公路隧道襯砌混凝土裂紋的原因分析及防治

趙玉釗

摘 要：當前，在公路隧道的施工過程中，襯砌混凝土裂紋的出現(xiàn)非常普遍。本文詳細論述了公路隧道襯砌裂紋的類型及原因，總結(jié)得出隧道襯砌開裂的有效的整治措施，以期對工程實踐提供理論依據(jù)和參考，在隧道襯砌施工和隧道襯砌裂損整治方面發(fā)揮積極作用。

關(guān)鍵詞：公路隧道；混凝土裂紋；原因；防治

1裂縫的類型

1.1溫度裂縫

混凝土施工中，水泥水化過程中產(chǎn)生大量的熱量，在混凝土內(nèi)部及其表面形成溫度梯度，內(nèi)外張力超過混疑土內(nèi)外約束力時就會產(chǎn)生溫度裂縫。裂縫寬度、深度冬季較明顯，夏季較窄施工中產(chǎn)生溫度裂縫主要與襯砌混凝土厚度及水泥品種、用量有關(guān)。

1.2縱向裂縫裂紋平行于隧道軸線，單線隧道集中在邊墻部分，雙線隧道主要集中在拱腰，危險系數(shù)最高。拱頂由于內(nèi)緣壓力的存在，容易受內(nèi)側(cè)擠壓產(chǎn)生襯砌開裂，剝落掉塊；拱腰受襯砌內(nèi)緣張拉開裂；拱腳裂縫會使襯砌發(fā)生錯動，存在掉拱的可能性；邊墻裂紋容易受內(nèi)緣張拉錯位。

1.3施工縫（接茬縫）

在二襯砼施工過程中，由于停電、機械故障等原因迫使混凝土澆注中斷時間超過混疑土的凝結(jié)時間，或超過混凝土的正常連續(xù)作業(yè)時間，因而產(chǎn)生明顯裂縫。隧道整體二襯前一般先在隧道兩邊澆主矮邊墻（高80cm）左右，矮邊墻混凝表面應進行鑿毛處理，再用水泥砂漿墊層，如直接在原混疑土上進行襯砌，會導致新舊混凝接茬間出現(xiàn)裂縫。

2公路隧道襯砌混凝土裂紋的原因

2.1混凝土原材料及混凝土配合在施工中控制不嚴

在施工中，一是由于地區(qū)材料的限制，特別是近幾年公路工程大量開工建設(shè)，導致地方的砂、石等地材供不應求，不能滿足工程進度的需要，而且工期緊張的情況下，施工單位、監(jiān)理單位往往會放松對進場材料的驗收工作，部分級配不良、含泥量超標的不合格材料按合格材料進行了驗收。其二，混凝土在拌合時，未嚴格按照設(shè)計、施工配合比進行拌合，隨意改變水灰比，這些都是導致混凝土后期開裂的因素之一。

2.2溫度應力和約束應力引起的裂紋

混凝土在澆筑后，由于混凝土在水化熱期間，內(nèi)部溫度不斷上升，在混凝土內(nèi)外產(chǎn)生較大溫差，在表面引起拉應力而產(chǎn)生裂紋。而后期在降溫過程中，由于受到初支混凝土或模板臺車的約束，往往會因約束應力而會出現(xiàn)裂紋。許多混凝土的內(nèi)部濕度變化很小或變化較慢，但表面濕度可能變化較大或發(fā)生劇烈變化。如養(yǎng)護不及時，混凝土內(nèi)外溫差過大、時干時濕，表面干縮形變受到內(nèi)部混凝土的約束，往往導致表面出現(xiàn)不規(guī)則的裂紋。

2.3設(shè)計方面的因素

隧道工程屬于地下工程，其受力結(jié)構(gòu)與外部荷載均與地質(zhì)密切相關(guān)。首先，隧道地質(zhì)環(huán)境受地殼運動的影響在不斷變化，但具體如何變化，變化量多大，難以精確地把握；其次，隧道施工時需爆破開挖，施工后要通車運營，這勢必會破壞隧道區(qū)域內(nèi)原有巖體內(nèi)的內(nèi)力、水文地質(zhì)等原有平衡。這個影響超過二襯砼自身所能承受的應力時，就會產(chǎn)生一些裂紋。

3公路隧道襯砌混凝土裂紋的防治措施

3.1嚴格控制混凝土材料及施工配比

施工單位在進場前，應對工程所在地的原材料供應情況做充足的了解，做好原材料的供應、備料方案，并加強混凝土所使用的砂、石地材的進場自檢工作，嚴格把關(guān)，堅決做到不合格材料不得進場。同時在混凝土拌合時，采用集中拌合，使用電子計量的方式拌合混凝土，不得隨意更改混凝土配合比，嚴格按設(shè)計及施工配合進行施工，控制好水灰比。

3.2溫度應力和約束應力引起裂紋的措施

混凝土的入模溫度應視洞內(nèi)溫度而調(diào)整。冬季施工時，骨料采取加熱或者加熱拌合用水的方法進行混凝土的拌合，使混凝土的入模溫度不應低于5℃；夏期施工時，應根據(jù)夏季混凝土的澆筑方案，對骨料采取先加水冷卻或者在拌合用水中加冰塊的方式，使混凝土的入模溫度不宜高于洞內(nèi)溫度且不宜超過30℃。施工過程中要估計混凝土溫度與拉應力的變化，提出混凝土溫度的控制值，并在施工養(yǎng)護過程中實際測定關(guān)鍵截面的中部點溫度和離表面約5cm深處的表層溫度（包括仰拱和底板），實行嚴格的溫度控制。二次襯砌結(jié)構(gòu)任一截面在任一時間內(nèi)的內(nèi)部最高溫度與表層溫度之差一般不大于20℃，新澆筑混凝土與上一區(qū)段二次襯砌混凝土或圍巖之間的溫差不大于20℃，灑于混凝土表面的養(yǎng)護水溫度低于混凝土表面溫度的差值不大于15℃，混凝土的降溫速率最大不宜超過3℃/d。

3.3設(shè)計方面

首先，切實加強地質(zhì)勘察與試驗分析，提供準確的設(shè)計參數(shù)；其次，針對不同的地質(zhì)條件，采用適宜的洞室斷面結(jié)構(gòu)不應在不同的地質(zhì)條件下千篇一律地套用同一洞室斷面結(jié)構(gòu)形式；再次，設(shè)計人員應密切注意隧道工程的施工現(xiàn)場情況，根據(jù)具體施工工藝與地質(zhì)情況及時修正設(shè)計；最后，在條件允許的情況下，建議隧道二襯砼采用具有良好的整體抗拉及抗壓性能的鋼纖維砼。

3.4選取優(yōu)良的骨料級配

在選取混凝土配合比時，應采用優(yōu)良的骨料級配，其中細骨料應選用級配合理、質(zhì)地均勻堅固、級配和粒徑良好、吸水率低、空隙率小的潔凈天然中粗河砂；采用摻人粉煤灰等膠凝材料，以及引氣劑等外加劑的措施，盡量減少混凝土的水泥用量。

3.5襯砌裂損病害的防治原則

襯砌裂縫的整治應結(jié)合裂縫寬度、受力狀態(tài)和發(fā)展情況綜合考慮。對不同裂損區(qū)域采用不同的工程措施，以穩(wěn)固圍巖為主加固襯砌相結(jié)合的綜合治理措施。盡量減少對原襯砌的擾動，避免破壞原襯砌結(jié)構(gòu)的整體性、穩(wěn)定性。同時加強觀測，掌握裂縫變形情況，已有的襯砌裂損對結(jié)構(gòu)造成的危害要及時控制并防止擴大。對運營中的隧道應合理安排施工，合理地控制行車流量，盡量減少對正常運行的干擾。對施工中的隧道應加強監(jiān)控量測，保證隧道襯砌錨噴加固、拱背壓漿等治理措施的施工質(zhì)量，確保加固后的隧道凈空滿足限界要求。

3.6加強混凝土澆筑的養(yǎng)護工作

混凝土養(yǎng)護的最低期限應符合相應的規(guī)定，且不得中斷，混凝土3.6期間，混凝土內(nèi)部溫度不宜超過60℃，最高不得大于65℃，混凝土內(nèi)部溫度與表面溫度之差、表面溫度與環(huán)境溫度之差不宜大于加℃，養(yǎng)護用水溫度與混凝土表面溫度之差不得大于巧℃。當采用養(yǎng)護劑養(yǎng)護時，養(yǎng)護劑應符合《水泥混凝土養(yǎng)護劑》規(guī)定。

結(jié)語

我相信，只要我們在具體的施工中多觀察、多比較，出現(xiàn)問題后多分析、多總結(jié)，結(jié)合多種預防、控制處理措施，隧道襯砌混凝土的裂紋（縫）是完全可以控制和避免的。

參考文獻

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（作者身份證號碼：320322198711266514）