隧道衬砌混凝土裂缝成因与防治论文

摘要：裂缝的出现不仅影响隧道的使用功能，降低隧道的抗渗能力，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响隧道的承载能力，而裂缝又是隧道衬砌混凝土结构中一种普遍存在的现象，因此要在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展，保证隧道的结构的稳定性，及交付使用后的安全。

在隧道施工过程中，对于衬砌混凝土需要制定科学的工程技术措施，进而对混凝土中裂缝的数量和宽度进行控制。通常情况下，一般采用整体式钢模板台车、泵送混凝土施工工艺对隧道二次衬砌进行施工。但是，在混凝土硬化过程中产生的裂缝，一方面影响了美观，另一方面给工程质量留下隐患。本文通过对裂缝产生的原因进行研究分析，同时提出相应的预防措施，并且对常见的裂缝治理方法进行阐述。

1 裂缝的类型

在对隧道衬砌进行施工的过程中，通常情况下，常见的混凝土裂缝主要包括：温度裂缝、干缩裂缝、变形裂缝，以及由于处理施工缝不当，进而在一定程度上造成的接茬缝等。

2 裂缝形成的原因

通常情况下，很多因素都会造成混凝土产生裂缝，下面我们进行一下分析。

2.1 设计不精心，监理不到位 受多方面原因的影响和制约，勘察设计单位对地质勘探工作无法深入地展开，进而评价隧道围岩类别、设计支护结构等缺乏科学依据，进而导致设计不准确。由于自身

管理和专业技术水平的欠缺，个别建设单位，监理单位的工作不到位，不能很好的履行监督职能。

2.2 施工不规范 ①对于二次衬砌的施作时间通常情况下通过经验进行确定，没有进行相应的监控量测工作，缺乏安全可靠性，进而在一定程度上导致设计的二次衬砌荷载超过围岩的承受压力。②开挖隧道的过程中，隧道成型差，进而导致衬砌混凝土厚度不均匀；在进行欠挖或初期支护过程中，进一步侵入衬砌限界，进而在一定程度上出现衬砌混凝土厚度不足，使得个别隧道衬砌混凝土背后出现脱空现象。③生产混凝土的过程中，计量原材料存在较大的误差，对于施工的用水量没有根据砂、石料的实际含水率进行相应的调整，进而在一定程度上增大了混凝土的水灰比，在掺加外加剂的过程中，具有很大的随意性。在混凝土运输及泵送过程中，加水现象也普遍存在。④在施工过程中，采用整体式钢模板台车，浇筑混凝土时，不振捣或漏振的现象普遍存在，进一步导致混凝土均质性较差。⑤脱模时间随意提前，盲目追求施工进度，在一定程度上使低强度混凝土承受过量的荷载，导致混凝土的结构遭到破坏。混凝土脱模后，没有进行相应的潮湿养护。⑥冬期施工时采取的防寒保温措施不力。进行夏季施工时，露天堆放砂、石料等，同时没有采取必要的降温措施，进而增加了混凝土的入模温度。

2.3 原材料质量差、配合比设计不合理。 3 针对混凝土典型裂缝的预防

3.1 温度裂缝的预防 温度裂缝的预防措施如下：①尽量选用如

矿渣水泥、粉煤灰水泥等低热或中热水泥。②将水泥用量尽量控制在450kg/m3以下，减少水泥用量。③掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量，改善骨料级配，降低水化热。④降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0.6以下。⑤改善混凝土的搅拌加工工艺，在传统的三冷技术的基础上采用二次风冷新工艺，降低混凝土的浇筑温度。⑥为改善混凝土拌合物的流动性、保水性，降低水化热，推迟热峰的出现时间，在混凝土中掺加一定量的具有增塑、减水、缓凝等作用的外加剂。⑦预留温度收缩缝。⑧为将混凝土的温度裂缝控制在一定的范围之内，在混凝土中配置少量的钢筋或者掺入纤维材料。

3.2 干缩裂缝的预防 混凝土干缩裂缝主要和混凝土的水灰比、水泥的用量、水泥的成分、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。

预防措施如下：①水灰比越大，干缩越大，混凝土的干缩受水灰比的影响较大，因此在混凝土配合比设计中应尽量控制好水灰比的选用，同时掺加合适的减水剂。②选用收缩量较小的水泥，一般采用中低热水泥和粉煤灰水泥，降低水泥的用量。③混凝土的用水量绝对不能大于配合比设计所给定的用水量，严格控制混凝土搅拌和施工中的配合比。④混凝土的早期养护应加强，并适当延长混凝土的养护时间。冬季施工时要适当延长混凝土保温覆盖时间，并涂刷养护剂养护。⑤在混凝土结构中设置合适的收缩缝。

3.3 荷载变形裂缝的预防 荷载变形裂缝预防措施如下：①应对松软地基在上部结构施工前进行必要的加固。②保证模板有足够的强度和刚度，且支撑牢固，并使地基受力均匀。③地基在混凝土浇灌过

程中防止被水浸泡。④要注意拆模的先后次序，且模板拆除的时间不能太早。

4 其他预防措施

4.1 提高设计精度 为设计提供详尽的工程地质、水文地质勘探资料，加强工程前期地质工作，提高设计的质量。

4.2 原材料控制 ①水泥。不同品牌、不同规格、不同批次的水泥不能混用。应尽量减少单位水泥用量，施工现场多使用普通硅酸盐水泥。②碎石。根据泵送管路内径的实际情况，通常情况下可以选择粒径较大的碎石。同时含泥量严格控制在1%，对于针、片状物的含量控制在15%，粒径控制在5～31.5mm，最大不超过40mm。③砂。级配良好的中砂是首选，严格控制含泥量在3%以内。④水。最好选用饮用水。⑤掺合料。通过掺加粉煤灰和膨胀剂的双掺技术，进而在一定程度上减少水泥的用量，同时对水泥进行等量替代。⑥外加剂。通常情况下，水化热通过高效减水剂能够进行降低，拌合用水能够有效地减少，水化热释放速度能够延缓，进而在一定程度上减少温度裂缝。

4.3 混凝土施工工艺控制 ①对钻爆参数进行优化，提高钻眼开挖技术水平和光面爆破效果，进而在一定程度上对超欠挖进行严格的控制，对隧道开挖断面加强检测，进而为衬砌施工创造条件。②二次衬砌施工通常情况下，在围岩和初期支护变形基本稳定时进行。③混凝土的拌合。a对计量装置进行定期的检查和校正，按照施工配料单进行计量。对砂石料含水率加强检测，同时对拌合用水量进行及时的调整。b对混凝土的入模温度进行严格的控制。④灌注混凝土。a在

运输和泵送混凝土过程中，严禁对混凝土进行加水。b灌注速度要适当放慢，对称分层灌注两侧边墙，通常情况下，在墙、拱交界处停1h～1.5h，待边墙混凝土下沉稳定后，再灌注拱部混凝土。c为减少内部微裂缝和气孔，提高混凝土的密实度和均质性，提高抗裂性，混凝土灌注过程中必须振捣。⑤混凝土的脱模、养护。a严禁未经试验人员同意提前脱模，混凝土拆模时的强度必须符合设计或规范要求，不得损伤混凝土。b运用传统的混凝土洒水养护方法，不能保证混凝土早期强度。建议使用喷涂混凝土养护液的方法进行养护。

5 混凝土裂缝的治理

5.1 作为多组材料组成的脆性材料，混凝土裂缝是客观存在的。施工单位应避免或减少混凝土裂缝的产生，加强衬砌混凝土的施工管理。

5.2 对细微裂缝的治理 隧道衬砌混凝土表面常出现一些没有扩展性的细微裂缝，这种裂缝是稳定的，一般可自愈，不会影响结构的使用和耐久性。可先清洗干净裂缝表面，然后涂刷环氧树脂浆液二至三遍，最后用刮抹料、调色料处理混凝土表面，使其颜色与周围衬砌混凝土颜色一致。

5.3 处理贯通性裂缝 贯通性裂缝的危害较大，必须采取有效的治理方法。沿裂缝方向凿成深3cm、宽5cm的V形槽，在槽内骑缝每隔0.5m钻一孔，孔深为衬砌厚度的1/2或2/3，一般不少于15cm，并不得穿透衬砌以防跑浆。

5.4 治理密集裂缝 衬砌背后有空洞或衬砌厚度不足引起的密集

裂缝，必须进行防水和地层加固处理。沿裂缝两侧每隔1.2m～1.5m交错布点，凿成10cm×10cm大小深5cm的方槽，用风动凿岩机钻孔，孔深3m，安装WDT25中空注浆锚杆，注入水泥砂浆，水灰比1：1，灰砂比1：（3～5），施工时由下往上逐级注浆。

6 结束语

裂缝的出现不仅影响隧道的使用功能，降低隧道的抗渗能力，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响隧道的承载能力，而裂缝又是隧道衬砌混凝土结构中一种普遍存在的现象，因此要在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展，保证隧道的结构的稳定性，及交付使用后的安全。

参考文献：

[1]张兴家.隧道衬砌混凝土裂缝原因分析[J].岩土工程，2010（03）.

[2]JTJ042-94，公路隧道施工技术规范[S].

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