隧道襯砌混凝土裂縫原因分析及處理

李婉

摘 要 隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國交通運輸系統(tǒng)在經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮著越來越重要的作用，其中隧道建設(shè)起著舉足輕重的作用。隧道施工方法主要是從施工經(jīng)驗和工程類比兩方面入手。由于技術(shù)發(fā)展水平的限制和地下環(huán)境不確定因素的影響，隧道經(jīng)常漏水，襯砌結(jié)構(gòu)嚴重時出現(xiàn)裂縫，直接關(guān)系到隧道施工質(zhì)量和人民生命財產(chǎn)安全。襯砌裂縫是一種常見病，其主要原因是施工工藝差、施工工藝差、施工材料差、專業(yè)人員操作水平低。建筑市場日漸在完善，隧道工程在鐵路、水電、公路以及軌道交通等諸多領(lǐng)域中均有較多的運用。襯砌混凝土在完成施工后，極易產(chǎn)生裂縫，出現(xiàn)明顯的質(zhì)量缺陷，影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、耐久性。正因為此，我們在混凝土施工期間需提出科學的防治措施，預(yù)防各種襯砌混凝土裂縫。

關(guān)鍵詞 隧道;襯砌混凝土;裂縫原因;處理

1隧道襯砌開裂問題的分布規(guī)律

隧道在出現(xiàn)襯砌開裂等危害問題時，往往會分為3個階段，即初期、中期和后期，而在危害擴散規(guī)律方面，3個階段主要表現(xiàn)為迅速、緩慢和加速等狀態(tài)。而且在原有開裂的位置還會有新的裂縫出現(xiàn)，并逐漸向缺乏緊密性的區(qū)域蔓延，最終會和周圍裂縫形成一個存在嚴重開裂問題的整體區(qū)域，而這種問題會對隧道襯砌結(jié)構(gòu)的質(zhì)量安全及工程的使用壽命造成巨大的影響。而且隧道在投入使用之后，列車的快速移動形成的空氣壓強，將會使裂縫問題逐漸加劇，隨著隧道使用年限的提升，其中的開裂問題會越來越嚴重，導(dǎo)致隧道坍塌等事故風險大幅提升[1]。

2裂縫的類型

（1）干縮裂縫。硬化后，混凝土中的水分也會慢慢蒸發(fā)。在干燥和收縮條件下，凝膠明顯變形。在圍巖和模板的約束下，混凝土發(fā)生變形，形成一種應(yīng)力。如果應(yīng)力值明顯高于抗拉強度，在許多情況下會形成干縮裂紋。在許多情況下，干縮裂縫是表面的，沒有規(guī)律。干縮裂縫的產(chǎn)生受以下因素的影響：水泥品種、骨料粒徑及摻量、水灰比、外加劑種類及摻量等。

（2）溫度裂縫。水泥水化會釋放更多的熱量，同時混凝土與表面之間存在明顯的溫度梯度，形成一種應(yīng)力。當溫度應(yīng)力大于黏結(jié)力時，混凝土將出現(xiàn)溫度裂縫。每年冬天，裂縫寬度明顯變寬。夏天，裂縫比較窄。溫度裂縫的形成受襯砌厚度和水泥用量的影響。

（3）荷載變形裂縫。倒墻或側(cè)墻基礎(chǔ)中存在大量的假道碴?；炷翝仓?，基層出現(xiàn)不均勻沉降;塞板固定不好，脫模時間過早，或外力對混凝土造成強烈沖擊，可能引起變形裂縫[2]。

3混凝土裂縫的預(yù)防措施

3.1 錨固注漿加固

提升隧道圍巖穩(wěn)定性的方式主要包括錨固注漿及深孔注漿等方式，若目標圍巖等級相對較高，可應(yīng)用鉆孔、壓降和打入錨桿的方式，對襯砌周圍巖體進行黏結(jié)，使其能形成一個巨大的承載拱，而針對襯砌中的破碎巖體實施壓降，則可以在圍巖周圍產(chǎn)生固結(jié)圈，施加在固結(jié)圈上的壓力能實現(xiàn)均勻地分布和轉(zhuǎn)化。

（1）在使用錨固注漿方法加固處理的過程中，需要使用水泥砂漿、化學注漿液、中空錨桿以及防水砂漿等材料。而在工藝方面，首先需針對錨桿進行鉆孔和安裝施工，利用相關(guān)施工設(shè)備將長度為3m的中空錨桿按照設(shè)計深度進行鉆進，除了要在錨桿間保留1.2m的間距以外，還要按照梅花形進行錨桿的布置，而在錨桿外側(cè)則需要設(shè)置排氣及觀察軟管。

（2）要安裝好墊板、止?jié){塞以及螺母;其次，進行初次注漿，對提前完成制作的水泥砂漿材料實施壓注，在壓注過程中需要對壓力進行控制，使其保持在0.6～0.7MPa范圍內(nèi)，直到進漿較少或不進漿后可停止注漿操作。

（3）實施二次注漿，在完成初次注漿后，砂漿材料經(jīng)過離析沉淀及干縮會產(chǎn)生一些小的縫隙通道，針對這種情況，需要在初次注漿終凝前實施二次注漿，且注漿壓力要保持在0.9MPa左右。

（4）對襯砌進行找平處理，利用防水砂漿材料對錨固注漿區(qū)域?qū)嵤┱移教幚?，在封閉裂縫的基礎(chǔ)上，達到覆蓋錨桿外露墊板的目的，完成該項操作以后，即可進行養(yǎng)護工作。

3.2 溫度裂縫的預(yù)防

溫度裂縫，可以選擇下列措施進行預(yù)防：①優(yōu)先考慮礦渣、粉煤灰水泥等常見的低熱水泥。②水泥用量不能高于450kg/m，控制好用量。③摻入適當比例的粉煤灰或是高效減水劑，控制水泥用量，優(yōu)化骨料級配，預(yù)防水化熱。④減小水灰比，最好不高于0.6。⑤優(yōu)化攪拌加工工藝?；谌浼夹g(shù)，創(chuàng)新運用二次風冷新工藝，對澆筑溫度進行有效控制。⑥為增加混凝土拌和物自身的保水性以及流動性，減少水化熱，需延遲熱峰時間。在混凝土中，需要適時地加入一定的外加劑。這種做法，可以增塑或是減水。⑦溫度收縮縫[3]。

3.3 干縮裂縫的預(yù)防

在大多數(shù)情況下，干縮裂縫是由水灰比、骨料、水泥含量和性能決定的。預(yù)防措施：①水灰比越高，相對收縮越明顯。水灰比也可能導(dǎo)致收縮。在設(shè)計混凝土配合比時，應(yīng)控制水灰比。必要時，應(yīng)加入適當?shù)臏p水劑。②建議采用小收縮水泥、中低熱水泥或粉煤灰水泥，同時減少用量。③混凝土的用水量不得高于配合比設(shè)計要求的用水量，同時控制配合比和施工配合比。④ 注意混凝土的早期養(yǎng)護，延長養(yǎng)護時間。如果施工時間在冬季，最好延長混凝土的保溫時間，并涂抹適當?shù)酿B(yǎng)護劑，使其得到充分的養(yǎng)護。⑤在混凝土結(jié)構(gòu)中，應(yīng)該有一些收縮縫。

3.4 荷載變形裂縫的防治

荷載變形裂縫應(yīng)考慮以下預(yù)防措施：①上部結(jié)構(gòu)施工前，必須加固軟基。②模板強度和剛度適中，支護穩(wěn)定，地基應(yīng)力相對均勻。③澆筑混凝土時，地基不應(yīng)直接浸水[4]。

4結(jié)束語

在隧道施工和運營過程中，由于設(shè)計方案、施工操作不規(guī)范、初期支護錨桿效果差、襯砌周圍巖層結(jié)構(gòu)變化、環(huán)境溫差、地下水等因素的影響，容易引起襯砌結(jié)構(gòu)應(yīng)力的變化。當襯砌結(jié)構(gòu)的拉應(yīng)力大于極限應(yīng)力時，襯砌表面會出現(xiàn)裂縫。為保證隧道結(jié)構(gòu)和行車安全，必須做好日常維護工作，加強裂縫觀測，及時掌握裂縫發(fā)展變化的趨勢和規(guī)律，及時處理問題。本文介紹的工作在實際工程中取得了顯著的效果，可供類似工程參考。

參考文獻

[1] 申林.隧道滲水原因及處理技術(shù)探究[J].珠江水運，2018，（17）：82-83.

[2] 陸文鈺.隧道滲水原因及處理技術(shù)[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2018，（24）：101-102.

[3] 姜海燕，黃杰，劉志強.隧道裂縫成因及整治措施研究[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2018，10（6）：10-12.

[4] 胡皙.基于圖像處理的隧道裂縫檢測技術(shù)研究[D].北京：北京交通大學，2018.