公路隧道襯砌裂縫成因與處治技術(shù)分析

王雄

（中交二公局第三工程有限公司，陜西 西安 710016）

一、工程概況

某公路隧道項目的總長度為4.5km，在向陽堡附近進洞，穿越摩天嶺至塔爾鎮(zhèn)，止于蓼子鄉(xiāng)附近，與長灣大橋相接。經(jīng)過現(xiàn)場分析發(fā)現(xiàn)，在進口右洞方向二襯施工中，901m范圍內(nèi)存在7處裂縫；在進口左洞方向二襯施工中，805m范圍內(nèi)存在7處裂縫；出口左洞及右洞各有1處裂縫。

圖1 右側(cè)邊墻（Y1）

圖2 左側(cè)邊墻（Y3）

二襯裂縫主要出現(xiàn)在洞口位置，內(nèi)部則比較少，四級、五級圍巖的裂縫發(fā)生率最高，三級圍巖基本上不會出現(xiàn)裂縫問題。裂縫通常會出現(xiàn)在隧道兩側(cè)的邊墻結(jié)構(gòu)上，以單側(cè)裂縫、雙側(cè)對稱等形式存在。二襯裂縫一般長度為1m～6m，豎向形式較多，大多未出現(xiàn)貫穿形式的裂縫問題。

圖3 襯砌裂縫

二、襯砌裂縫的成因

通過分析發(fā)現(xiàn)，該隧道產(chǎn)生二襯裂縫的原因如下：

（一）地質(zhì)環(huán)境影響

隧道結(jié)構(gòu)與所處的地質(zhì)條件存在直接關(guān)系，眾所周知，隧道施工作業(yè)會對隧道巖體內(nèi)力產(chǎn)生影響，導致隧道掌子面掘進產(chǎn)生較大的承受力，一旦其超出隧道結(jié)構(gòu)的承載力上限，必然會產(chǎn)生裂縫。

（二）施工進度影響

為避免發(fā)生安全事故，隧道二襯施工需要在掌子面施工后立即進行，但在圍巖不穩(wěn)定時開始二襯作業(yè)，容易導致圍巖發(fā)生明顯沉降，進一步出現(xiàn)混凝土開裂問題。

（三）水泥材質(zhì)影響

當水泥的水化反應(yīng)較快時，彈性模量較大，這會導致施工后其內(nèi)力較大，后期強度難以滿足運行要求，出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫問題。

（四）光爆質(zhì)量影響

在該隧道施工過程中，采用的是光面爆破的作業(yè)方式，致使初期結(jié)構(gòu)強度與穩(wěn)定性無法達到標準。如果爆破作業(yè)的質(zhì)量較差，會導致開挖面結(jié)構(gòu)的環(huán)向軸線無法和圍巖應(yīng)力拱軸線處于協(xié)調(diào)范圍內(nèi)，出現(xiàn)圍巖穩(wěn)定性不足、支護性能變差等問題，影響二襯混凝土結(jié)構(gòu)性能，進而出現(xiàn)裂縫問題。

（五）施工振搗影響

在某施工環(huán)節(jié)中，有些部位的振搗質(zhì)量不合格，混凝土結(jié)構(gòu)的密實度較差，導致混凝土凝固后個別部位的強度較差、承載力不足，從而引發(fā)裂縫問題。

三、襯砌裂縫的處治措施

針對當前已發(fā)生的裂縫問題，該項目組建了高水平的施工處理團隊，并結(jié)合現(xiàn)場實際情況，采取了系列應(yīng)對措施，切實提升公路隧道襯砌質(zhì)量。

（一）表面覆蓋法

表面覆蓋法可以應(yīng)用到溫差大、養(yǎng)護不足、水泥質(zhì)量不高等原因產(chǎn)生的裂縫問題，需要將準備好的材料均勻涂抹在裂縫表面，能夠?qū)崿F(xiàn)細微裂縫的修補和處理。一般來說，涂抹方式包含部分涂抹、全部涂抹兩種，這種處理方式不能將材料直接嵌入裂縫內(nèi)部，也不會追蹤裂縫的變化。該處理方法使用的主要原料是彈性涂膜防水材料，在施工開始前，需要對整個混凝土表面實施鑿毛、清洗等必要處理，確保表面干凈、粗糙度符合要求，待晾干表面水分后方可開展涂覆施工，以確保各項性能符合要求。

（二）低壓注漿法

低壓注漿法主要應(yīng)用于爆破震動、應(yīng)力集中等原因產(chǎn)生的裂縫問題，處理工序如下：先清理裂縫，然后制作符合工程要求的漿液，陸續(xù)開展壓力注漿、二次注漿作業(yè)，并將表面清理干凈。如果裂縫數(shù)量較多，首先要在表面鋪設(shè)一層醫(yī)用白膠布，然后使用毛刷蘸上漿液沿著裂縫反復涂刷，直至裂縫達到封閉狀態(tài)為止，經(jīng)過10min的靜置，方可撕去膠布，如仍露出縫隙，可重復上述處治措施。

注漿時，先用補縫器吸取注漿液，然后插入注漿咀，用手推動補縫器活塞，使?jié){液通過注漿咀壓入裂縫，當相鄰的咀中流出漿液時，就可以拔出補縫器，堵上鋁鉚釘。按照從上到下、從一側(cè)到另外一側(cè)的方式開展注漿作業(yè)，若要進一步提升注漿效果，可在注漿后0.5h反向開展補漿處理。

（三）開槽修補法

開槽修補法主要應(yīng)用到地質(zhì)條件、施工進度等原因產(chǎn)生的裂縫問題。根據(jù)施工技術(shù)要求制作合適的漿液，保證各個材料的加入比例符合工程要求。首先，將經(jīng)過曬干處理的砂、水泥按規(guī)定比例攪拌均勻，再加入環(huán)氧樹脂、聚硫橡膠充分攪拌，達到配合比要求；然后，加入質(zhì)量合格的砂、水泥材料，再次充分攪拌；最后，摻入少量丙酮將已經(jīng)拌和完畢的漿液調(diào)整至合適濃度，再利用設(shè)備將材料灌入槽內(nèi)完成填充處理。從砂漿拌和到灌入施工完成，時間通?？刂圃?0min以內(nèi)。需要注意的是，在灌入材料后，一定要徹底清理縫槽，并使用改性環(huán)氧樹脂覆蓋，待全部達到凝固標準后，方可開展噴水養(yǎng)護作業(yè)。

四、襯砌裂縫的防治措施

為減少二襯混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的次數(shù)，可采取以下防治措施：

一是綜合分析地質(zhì)條件，在隧道項目施工前做好地質(zhì)預報調(diào)查工作，全面勘察和分析圍巖周邊的地質(zhì)條件，確定圍巖的類別，如果發(fā)現(xiàn)地質(zhì)條件和設(shè)計方案標注的內(nèi)容存在差異，立即與設(shè)計人員溝通，調(diào)整設(shè)計方案，防止在施工時產(chǎn)生裂縫問題。

二是綜合分析隧道工程的施工進度，結(jié)合隧道圍巖工程結(jié)構(gòu)，以及工程管理的標準和要求，制定切實可行的施工進度表，保證隧道施工質(zhì)量合格、減少變形問題，然后采取二次襯砌施工，降低裂縫問題的發(fā)生率。

三是結(jié)合項目具體情況，選擇合格的水泥材料，確保其細度、彈性模量等指標符合要求，有效降低凝固所形成的應(yīng)力，減少裂縫問題。

四是在施工前開展光面爆破作業(yè)的質(zhì)量分析和控制，根據(jù)工程要求確定設(shè)計方案，保證光面爆破的質(zhì)量合格，提高圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，防止發(fā)生應(yīng)力集中的問題，從而杜絕裂縫的發(fā)生。

五是充分考慮光面爆破產(chǎn)生的影響，盡可能減少炸藥的用量，防止發(fā)生過大振動，起到預防裂縫的效果。

五、結(jié)語

本文結(jié)合山西某公路隧道二襯裂縫產(chǎn)生的原因，提出了表面覆蓋法、低壓注漿法、開槽修補法三種主要的裂縫處理措施，最后針對裂縫產(chǎn)生的原因給出了具體的防治措施，能夠為類似工程提供可借鑒的經(jīng)驗。