公路隧道二襯裂縫的常見成因及防治措施

楊洋

摘 要：隨著隧道施工技術(shù)的提高，隧道工程在新建公路中所占的比例逐步增大。隧道二次襯砌施工普遍采用整體式鋼模板臺車、泵送混凝土施工工藝，其普遍存在的裂縫不僅影響了美觀，還給工程質(zhì)量留下了隱患。施工中必須采取合理的工程技術(shù)措施，控制和減少混凝土裂縫。筆者根據(jù)多年的工作經(jīng)驗(yàn)，主要針對公路隧道二襯裂縫的常見成因及防治措施進(jìn)行分析和討論。

關(guān)鍵詞：公路隧道；二襯裂縫；常見成因；防治措施

一、隧道裂縫類型

1、干縮裂縫

混凝土在硬化過程中水分逐漸蒸發(fā)散失，使水泥石中的凝結(jié)膠體干燥收縮產(chǎn)生變形，由于受到圍巖和模板的約束，變形產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力值超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時，就會出現(xiàn)干縮裂縫。干縮裂縫多為表面性的，紋理較細(xì)小，走向沒有規(guī)律。影響混凝土干縮裂縫的因素主要有：水泥品種、用量及水灰比，骨料的大小和級配，外加劑品種和摻量。

2、溫度裂縫

水泥水化過程中產(chǎn)生大量的熱量，在混凝土內(nèi)部和表面間形成溫度梯度而產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)溫度應(yīng)力超過混凝土內(nèi)外的約束力時就會產(chǎn)生溫度裂縫。裂縫寬度冬季較寬，夏季較窄。溫度裂縫的產(chǎn)生與二次襯砌混凝土的厚度及水泥的品種、用量有關(guān)。

3、荷載變形裂縫

地質(zhì)原因或防水設(shè)施處理不當(dāng)，圍巖沉降產(chǎn)生荷載； 仰拱和邊墻基礎(chǔ)的虛碴未清理干凈，混凝土澆筑后，基底產(chǎn)生不均勻沉降；模板臺車或堵頭板沒有固定牢固，以及過早脫模，或脫模時混凝土受到較大的外力撞擊等都容易產(chǎn)生變形裂縫。荷載變形裂縫在隧道襯砌混凝土病害中占有的比例逐年增大，已經(jīng)引起了廣大工程技術(shù)人員的重視。

4、施工縫（接茬縫）

施工過程中由于停電、機(jī)械故障等原因迫使混凝土澆筑中斷時間超過混凝土的初凝時間，繼續(xù)澆筑混凝土?xí)r，原有的混凝土基礎(chǔ)表面沒有進(jìn)行鑿毛處理，或者鑿毛后沒有用水沖洗干凈，也沒有鋪水泥砂漿墊層，就在原混凝土表面澆筑混凝土，致使新舊混凝土接茬間出現(xiàn)裂縫。

二、二襯裂縫成因分析

1、受力條件不利因素的影響

隧道襯砌開裂的因素很多.從受力的角度分析.可能有以下幾種原因：

第一，拱圈不均勻下沉.隧道仰拱地基不均勻沉降，以及設(shè)計(jì)依據(jù)的圍巖類型與實(shí)際圍巖不符，以致造成襯砌斷面不適應(yīng)受力的需要。

第二，光面爆破不夠完善，局部欠挖，襯砌厚度不均勻，以致斷面局部應(yīng)力過大。

第三，隧道偏壓，受力不均勻，造成局部開裂。

第四，混凝土強(qiáng)度還未形成.就去掉支撐或拆模板.使襯砌混凝土過早受力，造成襯砌開裂。隧道襯砌出現(xiàn)裂縫段拆模時砼齡期均≤12h，后經(jīng)試驗(yàn)類比實(shí)測，拆模時砼強(qiáng)度只有1.1MPa，小于《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》要求的2.5MPa，難以達(dá)到砼自身抗拉要求，致使隧道二次襯砌拱部和邊墻砼受自重作用而產(chǎn)生水平向的彎拉裂縫。拱頂彎矩比拱腳大，故拱頂裂縫多于拱腳。同時，由于模板的拆除，使得襯砌內(nèi)側(cè)變成了臨空面，襯砌邊墻由原來的部分受壓結(jié)構(gòu)變成同時承受彎壓雙重作用結(jié)構(gòu)，最終邊墻亦產(chǎn)生了水平裂縫。

第五，施工中上拱超挖太多，灌注的襯砌混凝土與圍巖不密貼，加之上部巖土坍落導(dǎo)致上拱混凝土損壞。

2、混凝土自收縮、溫度、選材、配比等因素的影響

（1）混凝上的收縮危害

混凝上收縮引起混凝土開裂.并導(dǎo)致地下結(jié)構(gòu)滲水?；炷潦湛s分為自收縮和干收縮，實(shí)驗(yàn)表明：當(dāng)水灰比<0.35時，混凝土自收縮和干收縮各占一半左右，但水灰比>0.5時.混凝土自收縮作用不明顯，其自收縮和干收縮相比可忽略不計(jì)。

混凝土澆注后，特別是泵送、大流動性混凝土，早期含水量大，此時失水快，如果未及時養(yǎng)護(hù)，毛細(xì)管負(fù)壓應(yīng)迅速增加，因此此時混疑土的強(qiáng)度很低，很易達(dá)到混凝土極限壓應(yīng)力而開裂。

混凝土干燥收縮大小還與配合比有關(guān)：當(dāng)水泥漿用量大，水灰比較高，砂率比較大，都會使混凝土收縮加大。

（2）溫度影響的增加

溫度的影響主要分為二部分：一部分是環(huán)境溫度影響，另一部分是混凝土內(nèi)水泥水化熱引起溫度的影響。環(huán)境溫度的影響。氣溫對于短隧道和中長隧道的洞口襯砌混凝土影響較大，特別是夏季施工混凝土，溫度較高、冬季時混凝土冷收縮達(dá)到最大，再加上其他因素則可能造成襯砌開裂；水化熱的影響，隨著大流動性的泵送混凝土在隧道結(jié)構(gòu)中的廣泛應(yīng)用.以及混凝土強(qiáng)度等級的提高，和習(xí)慣認(rèn)為“強(qiáng)度等級越高安全度越大，就高不就低”，均導(dǎo)致了混凝土中水泥用量增加，使水熱化提高，散熱集中。對于隧道襯砌厚度在50cm以上的情況，必須考慮水化熱對混凝土襯砌的影響。

（3）選材、配比的影響

在選材時一般考慮以“就地取材、降低成本”的原則，而水泥品種、細(xì)度、骨料品種均對混凝上收縮產(chǎn)生較大影響；在配合比方面，為了使混凝土拌合物在流動性提高的同時減少泌水、不分層離析，一般減少粗骨料最大顆粒，增加水泥用量，加大砂率，而未考慮對混凝土收縮的影響，這就在很大程度上加大混凝土襯砌開裂的可能性。

（4）堿—骨料反應(yīng)的影響

混凝土加水拌和后，水泥中的堿不斷溶解，這種堿液與活性骨料中的活性氧化硅起化學(xué)反應(yīng)，析出膠狀的堿一硅膠，從周圍介質(zhì)中吸水膨脹，其體積可增大到三倍，而使混凝土脹裂，其特點(diǎn)是裂縫中有白色沉淀的膠體，呈雜亂的“地圖"狀。

三、混凝土裂縫的治理

1、細(xì)微裂縫

隧道襯砌混凝土表面常出擊一些沒有擴(kuò)展性的細(xì)微裂縫，這種裂縫長久地存在會影響二襯襯體的使用效果及耐久性。從美觀的角度考慮，可先清洗干裂縫的表面，然后涂上膩?zhàn)訋妆椋詈笥霉文?、調(diào)色料處理混凝土表面，使其顏色與周圍襯砌混凝土顏色一致。膩?zhàn)硬捎铆h(huán)氧樹脂漿液配比：環(huán)氧樹脂：501稀釋劑=1：0.2。調(diào)色料采用白水泥漿液，配比為：水泥：白水泥：107膠=5：1：1，施作中以試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行確認(rèn)。

2、貫通性裂縫

貫通性裂縫對工程質(zhì)量危害較大，必須采用有效的治理方法。沒裂縫方向鑿成一條溝槽，在溝槽內(nèi)每隔50cm左右鉆一孔，孔深為二襯厚度的1/2～2/3，一般不得小于15cm。鉆孔后再在孔內(nèi)安裝10的壓漿管道，利用環(huán)氧樹脂砂漿固定，灰刀將砂漿壓實(shí)抹光。環(huán)氧樹脂砂漿配比；環(huán)氧樹脂：水泥：細(xì)砂：乙二胺：二丁酯=1：1.6：3.2：0.1：0.12，其中乙二胺是固化劑，二丁酯是稀釋劑，環(huán)氧樹脂砂漿強(qiáng)度達(dá)到0.15-0.2MPa時壓入水泥一水泥玻璃漿液或環(huán)氧樹脂漿液，壓漿結(jié)束后并檢查其效果，裂縫表面用刮抹料和調(diào)色料處理。

3、密集裂縫

襯砌混凝土背后的空洞或襯砌厚度不足而弓I起的密集性裂縫，在裂縫范圍內(nèi)以間距1m左右交錯布點(diǎn)，鑿成10cm×10cm大小，深5cm的方槽，再用風(fēng)鉆打入中空注漿錨桿（勿接觸襯背防水層），注入水泥砂漿，灰砂比為1：3，水灰比為1：1，施工時注漿壓力保持在0.4～0.66MPa為宜，注漿結(jié)束后，當(dāng)達(dá)到規(guī)定壓力而砂漿壓不進(jìn)時，即認(rèn)為已經(jīng)注滿，注漿孔用環(huán)氧樹脂砂漿抹平，再用刮抹料和調(diào)色料處理。

結(jié)束語

二襯裂縫形成機(jī)理復(fù)雜，需要考慮的因素頗多，既有環(huán)境因素，又有材料本身的原因，還有施工工藝的影響。因此，不能單純地依賴于某種單一手段，而應(yīng)把各方面結(jié)合起來綜合考慮，從整體論的觀點(diǎn)進(jìn)行防控，不能簡單地認(rèn)為采取了某種措施就萬事大吉了，只有具體分析，適時、適度地做好每個環(huán)節(jié)，才能達(dá)到防控混凝土收縮裂縫的理想效果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉榮平.淺析隧道二襯的常見成因及防治措施[J].山西建筑，2011（27）

[2] 李淑琴.淺談隧道二襯裂縫控制技術(shù)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2011（S2）

[3] 周紅鋒.隧道二襯裂縫的分析及防治[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2010（07）