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(jié)構(gòu)最外面混凝土結(jié)構(gòu)層.對隧道周邊圍巖起到一定的穩(wěn)定和支護(hù)作用，同時(shí)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(xù)結(jié)構(gòu)，受復(fù)雜圍巖壓力作用，加上隧道內(nèi)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(guān)鍵詞：二襯裂縫；成因；防治

在隧道建設(shè)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(xiàn)裂縫、局部氣泡、泛砂等質(zhì)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(zhì)量的主要體現(xiàn)，如何避免這些質(zhì)量病害，一直是隧道工程中研究的一個(gè)熱點(diǎn)問題。文章結(jié)合杭州市建成和在建隧道工程，通過調(diào)查和試驗(yàn)檢測，從巖石地質(zhì)條件、設(shè)計(jì)理論方法、施工工藝技術(shù)和試驗(yàn)檢測等方面，對各種裂縫的成因、類別、材料與力學(xué)特性，深入分析和研究裂縫的產(chǎn)生機(jī)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(jié)構(gòu)中的重要組成部分，發(fā)生裂縫會直接影響隧道工程質(zhì)量和運(yùn)營安全。襯砌開裂也是隧道出現(xiàn)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(fā)展變大，加劇襯砌裂損。隧道襯砌裂損病害主要表現(xiàn)為襯砌的變形、開裂和錯(cuò)臺，而襯砌一旦開裂，不但不易修繕，影響隧道正常運(yùn)營，而且造成隧道襯砌和各種通風(fēng)、照明和消防等設(shè)備的腐蝕損壞；隨著病害的持續(xù)發(fā)展，最終導(dǎo)致襯砌結(jié)構(gòu)失穩(wěn)破壞，嚴(yán)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(yù)防和治理的難點(diǎn)，因此對公路隧道襯砌裂縫控制與防治進(jìn)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(xiàn)實(shí)意義。

2 隧道二襯裂縫產(chǎn)生的原因

2.1 材料因素

混凝土收縮性能引起地下結(jié)構(gòu)滲水，混凝土的自收縮即在恒溫絕濕的條件下，不與外界進(jìn)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(yù)防混凝土開裂尤為重要；隨著時(shí)間流逝混凝土碳化，混凝土碳化會損傷混凝土的密實(shí)性，從而降低其強(qiáng)度，從而可能產(chǎn)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(chǎn)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?guī)r的骨料比較理想，襯砌不容易產(chǎn)生裂縫；如果在混凝土中添加適當(dāng)?shù)谋盟蛣p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(huán)境溫度、環(huán)境濕度和混凝土內(nèi)水泥水化熱三方面決定的。溫度應(yīng)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(yuǎn)高于抗拉性能的材料，能抵抗溫度上升時(shí)的壓應(yīng)力，卻難以抵抗降溫時(shí)的拉應(yīng)力。環(huán)境溫度降低的越多，溫度收縮變形就越大，越容易出現(xiàn)裂縫。洞口段的隧道襯砌影響最大，最易出現(xiàn)裂縫；冬季時(shí)混凝土冷收縮達(dá)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(zhì)量控制

施工技術(shù)條件限制，施工質(zhì)量管理松弛和不善，混凝土材料檢驗(yàn)不力，混凝土搗實(shí)質(zhì)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(chǎn)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(zhì)量問題沒有處理好而出現(xiàn)裂縫，形成平行于隧道襯砌環(huán)。邊墻基礎(chǔ)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(dǎo)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(shí)，因圍巖與襯砌問有空洞，泥巖在空氣和水中很快風(fēng)化，導(dǎo)致圍巖松動脫落，加大拱部應(yīng)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(shí)放炮對拱圈混凝土的影響和拱腳殺尖縫不飽滿導(dǎo)致拱圈下沉。

3 隧道二襯裂縫的防治措施

3.1 嚴(yán)格控制原材料的質(zhì)量

對隧道二襯裂縫的原材料質(zhì)量把控，主要包括水泥、碎石、砂、水等方面。對水泥而言：施工現(xiàn)場多使用普通硅酸鹽水泥，但應(yīng)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(jù)泵送管路的內(nèi)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(yán)格控制碎石的含泥量小于1%（質(zhì)量計(jì)），針片狀顆粒含量小于15%。砂：采用級配良好的中砂，細(xì)度模數(shù)應(yīng)為2.3～3.0，嚴(yán)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(yīng)控制在35%～40%，泵送時(shí)最大不能超過45%。對于水而言，一般先用飲用水，當(dāng)采用其他水源時(shí)，應(yīng)執(zhí)行《混凝土拌合用水標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行檢測，pH值應(yīng)大于4。

3.2 嚴(yán)格控制施工工藝

襯砌施作時(shí)間，應(yīng)在圍巖和初期支護(hù)變形基本穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行。當(dāng)圍巖變形較大、流變特性明顯時(shí)，如提前進(jìn)行二次襯砌時(shí)，必須對初期支護(hù)或襯砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行加強(qiáng)。提高鉆眼水平，優(yōu)化鉆爆參數(shù)，提高光面爆破效果，加強(qiáng)隧道開挖斷面檢測，嚴(yán)格控制超欠挖，以達(dá)到對超欠挖的良好控制。并且混凝土拌和不當(dāng)是產(chǎn)生各種病害的一個(gè)重要方面。因此嚴(yán)格按照施工配料單進(jìn)行電子計(jì)量，定期檢查、校正計(jì)量裝置，加強(qiáng)砂石料含水率的控制。混凝土運(yùn)輸時(shí)攪拌運(yùn)輸車應(yīng)連續(xù)轉(zhuǎn)動，保持混凝土良好的和易性。對長距離運(yùn)輸，宜加緩凝劑，混凝土入泵前應(yīng)測坍落度，比較與拌和出倉混凝土的損失量，及時(shí)做以調(diào)整。加強(qiáng)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(xiàn)氣泡。在施工過程中應(yīng)沿模板邊的混凝土搗固，用插入式振搗器仔細(xì)振實(shí)，直到出現(xiàn)泛漿，混凝土不再下沉為止。

4 結(jié)語

隧道二襯混凝土施工是一個(gè)綜合性很強(qiáng)的作業(yè)，哪一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)偏差，都會出現(xiàn)不同程度的混凝土表面質(zhì)量通病，為此，施工現(xiàn)場應(yīng)配備施工經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員，應(yīng)逐次分析研究施工中發(fā)生的各種情況，完善施工措施，力求勞力組織和機(jī)械配置合理化、科學(xué)化，強(qiáng)調(diào)支撐和搗固密實(shí)，規(guī)范作業(yè)是保證混凝土質(zhì)量的根本措施。施工中要嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和各種新型材料在施工中的廣泛應(yīng)用，隧道病害整治應(yīng)采取治標(biāo)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(guān)重要，以避免造成不必要的重大事故發(fā)生。

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