连拱隧道中隔墙侧二衬混凝土纵向裂缝成因分析及处理对策

吴平琴

摘要：在隧道施工中，二衬混凝土裂缝成为影响工程质量的普遍问题。文章连拱隧道中隔墙侧二衬混凝土纵向裂缝成因进行分析，提出裂缝的处理对策，消除或减少裂缝对隧道结构造成的危害。为相关工作者提高理论参考。

关键词：对策， 混凝土

Abstract: in the tunnel construction, two lining concrete crack affect the quality of the project become ubiquitous. The article middle wall two side lining concrete longitudinal cracks cause analysis, some countermeasures of crack, eliminate or reduce cracks on the tunnel structure the harm caused. For related workers to improve theory reference.

Keywords: countermeasures, concrete

中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：

随着国民经济的发展，山区新建隧道工程所占的比例逐步增大。连拱隧道中隔墙侧二衬混凝施工普遍采用整体式钢模板台车、泵送混凝土施工工艺，但混凝土硬化过程中产生的裂缝不仅影响了美观，还给工程质量留下了隐患。施工中必须采取合理的工程技术措施，控制和减少混凝土中裂缝的数量和宽度。

1 裂缝的类型

1.1 干缩裂缝

混凝土在硬化过程中水分逐渐蒸发散失，使水泥石中的凝结胶体干燥收缩产生变形，由于受到围岩和模板的约束，变形产生应力，当应力值超过混凝土的抗拉强度时，就会出现干缩裂缝。干缩裂缝多为表面性的，纹理较细小，走向没有规律。影响混凝土干缩裂缝的因素主要有：水泥品种、用量及水灰比，骨料的大小和级配，外加剂品种和掺量。

1.2 温度裂缝

水泥水化过程中产生大量的热量，在混凝土内部和表面间形成温度梯度而产生应力，当温度应力超过混凝土内外的约束力时就会产生温度裂缝。 裂缝宽度冬季较宽，夏季较窄。温度裂缝的产生与二次衬砌混凝土的厚度及水泥的品种、用量有关。

1.3 荷载变形裂缝

地质原因或防水设施处理不当，围岩沉降产生荷载；仰拱和边墙基础的虚碴未清理干净，混凝土浇筑后，基底产生不均匀沉降；模板台车或堵头板没有固定牢固，以及过早脱模，或脱模时混凝土受到较大的外力撞击等都容易产生变形裂缝。 荷载变形裂缝在隧道衬砌混凝土病害中占有的比例逐年增大，已经引起了广大工程技术人员的重视。

1.4 施工缝（接茬缝）

施工过程中由于停电、 机械故障等原因迫使混凝土浇筑中断时间超过混凝土的初凝时间，继续浇筑混凝土时，原有的混凝土基础表面没有进行凿毛处理，或者凿毛后没有用水冲洗干净，也没有铺水泥砂浆垫层，就在原混凝土表面浇筑混凝土，致使新旧混凝土接茬间出现裂缝。

2 裂缝形成的原因分析

2.1 设计粗糙,建设、监理单位工作随意性大

由于多方面的原因，勘察设计单位无法深入地开展地质勘探工作，隧道围岩类别评价及支护结构等级设计缺乏科学依据，带有一定的盲目性。个别建设单位限于自身管理和专业技术水平的欠缺，任意变更原设计。

2.2 施工工艺或现场操作不规范

隧道开挖成型差，衬砌混凝土厚度严重不均匀；欠挖或初期支护侵入衬砌限界，造成衬砌混凝土厚度不足。个别隧道衬砌混凝土背后存在脱空、防水处理不当、 防水板破漏等现象；未开展监控量测工作或量测走与形式仅凭经验来确定二次衬砌的施作时间，安全可靠性差，造成二次衬砌超设计荷载承受围岩压力；混凝土生产时原材料计量误差大，尤其外加剂的掺加随意性大，没有根据砂、石料的实际含水率及时调整施工用水量，造成混凝土水灰比增大。在混凝土运输及泵送过程中加水的现象也比较普遍；采用整体式钢模板台车施工,混凝土浇筑时不振捣或漏振，混凝土均质性差；盲目追求施工进度,随意提前脱模时间，使低强度混凝土过量承受荷载，破坏了混凝土结构。脱模后没有进行混凝土的潮湿养护；夏季施工时砂、石料露天堆放，无切实有效的降温措施，混凝土入模温度高。冬期施工时采取的防寒保温措施不力。

2.3 原材料质量差、配合比设计不合理

水泥品种选择不当，安定性不良，不同批次的水泥混用。碎石、砂级配差,含泥量超标,碎石中石粉含量大，针、片状物过多,影响了水泥与骨料的胶结。进行配合比设计时，忽视水泥用量增多对混凝土品质的影响，错误认为水泥用量越多，混凝土强度越高。对掺合料和外加剂的选用缺乏专业技术人员的指导，往往达不到预期的效果。

3 裂缝治理对策

在现场施工中，纵向裂缝可分为两大类：连拱隧道裂缝对结构承载力影响较大的一段划为A类；而其裂缝对结构承载力虽有影响，但可补强的施工段划为B类。与此对应的整治方案为A类采用返工方案，B类采用加固方案。

3.1 返工方案

A段代表裂缝数量多，且宽度较大，影响较大的施工段，裂缝处已形成错台造成该段落二衬结构完全破坏，局部还存在混凝土空洞及不密实现象，破坏程度较大，危及结构安全。为了确保工程质量和行车安全 ，该段落进行返工处理，具体步骤为：

（1）临时加固。对二衬完全破坏的段落先进行加固，以防止凿除时结构失稳。在二衬下面做临时护拱支护，可采用I20a间距1m的钢拱架，拱架间用Φ25纵向钢筋连结，环向间距1m。临时钢拱架与二衬混 凝土问用木楔顶紧。

（2）导管注浆。对该段落进行小导管注浆加固，小导管要打穿二衬，小导管采用，Φ50、长6m、纵向、环向间距1m×1m梅花形布置，注浆材料采用水灰比0.8：1的水泥浆，注浆压力为0.5～1.0MPa。注浆应自下而上进行，间隔钻孔问隔注浆，注浆应与单孔设计注浆量为注浆结束条件，当没有达到设计单孔注浆量时，应保持注浆压力3分钟为结束注浆条件，确保注浆扩散均匀。端头部注浆应向未注浆的部 位倾斜，依靠浆液的扩散效应适当加固相邻原有衬砌部位的围岩，防止由于开挖产生应力集中，造成未拆除衬砌的破坏或开裂加大。

(3)积水引排。衬砌施工前应在中隔墙顶Y形下部以上50cm处钻Φ50泄水孔，泄水孔应与环向排水管对应，孔深1.5m，内装西50带孔PVC管，将中隔墙顶积水排出。

(4)偏压堆载。由于A类处存在较大偏压，为保证该处返工时不影响其他洞衬砌的稳定，在换衬砌之前在中隔墙部位采用沙袋反压。

(5)人工凿除。返工时要求对二衬混凝土进行人工凿除，凿除最大纵向长度 2.5m。要求先拱部后边墙成环凿除，凿除过程中要尽量减小震动、减少对围岩的扰动，严禁采用爆破。换衬砌应从偏压较弱的一侧开始，逐步向偏压较大的一侧推进，对于偏压部位的开挖不能超过2.0m，防止由于開挖破坏平衡造成另一侧二衬的破坏。在凿除过程中要注意观察和做好监控量测丁作。

( 6 )重做二衬。在拆除原二衬后，要对破损的初支进行修复或加固，重新铺设防水板，安装加工好的钢格栅，钢格栅拱脚要和衬砌边墙处的植筋相连接，二衬要用C30的防水混凝土，浇注时一定要充分振捣，保证混凝土密实。

(7)接缝处理。对于二衬混凝土的施工缝(包括边墙处)要做特殊处理，处理时可采用混凝土界面剂(HUANYU—SJ底涂)刷涂，以改善新老混凝土的粘结性能，提高混凝土的整体性，特别需要注意的是施工缝处的纵向钢筋严禁断开。

3.2 加固方案

裂缝破坏程度较轻的属于B类，可采用加固方案。

(1)裂缝处理。在裂缝处进行刻槽，其深度按裂缝深度而定，裂缝较深、较宽的应对裂缝压注环氧树脂，压注完后对裂缝处采用聚合物水泥砂浆抹平，使裂缝衬砌粘结为整体，阻止裂缝继续发展。

(2)注浆加固。对存在空洞及不密实的部位采用注浆的办法充填衬砌与围岩之间的空洞以及不密实处，使地层能充分发挥抗力作用。注浆采用水灰比为1:1的水泥浆，在空洞纵向两侧分别打注浆孔和排气孔，待排气孔有浆液流出将其堵住，再保持注浆压力5分钟，注浆压力不宜大于,0.3MP a，以防止压力过大对二衬造成破坏。

3.3 施工注意事项

(1)加强左右洞的监测、洞内观测以及地表下沉、拱顶下沉和净空收敛的量测。对于存在裂缝的段落应重新贴上纸条，以便在处理过程中观察裂缝的发展情况，及时整理分析反馈信息，以修正设计或采取应急措施。

(2)必须加强现场施工管理，严按处理方案组织施工，控制好各个施工环节，要把握好二衬拆除、小导管注浆效果、防水板铺设和二衬混凝土质量的控制工作。

(3)施工期间要做好安全管理工作，左洞作业时要封闭，要严禁立体交叉作业，确保安全生产。

(4)返工段和加固段可同时施工，但要做好施工组织，避免时相互干扰。

参考文献：

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[2]JTG F60-2009,公路隧道施工技术规范[s].北京:人民交通出版社.

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