吕 潇

(四川公路桥梁建设集团有限公司公路隧道分公司，四川 成都 610200)

0 前 言

随着我国基础设施建设速度的不断加快，越来越多的隧道被施工[1]。特别是在修建高速公路时，为了让道路更加顺畅，节省行程时间，当道路遇到山体时就需要进行隧道开挖。但是隧道施工过程中，受到多方面因素的影响，导致隧道二衬混凝土经常出现裂缝[2]。不仅对隧道工程的美观程度造成了不利影响，同时还会对其正常安全运行构成威胁。因此，有必要对隧道二衬混凝土开裂问题进行深入分析和研究，找到导致二衬混凝土裂缝问题的根本原因。在此基础上，结合具体情况采取针对性的措施，来对裂缝问题进行有效预防，提升隧道工程项目的施工质量[3]。

1 工程概况

灰嘎隧道位于攀枝花至大理高速公路，出口位于攀枝花仁和区太平乡境内，隧道为分离式长隧道，左线全长2 342 m，最大埋深529 m；右线全长2 358 m，最大埋深524 m。路基段左线长210 m，右线长188 m。隧道设计速度为80km/h，隧道路面直线段单向坡为2%，曲线段超高不大于±4%，最大纵坡小于3%，大于0.3%。隧道防水为二级，二次衬砌抗渗等级不小于S8。公路等级为双向四车道高速公路。以下结合该隧道工程案例，详细描述隧道二衬混凝土开裂的类型、原因及控制措施。

2 二衬混凝土缝隙类型

隧道二衬混凝土的种类有很多种，其中温差裂缝、变形裂缝、施工裂缝是比较常见的二衬混凝土缝隙类型。下面分别对这三种常见的裂缝类型进行简要介绍。

2.1 温差裂缝

二衬混凝土施工过程中会用到大量的水泥，水泥在硬化过程中会存在水化效应。在这个过程中会产生很多热量，这些热量如果不及时排走，会使混凝土的温度出现一定程度的升高。根据相关的实践经验表明，最严重的时候可以使混凝土的温度升高35 ℃。比如灰嘎隧道工程项目，混凝土浇筑时的温度为28 ℃，但是在浇筑完成以后，混凝土内部的温度最高时达到了68 ℃。通常情况下，水泥发生水化作用产生的热量需要经过1～3天左右才能够释放出50%左右，需要经过3～5天的时间才能将热量彻底排出。具体的散热时间受到周围环境因素以及混凝土自身属性的影响。基于以上分析可以看出，混凝土在凝固过程中会导致内外形成较大的温度差，从而在混凝土中产生温度应力，当这种温度应力超过了混凝土的强度时，就会导致混凝土出现裂缝问题。

2.2 变形裂缝

在正式进行混凝土浇筑前，由于没有对边墙以及仰拱基础进行彻底清理，导致在混凝土浇筑完成后，由于不同位置的杂物不一样，导致不同区域的沉降也存在一定程度的差异。当堵头板或者模板台车没有进行牢固固定时，或者没有到达拆模时间就将模板拆除，或者在拆除模板过程中混凝土表面受到了外界较大的冲击时，都有可能导致混凝土结构发生变形，进而引发变形裂缝。根据已有的实践经验表明，隧道二衬混凝土裂缝中载荷变形裂缝所占的比例居高不下。

2.3 施工裂缝

在对二衬混凝土进行施工过程中，如果因为外界因素导致施工过程突然中断。这种现象在实践过程中经常遇到，比如因为机械故障或者突然停电等原因，都有可能导致施工过程中断。如果施工过程中断时间过长，超过了相关的设计标准时间。那么再次进行浇筑时，就会在交接部位产生施工裂缝。对于这种情况，在第二次进行二衬混凝土浇筑之前，通常需要对原先的混凝土部位进行凿毛处理，然后再在上面涂抹水泥砂浆，再进行混凝土的浇筑。通过这样的措施，能够有效避免施工裂缝的出现。

3 隧道二衬混凝土开裂的原因

3.1 地质因素问题

隧道工程项目的性质决定了施工质量会受到地质因素的影响，并且地质条件对工程项目的影响程度比较严重。因为地质条件会对隧道工程的受力状态产生决定性的影响，隧道开挖会对山体原本平衡的受力状态产生影响。隧道顶部在自身重力以及外界传递到该部位的力的综合作用下会使混凝土结构产生变形，当这种变形达到一定程度时，就会导致二衬混凝土产生裂缝。

3.2 施工进度问题

一般情况下，为了压缩整个工程项目的施工周期，加快施工进度，隧道二衬混凝土都是紧跟在掌子面后面进行施工。由于掌子面刚施工完成时间不久，附近区域的受力状态还没有达到平衡。在这样的情况下，如果直接进行二衬混凝土浇筑施工。隧道的围岩出现沉降时就会导致二衬混凝土承受较大的作用力，进而引发裂纹。

3.3 施工材料问题

混凝土浇筑施工时，各类原材料的质量必然会对浇筑质量产生重要的影响。尤其是水泥的质量，对混凝土浇筑质量有非常重要的影响。通常情况下，水泥中包含的游离氧化钙含量应该不超过1%，水泥的比表面积应该在300～350 m2/ kg。当前阶段整个水泥市场处于供大于求的局面，市场竞争非常激烈，很多水泥生产厂家为了赢得客户，一味的压低价格。为了降低水泥生产成本，在水泥中添加了过量的粉煤灰、矿粉等物质。通过添加这些物质能够在一定程度上降低水泥的生产成本，但是会对其质量产生一定程度的影响。已有的理论和实践结果都表明，水泥中包含的游离氧化钙含量太高时，就会导致水泥的体积稳定性出现降低，当这种稳定性降低到一定程度时，就导致混凝土出现裂纹。另外，水泥中包含的碱太多时，也容易导致出现混凝土开裂现象。因为混凝土中过量的碱会与骨料中包含的二氧化硅发生化学反应，整个反应过程会导致混凝土体积膨胀，进而引发裂纹。

3.4 施工爆破影响

隧道在开挖过程中经常会涉及到爆破问题，爆破过程中产生的强烈振动必然会对附近的结构产生不良影响，尤其是会影响隧道围岩的稳定性。当围岩还不是非常稳定时，一旦遇到爆破施工，就会导致二衬混凝土承受较大的力。当外部施加在二衬混凝土的力超过混凝土结构的屈服强度时，就会导致混凝土结构出现裂缝。

4 隧道二衬开裂的处理和预防措施

4.1 做好地质勘察工作

在对隧道工程项目进行正式施工前，需要对附近区域的地质情况进行系统全面的勘察，包括工程项目附近的地质结构、水文特征、气候条件等。这些信息数据是做好隧道工程项目设计施工的重要依据。在设计阶段就应该充分考虑地质情况合理设计布局结构，确保支护结构以及二衬混凝土结构都具备有充足的强度，避免出现二衬混凝土裂缝。在工程项目施工阶段，如果发现实际的地质条件与前期勘察结果存在差异，就需要第一时间对设计进行变更，使之更加符合实际情况。只有这样才能够降低地质因素对隧道工程项目的影响，防止隧道二衬混凝土出现裂缝。

4.2 做好施工进度计划

隧道在施工过程中，很多情况下为了压缩施工周期，提升施工速度，都是在掌子面完成施工后马上进行二衬混凝土的浇筑施工。由于掌子面刚完成施工，附近的围岩结构还不是特别稳定。围岩结构从不稳定状态逐渐趋于稳定状态过程中会发生微小的变形，变形产生的力都会作用在二衬混凝土中。基于这种情况，在完成掌子面施工后，不应该马上进行二衬混凝土浇筑，而是应该对附近的围岩结构变形情况进行监测。经过一段时间的监测发现围岩结构不再发生变化时，再进行二衬混凝土浇筑工作。通过对施工进度的调整，能够有效规避围岩结构变形导致的二衬混凝土裂缝现象。

4.3 加强材料性能管控

水泥在正式投入使用前，对其内部包含的游离氧化钙含量进行准确检测，同时也有必要对比表面积进行检测。所有进入施工场地的水泥都必须进行抽检，抽检满足相关规范标准要求后才能够正式进入场地投入使用，否则直接退回厂家处理。水泥混凝土在拌制过程中，需要对其各项指标进行检测，确保满足实际使用需要。考虑到水泥混凝土中水泥质量的重要性，在对水泥进行采购时应该优先选择大品牌、大厂家的货源，因为它们生产的水泥可靠性更高。水泥运输到施工场地后，需要对其合理的存储，如果存储措施不当会使水泥的性能大打折扣。拌制水泥混凝土时，各种细骨料和粗骨料严格按照相关技术规范标准进行检测，必须达到使用标准才能够投入使用。

水泥混凝土生产过程中通常需要添加一定的减水剂，使用的减水剂必须要有出厂合格证明。进入施工场地投入使用前还需要对每个批次的减水剂材料进行相关实验，以确保其匀质性。注意减水剂材料的保存，尤其是在夏季，不得将其放置在室外进行暴晒。

4.4 合理设计爆破任务

隧道工程项目施工过程中，爆破工作是不可避免的。但是爆破任务又会在一定程度上影响二衬混凝土的稳定性，使其产生裂纹。为了尽可能降低爆破过程对二衬混凝土稳定性造成的影响，对于可以不进行爆破的地方尽量不进行爆破。对于确实需要进行爆破的地方，需要综合考虑多方面因素对爆破的位置进行合理设计，此外也要对爆破强度进行控制。通过对爆破任务的合理设计和控制，能够有效避免爆破因素导致的二衬混凝土裂纹问题。

5 结束语

基于上述分析可以看出，隧道施工过程中二衬混凝土裂缝的类型是多样的，导致二衬混凝土结构出现缝隙的原因也是多方面的。实际施工过程非常复杂，二衬混凝土出现裂缝必然是多方面原因综合作用的结果。本文对二衬混凝土裂缝问题进行深入的分析和研究，对于更好的把控二衬混凝土缝隙问题，进而在实践过程中更好地控制它，具有重要的实践意义。

[ID:010006]