巖松動脫落，加大拱部應力。隧道拱部開裂，原因是施工采用先拱后墻的施工方法，拱部完工后在拉中槽開挖馬口時放炮對拱圈混凝土的影響和拱腳殺尖縫不飽滿導致拱圈下沉。

3 隧道二襯裂縫的防治措施

3.1 嚴格控制原材料的質量

對隧道二襯裂縫的原材料質量把控，主要包括水泥、碎石、砂、水等方面。對水泥而言：施工現場多使用普通硅酸鹽水泥，但應盡量減少單位水泥用量，水泥用量一般控制在350kg/m3左右，不同批次水泥不能混用；碎石：根據泵送管路的內徑，盡可能選用較大粒徑的碎石，一般為5mm～31.5mm，其中5mm～16mm占1/3，16mm～31.5mm占2/3，嚴格控制碎石的含泥量小于1%（質量計），針片狀顆粒含量小于15%。砂：采用級配良好的中砂，細度模數應為2.3～3.0，嚴格控制砂子的含泥量小于3%，砂中的硫化物小于0.5%，砂中的氯化物小于0.02%，砂率應控制在35%～40%，泵送時最大不能超過45%。對于水而言，一般先用飲用水，當采用其他水源時，應執行《混凝土拌合用水標準》進行檢測，pH值應大于4。

3.2 嚴格控制施工工藝

襯砌施作時間，應在圍巖和初期支護變形基本穩定時進行。當圍巖變形較大、流變特性明顯時，如提前進行二次襯砌時，必須對初期支護或襯砌結構進行加強。提高鉆眼水平，優化鉆爆參數，提高光面爆破效果，加強隧道開挖斷面檢測，嚴格控制超欠挖，以達到對超欠挖的良好控制。并且混凝土拌和不當是產生各種病害的一個重要方面。因此嚴格按照施工配料單進行電子計量，定期檢查、校正計量裝置，加強砂石料含水率的控制。混凝土運輸時攪拌運輸車應連續轉動，保持混凝土良好的和易性。對長距離運輸，宜加緩凝劑，混凝土入泵前應測坍落度，比較與拌和出倉混凝土的損失量，及時做以調整。加強混凝土振搗工藝，施工振搗不足，會使混凝土顆粒間的空隙未能被砂漿填滿，在緊靠模板處顆粒移動阻力大，更易出現氣泡。在施工過程中應沿模板邊的混凝土搗固，用插入式振搗器仔細振實，直到出現泛漿，混凝土不再下沉為止。

4 結語

隧道二襯混凝土施工是一個綜合性很強的作業，哪一個環節出現偏差，都會出現不同程度的混凝土表面質量通病，為此，施工現場應配備施工經驗豐富的技術人員，應逐次分析研究施工中發生的各種情況，完善施工措施，力求勞力組織和機械配置合理化、科學化，強調支撐和搗固密實，規范作業是保證混凝土質量的根本措施。施工中要嚴格遵守操作規程。隨著科學技術的發展和各種新型材料在施工中的廣泛應用，隧道病害整治應采取治標與治本并重的原則，特別是克服隧道二襯裂縫這種常見病害至關重要，以避免造成不必要的重大事故發生。

參考文獻

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