公路隧道横洞与加宽带衬砌混凝土裂纹的成因及防治

【摘要】公路隧道横洞与加宽带衬砌混凝土极易产生裂纹，不仅影响隧道横洞与加宽带衬砌外观，且不利于衬砌安全。本文结合相关工程案例，浅析了公路隧道横洞与加宽带衬砌混凝土裂纹的成因，探究了公路隧道横洞与加宽带衬砌混凝土裂纹的防治措施，以期为公路隧道横洞与加宽带衬砌混凝土裂纹防治提供借鉴。

【关键词】公路隧道；衬砌；混凝土裂纹

1、案例工程概況

某公路隧道工程全长1456米，全隧道遵循二级公路相关标准进行设计，隧道埋深大约为100米到200米。该公路隧道在洞口段Ⅱ类围岩对二次衬砌进行采用。该公路隧道横洞与加宽带衬砌完成后，陆续产生了混凝土裂纹，裂纹宽度大致保持在0.2mm到1.0mm范围之间，且无错位现象，少数裂纹存在0.1mm到0.2mm的错位现象；在地质条件较差的部位，存在较多的裂纹，且呈现出环向、纵向以及交叉等多种形式。

2、公路隧道横洞与加宽带衬砌混凝土裂纹的成因

2.1地质条件差

案例公路隧道工程实际地质条件不符合相关设计要求，实际上隧道围岩主要是V类围岩，且节理存在极为丰富的裂隙，且断层碎裂带较多，同时存在较多的不良结构面。另外，大断层构造严重影响了隧道围岩的稳定性[1]。

2.2缺乏合理的支护结构

案例公路隧道工程的实际围岩与相关设计存在较大差异性，且未能及时对支护结构实施补强，造成多次坍塌，多次引发应力重分布，对受力条件造成了较大改变。另外，衬砌厚度只有25cm，为预防裂纹，应采用钢筋网对之进行防护[2]。其次在横洞位置，初支与二衬在洞身位置出现支护断环，荷载集中在横担工字钢及加强钢筋网上，对施工过程控制有较高要求。

2.3未对防水层进行设置

对于公路隧道横洞与加宽带衬砌而言，对防水板进行设立不仅能有效防水，还具备隔离层的相应作用，能有效消除存在于混凝土衬砌以及喷锚支护之间的约束力，并削弱围岩变形对衬砌造成的不良影响，避免裂纹出现[3]。在案例工程中，横洞与加宽带衬砌未对防水层进行设置，导致了裂纹的集中分布。

2.4混凝土干缩且养护不及时

公路隧道横洞与加宽带衬砌完成后，公路隧道贯通后，隧道内产生较大风速，且洞内温、湿度出现较快变化，造成混凝土干缩并引发裂纹产生。另外，对脱模之后的衬砌混凝土养护不及时，也是引发裂纹的重要原因。

2.5开挖及支护工艺时间过长

公路隧道对横洞及加宽带施工重视度不够，加宽带与横洞经常需要定做模板，常采取跳过加宽带与横洞二衬支护的策略。因支护时间长，在地质条件较差的情况下很容易发生较大变形。

3、公路隧道横洞与加宽带衬砌混凝土裂纹的防治措施

3.1防治原则

在确保隧道结构安全，并避免阻碍交通运行的基础上，主要对系统锚杆以及局部锚杆进行采用，并实施注浆加固，并对裂纹进行封堵和整修，辅之以防渗漏处理，有效实现对裂纹的综合治理。另外，相关质检单位检验，裂纹处理合格后，对之喷刷涂料进行装修。

3.2防治方法

3.2.1系统锚杆加固

在公路隧道横洞与加宽带衬砌结构上密集分布，严重影响结构安全的裂纹，要采用系统锚杆对该衬砌段相应的整拱实施加固。所采用的系统锚杆应为钢质涨壳式中空注浆锚杆，其规格为 25×5mm，锚杆长3米。钢质涨壳锚头相应的工作荷载具体值为50kN，锚杆相应的环向间距在1.5米以下。情况较为特殊时，可适当对锚杆进行加密。主要对隧道圆心上部相关部位实施加固。采用环氧树脂浆液对裂纹实施压注，并对注浆压力进行控制，使之保持在0.3MPa到0.5MPa范围之间。

3.2.2局部锚杆加固

对于纵向裂纹以及影响隧道结构安全的裂纹，可采用锚杆在裂纹两侧进行交错布置，对之实施局部加固锁定。所采用的锚杆因为钢质涨壳式中空注浆锚杆，其规格为 25×5mm，锚杆长3米。钢质涨壳锚头相应的工作荷载具体值为50kN。采用环氧树脂浆液对裂纹实施压注，并对注浆压力进行控制，使之保持在0.3MPa到0.5MPa范围之间。

3.2.3裂纹处理

部分干缩裂纹开裂程度相对较轻，且不会严重影响隧道结构安全。可采用环氧树脂浆液对此类裂纹实施压注，并对注浆压力进行控制，使之保持在0.3MPa到0.5MPa范围之间。另外，对于实施钻孔后，渗出地下水的情况，要先对渗出的地下水进行处理，再对隧道结构进行加固，并对裂纹实施处理。对渗水进行处理，要有效结合以下两种方法：采用水泥—水玻璃双液实施注浆堵水；凿槽，并将盲沟埋设与槽内，实施引水。最后，采用涂料对衬砌表面混凝土实施喷刷，改善外观。

3.3技术措施

3.3.1锚杆施工

锚杆施工主要包括以下步骤：①布眼。在现场采用油漆对锚杆位置进行标注。②凿坑。借助手持电锯等工具，将锚杆眼位作为中心，对20×20×6cm的方坑进行开凿。③钻眼。借助风动凿岩机，对方坑内部实施钻眼，并使钻眼方向与衬砌混凝土表面保持垂直，参照锚杆长度对深度进行控制，钻眼结束后实施清孔处理。④对锚杆进行安设。对锚头与锚杆实施连接，并将之插入钻孔内，对止浆塞以及垫板进行安装，并将螺母上好拧紧。⑤注浆。借助挤压式注浆机，将水泥砂浆向锚杆孔内实施注入，并对注浆压力进行控制，使之保持在0.2MPa到0.3MPa范围之间。⑥封口。采用C30无收缩水泥砂浆对锚杆端头相应的方坑实施封口处理。

3.3.2压浆施工

压浆施工主要包括以下步骤：①清纹。借助毛刷等工具对裂纹表面存在的灰尘进行清除，并采用酒精对纹隙表面存在的油迹进行清洗。②标识。将灰尘以及水泥对裂纹封堵的具体部位进行标识。③贴嘴。沿着裂纹，使用F—Ⅱ封纹胶液对相应的注浆嘴进行粘贴。④注浆嘴加固。贴嘴完成两个小时之后，使用F—Ⅱ封纹胶水泥浆液对注浆嘴边缘进行涂抹。⑤封纹。使用F—Ⅱ封纹胶水泥浆液对注浆嘴间存在的裂纹进行涂抹。⑥试注。借助注浆机将丙酮压注入各个注浆嘴之中，并对注浆嘴及封纹进行检验，避免渗漏，避免相邻的注浆嘴产生连通，对试注存在问题的相应部位实施修补和有效封堵。⑦注浆。借助MY—Ⅲ注浆机将环氧浆液对注浆嘴实施压浆，并采用铁钉对注浆完成的注浆嘴实施钉堵。

结语：

综上所述，地质条件差、缺乏合理的支护结构、未对防水层进行设置、混凝土干缩且养护不及时等原因均会导致公路隧道横洞与加宽带衬砌混凝土裂纹。要在实施系统锚杆加固或者局部锚杆加固的基础上，采取相关技术措施，对裂纹进行有效处理。

参考文献：

[1]何小龙.隧道衬砌混凝土裂缝的成因与防治[J].工程技术：全文版，2016（6）：00125-00125.

[2]李涛.隧道洞身衬砌混凝土裂纹发生原因及有效处理[J].建筑工程技术与设计，2016（1）.

[3]谭弘涛.浅谈隧道衬砌混凝土裂纹原因及防治措施[J].城市建设理论研究：电子版，2014（19）.

作者简介：

陈江，云南云岭桥隧科技有限公司。