關(guān)于隧道二襯裂縫缺陷及其處理對(duì)策的研究

江佑勤

（中鐵十二局集團(tuán)國(guó)際工程有限公司，天津 300308）

0 引言

隧道二襯裂縫病害問(wèn)題，是日常山嶺公路隧道工程建設(shè)中，極為常見(jiàn)工程建設(shè)病害類(lèi)型。公路工程隧道二襯裂縫病害出現(xiàn)，將會(huì)直接導(dǎo)致隧道襯砌滲漏水，對(duì)鋼筋結(jié)構(gòu)和襯砌結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性，造成不可挽回危害和損失。在隧道二襯裂縫病害持續(xù)性侵蝕下會(huì)形成惡性循環(huán)，加速對(duì)公路工程隧道襯砌體機(jī)構(gòu)的破壞。本文旨在剖析隧道二襯裂縫缺陷及成因，探討隧道二襯裂縫處理對(duì)策，僅供參考。

1 公路工程隧道二襯裂縫缺陷類(lèi)型

在公路工程隧道施工建設(shè)過(guò)程中，受到地質(zhì)結(jié)構(gòu)、氣候環(huán)境、水文條件、施工工藝技術(shù)等多方面因素影響，往往會(huì)出現(xiàn)公路工程隧道二襯裂縫缺陷現(xiàn)象。隧道二襯裂縫缺陷問(wèn)題，會(huì)對(duì)鋼筋結(jié)構(gòu)和襯砌結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，帶來(lái)直接性的影響。縱觀各地區(qū)隧道二襯裂縫缺陷現(xiàn)象，根據(jù)裂縫缺陷嚴(yán)重和危害程度，可以分為微觀裂縫缺陷和宏觀裂縫缺陷等兩大類(lèi)。首先，所謂的微觀裂縫，所產(chǎn)生的裂縫位置，一般位于公路工程隧道二襯骨科和水泥結(jié)合面上，這個(gè)位置是產(chǎn)生微觀裂縫最多的地方。此外在水泥漿澆筑中也會(huì)出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象[1]。無(wú)論哪個(gè)位置的微觀裂縫，都會(huì)對(duì)公路工程隧道二襯構(gòu)件的強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)韌性、彈性塑造性等，產(chǎn)生一定程度的損害和影響。其次，所謂的宏觀裂縫，其產(chǎn)生的原因，相比于微觀裂縫要復(fù)雜得多。受到施工材質(zhì)、施工技術(shù)、施工工藝、外在環(huán)境、內(nèi)在環(huán)境、工程設(shè)計(jì)、后期養(yǎng)護(hù)等多方面影響，都會(huì)導(dǎo)致宏觀裂縫現(xiàn)象的產(chǎn)生。與微觀裂縫不同，宏觀裂縫出現(xiàn)的頻率要低，但是對(duì)于公路工程隧道二襯結(jié)構(gòu)損壞程度，對(duì)于公路工程結(jié)構(gòu)內(nèi)部構(gòu)造危害，對(duì)于公路隧道工程整體安全性、穩(wěn)固性和韌性，都會(huì)有很大的危害性影響，其嚴(yán)重程度和危害程度一旦實(shí)現(xiàn)，將會(huì)是不可挽回的。公路工程隧道二襯裂縫缺陷如圖1 所示。

圖1 公路工程隧道二襯裂縫缺陷

2 公路工程隧道二襯裂縫處理的價(jià)值

在日常公路工程建設(shè)中，不可避免會(huì)遇到崇山峻嶺等特殊地形，開(kāi)鑿隧道工程成為公路工程建設(shè)的必然途徑。在隧道工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工中，二次襯砌結(jié)構(gòu)施工是重要組成部分。一旦二次襯砌結(jié)構(gòu)工程出現(xiàn)裂縫問(wèn)題，將會(huì)直接導(dǎo)致隧道工程出現(xiàn)滲水，甚至?xí)?duì)隧道結(jié)構(gòu)體中的防排水、外觀、受力等方面，造成嚴(yán)重性的毀壞和破壞。二次襯砌結(jié)構(gòu)工程出現(xiàn)裂縫，主要是由于襯砌體結(jié)構(gòu)開(kāi)裂、襯砌體結(jié)構(gòu)變形、襯砌體結(jié)構(gòu)錯(cuò)臺(tái)而導(dǎo)致的[2]。對(duì)于二次襯砌結(jié)構(gòu)裂縫問(wèn)題，對(duì)其進(jìn)行裂縫修復(fù)難度極大。如果不及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)和修護(hù)，會(huì)直接導(dǎo)致其他連鎖反應(yīng)。例如，直接導(dǎo)致其他工程結(jié)構(gòu)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，如照明損壞、通風(fēng)損壞等，造成隧道工程襯砌結(jié)構(gòu)出現(xiàn)失穩(wěn)，嚴(yán)重會(huì)影響到公路工程建設(shè)的安全性和后期交付使用便捷性。從各地區(qū)隧道工程建設(shè)中進(jìn)行匯總發(fā)現(xiàn)，二次襯砌結(jié)構(gòu)工程出現(xiàn)裂縫，已經(jīng)成為隧道工程建設(shè)中的通病現(xiàn)象，更是之前、現(xiàn)今乃至以后隧道工程建設(shè)中的難點(diǎn)和痛點(diǎn)。新時(shí)期新背景下，加強(qiáng)對(duì)二次襯砌結(jié)構(gòu)工程裂縫問(wèn)題的研究，有著重要的現(xiàn)實(shí)意義和時(shí)代價(jià)值。面對(duì)著當(dāng)今隧道工程建設(shè)中，出現(xiàn)的襯砌結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，需要各工程建設(shè)相關(guān)單位，要隨時(shí)對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)工程裂縫問(wèn)題進(jìn)行深化研究，采取各種措施從整體上控制好安全風(fēng)險(xiǎn)，全面提高隧道工程建設(shè)安全性和穩(wěn)固性，為廣大群眾提供良好的安全、便捷出行環(huán)境。

3 公路工程隧道二襯裂縫缺陷成因

在日常公路工程隧道施工中，隧道二襯裂縫缺陷問(wèn)題極為常見(jiàn)。隧道二襯裂縫缺陷問(wèn)題的出現(xiàn)，會(huì)受到多種因素干擾和影響。整體而言，公路工程隧道二襯裂縫缺陷成因，主要體現(xiàn)在如下5 個(gè)方面。

（1）地質(zhì)環(huán)境受力影響。公路工程隧道施工，與附近地質(zhì)環(huán)境和氣候條件緊密相連。隨著隧道工程的不斷掘進(jìn)，會(huì)使得巖體內(nèi)力發(fā)生方向和應(yīng)力變化。隧道原有巖體內(nèi)力出現(xiàn)變化時(shí)，一旦二襯混凝土自身承受力小于內(nèi)力變化，則很容易產(chǎn)生相應(yīng)裂縫現(xiàn)象[3]。

（2）水泥等原材料影響。公路隧道工程建設(shè)施工中，原材料品質(zhì)可謂是重要的工程質(zhì)量保障。一旦水泥等原材料標(biāo)準(zhǔn)不合格、使用不規(guī)范，會(huì)使得混凝土內(nèi)應(yīng)力出現(xiàn)過(guò)大現(xiàn)象，直接導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度降低。

（3）混凝土內(nèi)部應(yīng)力出現(xiàn)問(wèn)題?；炷翍?yīng)力問(wèn)題出現(xiàn)，也是導(dǎo)致隧道二襯裂縫現(xiàn)象的重要因素?；炷翍?yīng)力問(wèn)題，主要受到混凝土收縮應(yīng)力及水分蒸發(fā)的影響。對(duì)于混凝土水分的蒸發(fā)，往往是由于對(duì)于溫度的控制不當(dāng)造成的。在隧道工程建設(shè)初期，混凝土內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)大量的熱，但混凝土本身表面材質(zhì)，會(huì)阻礙大量熱量的蒸發(fā)，使得混凝土內(nèi)外的溫差過(guò)大。隨著混凝土不斷澆筑，澆筑過(guò)程中水化作用，會(huì)使得混凝土內(nèi)部溫度升高，導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)快速收縮或者快速膨脹。正是在這種不斷的快速收縮和快速膨脹中，使得混凝土拉應(yīng)力不斷強(qiáng)化，長(zhǎng)期以往慢慢會(huì)出現(xiàn)裂縫，進(jìn)而影響到隧道工程框架結(jié)構(gòu)。

（4）隧道工程圖紙?jiān)O(shè)計(jì)審核不嚴(yán)謹(jǐn)[4]。在日常隧道工程建設(shè)施工中，施工單位往往是按照隧道工程圖紙進(jìn)行施工的。然而，如果勘察及設(shè)計(jì)單位，在隧道工程圖紙?jiān)O(shè)計(jì)方面存在漏洞，或者隧道工程圖紙?jiān)O(shè)計(jì)與實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)需求不吻合，會(huì)使得隧道工程施工出現(xiàn)偏差，也會(huì)造成隧道二襯裂縫問(wèn)題出現(xiàn)。

（5）公路工程隧道二襯施工工藝不適宜。不同的地區(qū)、不同的地質(zhì)、不同的環(huán)境，對(duì)于公路工程隧道二襯的工藝要求不同。部分工程建設(shè)施工單位，對(duì)于施工工藝要求不嚴(yán)謹(jǐn)，對(duì)于工藝施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不規(guī)范，也會(huì)隨著隧道工程建設(shè)與挖掘，出現(xiàn)各種裂縫現(xiàn)象[5]。

4 公路工程隧道二襯裂縫處理對(duì)策

4.1 工程建設(shè)前期做好隧道的環(huán)境勘測(cè)設(shè)計(jì)

在進(jìn)行公路工程隧道施工建設(shè)前，相關(guān)勘察設(shè)計(jì)人員，要提前對(duì)隧道工程附近地質(zhì)結(jié)構(gòu)、水文氣候變化、溫度濕度情況等自然環(huán)境進(jìn)行實(shí)地勘察，得出具有科學(xué)性、合理性和精準(zhǔn)性的信息數(shù)據(jù)，以便為隧道工程建設(shè)提供精準(zhǔn)的參數(shù)。針對(duì)不同的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和氣候環(huán)境，要采取不同的隧道工程建設(shè)布局。絕對(duì)不能針對(duì)不同地質(zhì)條件進(jìn)行生搬硬套，不能千篇一律采取同一款隧道工程設(shè)計(jì)方式。一旦在隧道工程建設(shè)施工過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)了地質(zhì)環(huán)境變化，或者發(fā)現(xiàn)地質(zhì)結(jié)構(gòu)勘察與設(shè)計(jì)資料不吻合情況，要根據(jù)實(shí)際勘察地質(zhì)結(jié)構(gòu)，以及具體施工工藝進(jìn)行隧道工程設(shè)計(jì)變更。要積極做到因地制宜，迎合本地區(qū)、本項(xiàng)目、本地質(zhì)條件實(shí)際需求[6]。

4.2 嚴(yán)格落實(shí)公路隧道工程圖紙?jiān)O(shè)計(jì)審核工作

在進(jìn)行公路隧道工程建設(shè)施工之前，相關(guān)單位和人員，要對(duì)公路隧道工程設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行審核。一旦發(fā)現(xiàn)公路隧道工程圖紙?jiān)O(shè)計(jì)存在問(wèn)題，則需要對(duì)工程施工工期進(jìn)行延期，不能因?yàn)橼s進(jìn)度浪費(fèi)施工時(shí)間造成巨大的損失。公路隧道工程設(shè)計(jì)單位和勘察單位施工單位一起，進(jìn)行公路隧道工程設(shè)計(jì)圖紙交接。要提前對(duì)公路隧道工程圖紙進(jìn)行認(rèn)真審核，及時(shí)發(fā)現(xiàn)公路隧道工程圖紙存在的問(wèn)題和漏洞。對(duì)于發(fā)現(xiàn)的公路隧道工程圖紙?jiān)O(shè)計(jì)問(wèn)題，或發(fā)現(xiàn)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際不符，則需要及時(shí)對(duì)公路隧道工程圖紙進(jìn)行調(diào)整，保證公路隧道工程圖紙與實(shí)際需求切合。

4.3 嚴(yán)格控制公路隧道工程施工材料品質(zhì)

在公路隧道工程建設(shè)施工中，原材料品質(zhì)可謂是重要的工程質(zhì)量保障要素。針對(duì)公路工程隧道二襯裂縫缺陷問(wèn)題，相關(guān)工程建設(shè)施工單位，要對(duì)原材料進(jìn)行嚴(yán)格審查和把關(guān)。尤其是針對(duì)原材料中的核心成分，如水泥材料、碎石子、砂子等材料，精細(xì)化進(jìn)行品質(zhì)甄選和真?zhèn)伪鎰e。首先，要想減少公路工程隧道二襯裂縫缺陷問(wèn)題，要盡量將水泥材料的用量控制在350kg/m3范圍內(nèi)。盡量選擇同批次的水泥，不要將不同批次水泥進(jìn)行混合使用[7]。其次，要積極做好碎石材料的篩選和控制。盡量選擇較大顆粒的碎石材料，盡可能將碎石材料的直徑控制在5.0~30mm。碎石子材料的含泥量要小于1%。碎石材料中的針片狀顆粒含量，要盡量小于15%。根據(jù)不同隧道工程建設(shè)項(xiàng)目需求，選擇不同配級(jí)的砂子。絕大多數(shù)的隧道工程建設(shè)項(xiàng)目，往往選擇良好的中砂，其細(xì)度模數(shù)控制在2.3~3.0。其他物質(zhì)含量，硫化物要控制在0.5%以下，氯化物要控制在0.02%以下。隧道工程建設(shè)施工中，為保障隧道二襯裂縫缺陷，在選擇水體時(shí)要盡量選用飲用水。如若選擇其他水，要保證pH大于4 方可。

4.4 加強(qiáng)公路隧道工程先進(jìn)施工技術(shù)的應(yīng)用

降低公路工程隧道二襯裂縫缺陷問(wèn)題的出現(xiàn)頻率，要加強(qiáng)公路隧道工程先進(jìn)施工技術(shù)工藝應(yīng)用，為隧道二襯裂縫缺陷的避免，奠定出良好的技術(shù)條件和技術(shù)保障。在進(jìn)行隧道工程襯砌施工時(shí)，要嚴(yán)格把控好襯砌施工時(shí)間，要在初期支護(hù)變形基本穩(wěn)定時(shí)，方可進(jìn)行施工建設(shè)。如果遇到工程圍巖結(jié)構(gòu)變形較大時(shí)，則需要提前進(jìn)行二次襯砌結(jié)構(gòu)處理，對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)和支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行鞏固和加強(qiáng)。與此同時(shí)，施工建設(shè)單位還要提高鉆眼水平，及時(shí)對(duì)鉆爆參數(shù)進(jìn)行積極優(yōu)化，提高光面爆破的實(shí)際處理效果。要提前做好隧道工程開(kāi)挖斷面的檢測(cè)工作，避免出現(xiàn)欠挖和超挖現(xiàn)象，科學(xué)合理進(jìn)行隧道工程開(kāi)挖品質(zhì)控制[8]。另一方面，工程建設(shè)單位要從思想上認(rèn)識(shí)到，混凝土材料優(yōu)劣也是導(dǎo)致隧道二襯裂縫缺陷的重要原因。為此，施工單位要嚴(yán)格做好混凝土材質(zhì)的甄選，嚴(yán)格按照科學(xué)化合理化的比例，進(jìn)行施工材料配比計(jì)量，保證每個(gè)工程建設(shè)環(huán)節(jié)中，施工材料添加配置的合理性。對(duì)于混凝土材料的運(yùn)輸，也要注意保持連續(xù)性轉(zhuǎn)動(dòng)，保證好混凝土結(jié)構(gòu)的良好和易性，這樣同樣可以很好的降低隧道二襯裂縫缺陷發(fā)生概率，提高隧道工程建設(shè)品質(zhì)[9]。

4.5 加強(qiáng)公路隧道工程全過(guò)程施工管理工作

減少公路工程隧道二襯裂縫缺陷問(wèn)題，相關(guān)隧道工程建設(shè)單位，要加強(qiáng)公路隧道工程全過(guò)程施工管理工作。例如，在前期隧道工程開(kāi)挖，進(jìn)行火藥爆破時(shí)，要合理利用和使用炸藥量，減少爆破對(duì)隧道工程圍巖的破壞，避免圍巖出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性變化。隧道工程爆破以后，要及時(shí)進(jìn)行隧道開(kāi)挖，要嚴(yán)格控制欠挖、合理控制超挖。在開(kāi)挖過(guò)程中，尤其要注重初期支護(hù)，嚴(yán)格控制好平順度和二襯厚度。與此同時(shí)，隧道工程二次襯砌使用的模板，其長(zhǎng)度不要超過(guò)9m，來(lái)講減少混凝土內(nèi)部收縮能力。對(duì)于骨灰比和水灰比，要進(jìn)行精準(zhǔn)化和科學(xué)化試驗(yàn)對(duì)比后方可投入使用。而在進(jìn)行二次襯砌拆模操作時(shí)，要保證混凝土強(qiáng)度達(dá)到8MPa，并且盡量減少二次襯砌拆模操作，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的擾動(dòng)。當(dāng)二次襯砌完成澆筑以后，施工人員要及時(shí)做好混凝土養(yǎng)護(hù)，并隨時(shí)觀察混凝土溫度變化，避免出現(xiàn)由于混凝土溫度變化過(guò)大，而導(dǎo)致混凝土拉應(yīng)力過(guò)大出現(xiàn)裂縫缺陷問(wèn)題的出現(xiàn)[10]。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，伴隨著社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，道路交通工程建設(shè)需求越發(fā)旺盛。在公路隧道施工過(guò)程中，要對(duì)隧道洞口及明洞工程施工技術(shù)、鉆爆施工技術(shù)、錯(cuò)桿施工技術(shù)、混凝土噴射施工技術(shù)等進(jìn)行靈活運(yùn)用.并通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行認(rèn)真審核、對(duì)施工工藝進(jìn)行改進(jìn)、加強(qiáng)施工安全控制等策略加強(qiáng)施工控制，有效保障公路隧道施工質(zhì)量和施工安全?，F(xiàn)代化公路工程隧道建設(shè)過(guò)程中，要提高公路工程建設(shè)技術(shù)水準(zhǔn)和施工品質(zhì)，盡可能減少二襯混凝土裂縫缺陷的出現(xiàn)。