高捷婷

摘 要：公路隧道二衬是隧道结构最外面混凝土结构层.对隧道周边围岩起到一定的稳定和支护作用，同时也起到防水、和美观功能。隧道二次衬砌混凝土属于薄壁连续结构，受复杂围岩压力作用，加上隧道内施工条件差，因此隧道衬砌开裂是隧道工程最常见的病害之一。

关键词：二衬裂缝；成因；防治

在隧道建设中，二衬施工一般采用整体式钢模板台车，泵送混凝土施工工艺，但二衬混凝土表面常出现裂缝、局部气泡、泛砂等质量病害，而二次衬砌作为隧道施工中的成果工序，是隧道工程质量的主要体现，如何避免这些质量病害，一直是隧道工程中研究的一个热点问题。文章结合杭州市建成和在建隧道工程，通过调查和试验检测，从岩石地质条件、设计理论方法、施工工艺技术和试验检测等方面，对各种裂缝的成因、类别、材料与力学特性，深入分析和研究裂缝的产生机理，探索隧道裂缝防治对策。

1 研究隧道二衬裂缝的重要性

隧道“二衬”是隧道结构中的重要组成部分，发生裂缝会直接影响隧道工程质量和运营安全。衬砌开裂也是隧道出现衬砌渗漏水的主要原因。隧道由于渗漏水、积水，将会造成衬砌开裂和原有裂缝发展变大，加剧衬砌裂损。隧道衬砌裂损病害主要表现为衬砌的变形、开裂和错台，而衬砌一旦开裂，不但不易修缮，影响隧道正常运营，而且造成隧道衬砌和各种通风、照明和消防等设备的腐蚀损坏；随着病害的持续发展，最终导致衬砌结构失稳破坏，严重危及行车安全。目前隧道衬砌开裂几乎成为公路隧道的通病，成为隧道病害预防和治理的难点，因此对公路隧道衬砌裂缝控制与防治进行研究显得十分重要。目前我国公路隧道衬砌裂缝问题日益突出，急需解决。开展隧道衬砌裂缝研究，对提高公路隧道交通安全性能，消除事故隐患，具有重要的现实意义。

2 隧道二衬裂缝产生的原因

2.1 材料因素

混凝土收缩性能引起地下结构渗水，混凝土的自收缩即在恒温绝湿的条件下，不与外界进行水分交换。由胶凝材料的水化作用引起自身体积收缩，所以减少或延缓混凝土干燥对预防混凝土开裂尤为重要；随着时间流逝混凝土碳化，混凝土碳化会损伤混凝土的密实性，从而降低其强度，从而可能产生裂缝，在隧道衬砌中，一些骨料配制的衬砌混凝土收缩变形较大，衬砌容易产生裂缝，所以在施工过程中一定要注意骨料方面的影响，选用石灰岩的骨料比较理想，衬砌不容易产生裂缝；如果在混凝土中添加适当的泵送剂、减水剂等这些都有能够减少混凝土的收缩变形，有利于减少衬砌的裂缝。

2.2 温度因素

温度对隧道衬砌的影响主要由环境温度、环境湿度和混凝土内水泥水化热三方面决定的。温度应力是由于隧道衬砌混凝土的干缩与温缩变形受到约束引起的.混凝土是抗压性能远高于抗拉性能的材料，能抵抗温度上升时的压应力，却难以抵抗降温时的拉应力。环境温度降低的越多，温度收缩变形就越大，越容易出现裂缝。洞口段的隧道衬砌影响最大，最易出现裂缝；冬季时混凝土冷收缩达到最大，再加上其他不利因素则可能造成短隧道和中长隧道的洞口衬砌的开裂。

2.3 施工质量控制

施工技术条件限制，施工质量管理松弛和不善，混凝土材料检验不力，混凝土捣实质量不佳，拱部浇注间歇施工形成水平工作缝，混凝土模板不平等因素，修成的隧道衬砌在施工缝处产生裂缝，降低承载能力。或者是施工没有处理好施工缝变形缝（温度缝、沉降缝），因施工质量问题没有处理好而出现裂缝，形成平行于隧道衬砌环。边墙基础底虚渣未清除干净就灌注边墙混凝土，破碎泥岩遇水软化导致边墙承载力不足，边墙下沉将边墙混凝土拉裂。拱部衬砌背后不密贴围岩或回填不密实，因围岩与衬砌问有空洞，泥岩在空气和水中很快风化，导致围岩松动脱落，加大拱部应力。隧道拱部开裂，原因是施工采用先拱后墙的施工方法，拱部完工后在拉中槽开挖马口时放炮对拱圈混凝土的影响和拱脚杀尖缝不饱满导致拱圈下沉。

3 隧道二衬裂缝的防治措施

3.1 严格控制原材料的质量

对隧道二衬裂缝的原材料质量把控，主要包括水泥、碎石、砂、水等方面。对水泥而言：施工现场多使用普通硅酸盐水泥，但应尽量减少单位水泥用量，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：根据泵送管路的内径，尽可能选用较大粒径的碎石，一般为5mm～31.5mm，其中5mm～16mm占1/3，16mm～31.5mm占2/3，严格控制碎石的含泥量小于1%（质量计），针片状颗粒含量小于15%。砂：采用级配良好的中砂，细度模数应为2.3～3.0，严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%，砂率应控制在35%～40%，泵送时最大不能超过45%。对于水而言，一般先用饮用水，当采用其他水源时，应执行《混凝土拌合用水标准》进行检测，pH值应大于4。

3.2 严格控制施工工艺

衬砌施作时间，应在围岩和初期支护变形基本稳定时进行。当围岩变形较大、流变特性明显时，如提前进行二次衬砌时，必须对初期支护或衬砌结构进行加强。提高钻眼水平，优化钻爆参数，提高光面爆破效果，加强隧道开挖断面检测，严格控制超欠挖，以达到对超欠挖的良好控制。并且混凝土拌和不当是产生各种病害的一个重要方面。因此严格按照施工配料单进行电子计量，定期检查、校正计量装置，加强砂石料含水率的控制。混凝土运输时搅拌运输车应连续转动，保持混凝土良好的和易性。对长距离运输，宜加缓凝剂，混凝土入泵前应测坍落度，比较与拌和出仓混凝土的损失量，及时做以调整。加强混凝土振捣工艺，施工振捣不足，会使混凝土颗粒间的空隙未能被砂浆填满，在紧靠模板处颗粒移动阻力大，更易出现气泡。在施工过程中应沿模板边的混凝土捣固，用插入式振捣器仔细振实，直到出现泛浆，混凝土不再下沉为止。

4 结语

隧道二衬混凝土施工是一个综合性很强的作业，哪一个环节出现偏差，都会出现不同程度的混凝土表面质量通病，为此，施工现场应配备施工经验丰富的技术人员，应逐次分析研究施工中发生的各种情况，完善施工措施，力求劳力组织和机械配置合理化、科学化，强调支撑和捣固密实，规范作业是保证混凝土质量的根本措施。施工中要严格遵守操作规程。随着科学技术的发展和各种新型材料在施工中的广泛应用，隧道病害整治应采取治标与治本并重的原则，特别是克服隧道二衬裂缝这种常见病害至关重要，以避免造成不必要的重大事故发生。

参考文献

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[2] 王保成.隧道出口段道床病害整治施工方案研究[J].山西建筑， 2008，34（04）：333-334.