探討偏壓連拱隧道二襯混凝土裂縫成因及治理

楊曉龍

（四川公路橋梁建設集團有限公司）

偏壓連拱隧道是我國高速公路建設中的一個重要組成部分，它在質量、性能以及成本上都具有顯著優勢。但隨著我國科技的不斷進步，對建筑工程的質量要求也越來越高，目前我國在偏壓隧道建設理論及技術上都還有所不足，導致偏壓連拱隧道二襯混凝土發生裂縫。因此本文對偏壓連拱隧道二襯混凝土發生裂縫的成因進行了詳細分析，依據實際情況尋找出有效的措施，進而保證偏壓連拱隧道的順利建設。

1 具體分析偏壓連拱隧道二襯混凝土裂縫形成的原因

1.1 地基沉降不均勻

當連拱隧道的地基位于各種類型圍巖的交叉處，當混凝土填充或者仰拱施工結束后，地基由于受力的作用，會發生不規則及不均勻的沉降，此時在隧道的邊墻底部和仰拱處就發生形狀為上窄下寬的裂縫，并且這道裂縫會不斷發展，向整個中隔墻貫穿發展至拱頂，當其沉降發生到一定程度上，才會停止發展，逐漸保持穩定[1]。因此說明地基發生不均勻沉降是導致偏壓連拱隧道二襯混凝土裂縫形成的重要因素，對此高速公路建設管理人員及施工技術人員要引起重視。

1.2 偏壓荷載

影響偏壓荷載的因素要有地形、地質、施工原因等，地形因素：淺埋隧道洞口段及傍山隧道是其主要發生位置，地表橫坡坡度較陡，由于荷載作用不對稱，隧道襯砌兩側受力不均進而導致偏壓發生。地質因素：巖層有滑動面或者軟弱理面，由于施工挖掘的影響，巖層會通過層理面移動，進而導致偏壓發生。施工因素：由于施作支護結構不及時或者開挖方法不恰當等使得圍巖失去平衡，圍巖壓力應力分布相應發生變動，應力過度集中，導致偏壓荷載產生。

1.3 受隧道施工各項因素的影響

連拱隧道施工本身就是一項十分復雜的施工工程，在施工過程中會多次擾動地基及隧道圍巖，當連拱一拱在進行下臺階巖體的開挖時，連拱中的另一拱處于封閉、隔絕狀態，遭受力的作用時，側壁對巖體進行支撐的受力體系發生改變，再加上地基沉降因素的相互影響與作用，隧道二襯會產生較大的裂縫，形狀呈縱向分布狀態[2]。因而高速公路施工單位在進行隧道修建時，在施工前就需要加大地質勘察力度，選擇合適的施工技術對二襯混凝土裂縫進行有效處理，保證隧道工程的順利建設。

1.4 受施工工序的影響

連拱隧道的施工工序與分離式隧道施工工序相比，更為復雜，在具體的施工過程中，如果違背隧道施工力學原理進行施工，那么將會發生嚴重的后果，比如：裂縫的產生，并進一步擴展，發展嚴重還會傾覆并破壞隧道建筑的整體結構。通常情況下，開挖先行洞與后行洞的開挖相比，其必須要高于后行洞的35-50米，先行洞二襯斷面同開挖后行洞面相比，必須要低于后行洞面 15-20米。而高速公路施工單位的施工人員未對連拱隧道的相關施工工序進行嚴格遵循，左右洞的開挖不協調，完成左洞二襯開挖過后，右洞的開挖還沒動工；當在開挖右洞時，由于后期支護收斂變形及爆破作業的實施致使左右洞的受力不均衡，進而造成先開挖的左洞二襯裂開[3]。

2 偏壓連拱隧道二襯混凝土裂縫的治理對策

2.1 制定該段落的返工方案

由于這一段落涵蓋的裂縫數量眾多，加上較大的寬度，寬度數據參照相關規范，裂縫處的錯臺已形成完全破壞了這一段落的二襯結構，某些部位還有發生混凝土不緊密及空洞等情況，破壞程度達到了一級，對結構的安全情況造成了極大的威脅。為了對工程施工質量及安全情況提供保障，對此需要返工處理該段落的施工，具體措施如下：

（1）對該段落進行加固處理。對于二襯全部破壞的部分需要先實施加固處理，避免鑿除時結構失去平衡。提供臨時護拱對二襯下部進行支撐，依據具體情況選取長度及間距合適的鋼拱架進行拱架間的連接，采用木楔支撐臨時鋼拱架和二襯混凝土間的空余部分[4]。

（2）對該段落實施導管注漿加固。采用小導管進行操作，小導管要將二襯打穿，采用?50、長6米的小導管，布置為間距為1×1米縱向環向，形狀為梅花形。選用水灰比為0.8/1的水泥漿材料，注漿壓力介于0.55-1.0MPa。注漿方式為從下往上，注漿及鉆孔都進行間隔，注漿結束以單孔設計注漿量為標準，當設計單孔注漿量為滿足要求時，注漿結束應以注漿壓力維持三分鐘為標準，為注漿擴散協調度提供保障。端頭位置注漿要傾斜于無注漿的部位，結合漿液的擴散情況對鄰近先前襯砌部位的圍巖進行適當加固，避免因為開挖造成應力過度集中，對未拆除襯砌造成影響和破壞，加大開裂度。

（3）對內部存在的積水進行牽引排出。襯砌施工前需要鉆?50泄水孔，鉆孔位置為中隔頂 Y行下部以上 45-50厘米處，泄水孔要對應環向排水管，孔深為1.4-2.0米，在內部進行?50帶孔PVC管的安裝，有效排出中隔墻頂的積水。

（4）偏壓堆載。由于該段落的偏壓較大，為了避免在返工時對右洞襯砌的穩定程度造成影響，在對襯砌進行更換前，可采用沙袋對該段落的中隔墻部位進行反壓。

（5）人工鑿除二襯混凝土。返工時即對該部分進行處理，鑿除縱向長度最大不超過2.5米。先鑿除關鍵部位，在此過程中盡量降低震動幅度，使圍巖擾動次數減少，禁止實施爆破。從偏壓較弱的一側進行襯砌的更換，再逐步擴展至偏壓較強一側，開挖的偏壓部位不得高于2.0米，避免開挖不合理對平衡度造成影響，進而破壞另一側的二襯[5]。另外在此過程中還要對各項情況及量測工作進行密切監視。

（6）重建二襯。對原二襯進行拆除時，要加固和修復已損壞的初支，對防水板進行重新鋪設，再對鋼格柵進行安裝加工將鋼格柵拱腳連接于襯砌邊墻處，二襯選用防水混凝土C30，澆注時要完全振搗，確保混凝土密實度。

（7）接縫處理。二襯混凝土的縫隙要進行特殊處理，可對HUANYU-SJ等混凝土界面劑進行選取，涂刷，一對新老混凝土的粘結性能進行改善，使混凝土整體性得到提高，尤其需要關注的是禁止施工縫處縱向鋼筋的斷裂。

2.2 制定加固方案

（1）裂縫處理。實施刻槽操作，位置為裂縫處，深度依據裂縫深度進行考慮，0.2mm以下實施裂縫封閉處理，0.2mm以上實施環氧樹脂膠處理，結束后選用聚合物水泥砂漿抹平裂縫處，使裂縫襯砌粘結融為一體，抑制裂縫進一步擴展。

（2）注漿加固。采用注漿方式對襯砌和圍巖間密實不夠及空洞處進行填充，促使地層的抗力作用得到充分發揮。水泥漿的注漿水灰比為1/1，排氣孔及注漿孔的位置為空洞縱向兩側，操作時控制好注漿壓力[6]。

3 結束語

綜上所述，對偏壓連拱隧道二襯混凝土裂縫成因進行詳細分析，可對裂縫的危害程度進行判斷，依據實際情況制定有針對性的處理措施，進而避免裂縫對隧道結構造成的破壞。