浅谈隧道二衬病害的成因分析及防治措施

杨本钱

重庆交通大学 重庆 400074

摘要：分析了隧道二衬常见病害的产生原因，提出了病害的防治措施及表面缺陷的处理方法，以完善隧道二衬施工工艺，避免混凝土质量病害，确保二次衬砌混凝土达到内实外美。

关键词：裂缝；气泡；泛砂；防治措施

在隧道建设中，二衬施工一般采用整体式钢模板台车，泵送混凝土施工工艺，但二衬混凝土表面常出现裂缝、局部气泡、泛砂等质量病害，而二次衬砌作为隧道施工中的成果工序，是隧道工程质量的主要体现，如何避免这些质量病害，确保二次衬砌混凝土达到内实外美，是摆在公路建设者面前的重要问题。本文分析了裂缝、气泡、泛砂形成的原因和一般防治措施。

1 裂缝形成原因

1）施工工艺或现场操作不规范。a.隧道开挖超欠挖现象明显，造成衬砌混凝土厚度不均匀，或部分二衬背后出现空洞，使衬体内部张拉力不均匀。b.混凝土施工中计量及外加剂量添加不准确；没有根据材料含水量及时调整施工配合比，混凝土运输过程中随意加水，造成混凝土水灰比增大。c.混凝土浇筑时，振捣不规范，以致混凝土质量不均匀。d.为赶工期，随意提前脱模时间，使得低强度混凝土过早过量地承受围岩荷载。e.脱模后没进行潮湿养护，如湿度不够，混凝土失水干燥而影响水泥水化正常进行，甚至停止水化。

2）原材料质量差，配合比设计不合理。

2 气泡、泛砂形成的原因

1）气泡产生的原因：混凝土拌和捣固的不到位，混凝土浇筑的层厚控制不好，使得混凝土中产生大量气体，气体如排不出去，吸附在模板表面，形成气泡。

2）泛砂产生的原因：混凝土拌和和易性差，砂率低，则混凝土的保水性差。由于混凝土属不均质材料，浇筑施工中内部应力元不一致，总会在某个路线上有弱面，则水路就会打通，多余的水聚集并从此路流动，被挤压的水向上走，将浆液带走，这样会在混凝土表面留下“砂纹”，过捣离析则形成“砂斑”。

3 预防措施

3.1 严把好材料关，严格控制原材料的质量与技术标准

1）水泥：施工现场多使用普通硅酸盐水泥，但應尽量减少单位水泥用量，水泥用量一般控制在350 kg/m3左右，不同批次水泥不能混用。2）碎石：根据泵送管路的内径，尽可能选用较大粒径的碎石，一般为5 mm～31.5 mm，其中5 mm～16 mm占1/3，16 mm～31.5 mm占2/3，严格控制碎石的含泥量小于1%（质量计），针片状颗粒含量小于15%（质量计）。3）砂：采用级配良好的中砂，细度模数应为2.3～3.0，严格控制砂子的含泥量小于3%（质量计），砂中的硫化物小于0.5%（质量计），砂中的氯化物小于0.02%（质量计），砂率应控制在35%～40%，泵送时最大不能超过45%。4）水：一般先用饮用水，当采用其他水源时，应执行《混凝土拌合用水标准》进行检测，pH值应大于4。因水灰比越大，混凝土的干燥收缩也越大，严格控制泵送混凝土水灰比是减少裂缝的根本措施，施工水灰比一般为0.45～0.55，混凝土坍落度12 cm～16 cm。5）外加剂：混凝土的外加剂用以改善混凝土的性能，可有效改善混凝土拌合物流变性能、调节混凝土凝结时间、硬化性能、提高混凝土的强度和耐久性或其他性能，掺量一般为水泥质量的0.005%～5%左右。

3.2 严格混凝土的施工工艺

1）控制超欠挖。

提高钻眼技术水平，优化钻爆参数，提高光面爆破技术，以达到对超欠挖的良好控制。

2）加强混凝土拌和、运输的控制。

混凝土拌和不当是产生各种病害的一个重要方面。严格按照施工配料单进行电子计量，定期检查、校正计量装置，加强砂石料含水率的控制。混凝土运输时搅拌运输车应连续转动，保持混凝土良好的和易性。对长距离运输，宜加缓凝剂，混凝土入泵前应测坍落度，比较与拌和出仓混凝土的损失量，及时做以调整。一般要求入泵时混凝土要搅拌（转动）1 min～2 min。泵送混凝土应连续运转，输送管道宜直，转弯宜缓，泵送速度均匀。

3）加强混凝土振捣工艺控制。

捣固一般作业要求：插入式振动器移动的距离不应超过其作用半径的1.5倍，与模板保持5 cm～10 cm距离，插入下层混凝土深度在5 cm～10 cm。施工振捣不足，甚至漏振，使混凝土颗粒间的空隙未能被砂浆填满。在紧靠模板处颗粒移动阻力大，更易出现气泡；漏浆会造成蜂窝、麻面。沿模板边的混凝土捣固，用插入式振捣器仔细振实，直到出现泛浆，混凝土不再下沉为止，快插慢拔，使混凝土流动摊平，但要特别注意不要过捣，防止混凝土离析。混凝土应分层浇筑，每层浇筑厚度、次序、方向应根据混凝土搅拌能力、运输距离、浇筑速度、洞内气温和振捣等因素确定。二衬整体衬砌台车全长12 m，如用70振捣棒，有效作用半径按70 cm计算，沿模板侧插入捣固点数应在16棒左右，每层浇筑厚度可控制在40 cm～50 cm之间，较为合适。

3.3 提高操作工人的技术水平和责任心

熟练的混凝土捣固手能够识别捣固的程度，根据不同坍落度掌握火候。工人敬业精神的好坏，会直接影响到混凝土生产的质量。

4 表面缺陷处理方法

4.1 裂缝的处理

1）细微裂缝。

隧道衬砌混凝土表面常出现一些没有扩展性的细微裂缝，这种裂缝长久地存在会影响二衬衬体的使用效果及耐久性。从美观的角度考虑，可先清洗干裂缝的表面，然后涂上腻子几遍，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。腻子采用环氧树脂浆液配比为环氧树脂∶501稀释剂=1∶

0.2。调色料采用白水泥浆液，配比为水泥∶白水泥∶107胶=5∶1∶1，施作中以试验结果进行确认。

2）贯通性裂缝。

贯通性裂缝对工程质量危害较大，必须采用有效的治理方法。沿裂缝方向凿成一条沟槽，在沟槽内每隔50 cm左右钻一孔，孔深为二衬厚度的1/2～2/3，一般不得小于15 cm。钻孔后再在孔内安装 10的压浆管道，利用环氧树脂砂浆固定，灰刀将砂浆压实抹光。环氧树脂砂浆配比为环氧树脂∶水泥∶细砂∶乙二胺∶二丁酯=1∶1.6∶3.2∶0.1∶0.12，其中乙二胺是固化剂，二丁酯是稀释剂，环氧树脂砂浆强度达到0.15 MPa～0.2 MPa时压入水泥—水泥玻璃浆液或环氧树脂浆液，压浆结束后检查其效果，裂缝表面用刮抹料和调色料处理。

3）密集裂缝。

衬砌混凝土背后的空洞或衬砌厚度不足而引起的密集性裂缝，在裂缝范围内以间距1 m左右交错布点，凿成10 cm×10 cm大小，深5 cm的方槽，再用风钻打入中空注浆锚杆（勿接触衬背防水层），注入水泥砂浆，灰砂比为1∶3，水灰比为1∶1，施工时注浆压力保持在0.4 MPa～0.66 MPa为宜，注浆结束后，当达到规定压力而砂浆压不进时，即认为已经注满，注浆孔用环氧树脂砂浆抹平，再用刮抹料和调色料处理。

4.2 气泡、泛砂的处理

模板拆移后，应及时对混凝土表面气泡等小缺陷进行修饰。一般作不同配合比的灰白水泥对比试验（一般比例在1∶1～5∶8之间），砂选用特细砂（0.7 mm～1.5 mm）制作水泥砂浆，配比的效果应与二衬混凝土色泽统一，用抹子、泡沫块擦抹修饰，即可达到预期效果。

5 结语

隧道二衬混凝土施工是一个综合性很强的作业，哪一个环节出现偏差，都会出现不同程度的混凝土表面质量通病，为此，施工现场应配备施工经验丰富的技术人员，应逐次分析研究施工中发生的各种情况，完善施工措施，力求劳力组织和机械配置合理化、科学化，强调支撑和捣固密实，规范作业是保证混凝土质量的根本措施。施工中要严格遵守操作规程。一座隧道第一模二衬混凝土施工拆模后，要及时组织总结，对施工中出现的质量问题，要及时查找原因，认真制定对策，力争克服混凝土表面常见病害。

参考文献：

[1]JTG F60-2009，公路隧道施工技术规范[S].

[2]路桥工程施工新技术实用手册———隧道施工新技术分册[M].北京：长征出版社，2003.

[3] 黄成盖 叶佰建. 隧道二衬混凝土的施工及其裂缝预防措施[J].山西建筑