探讨偏压连拱隧道二衬混凝土裂缝成因及治理

杨晓龙

（四川公路桥梁建设集团有限公司）

偏压连拱隧道是我国高速公路建设中的一个重要组成部分，它在质量、性能以及成本上都具有显著优势。但随着我国科技的不断进步，对建筑工程的质量要求也越来越高，目前我国在偏压隧道建设理论及技术上都还有所不足，导致偏压连拱隧道二衬混凝土发生裂缝。因此本文对偏压连拱隧道二衬混凝土发生裂缝的成因进行了详细分析，依据实际情况寻找出有效的措施，进而保证偏压连拱隧道的顺利建设。

1 具体分析偏压连拱隧道二衬混凝土裂缝形成的原因

1.1 地基沉降不均匀

当连拱隧道的地基位于各种类型围岩的交叉处，当混凝土填充或者仰拱施工结束后，地基由于受力的作用，会发生不规则及不均匀的沉降，此时在隧道的边墙底部和仰拱处就发生形状为上窄下宽的裂缝，并且这道裂缝会不断发展，向整个中隔墙贯穿发展至拱顶，当其沉降发生到一定程度上，才会停止发展，逐渐保持稳定[1]。因此说明地基发生不均匀沉降是导致偏压连拱隧道二衬混凝土裂缝形成的重要因素，对此高速公路建设管理人员及施工技术人员要引起重视。

1.2 偏压荷载

影响偏压荷载的因素要有地形、地质、施工原因等，地形因素：浅埋隧道洞口段及傍山隧道是其主要发生位置，地表横坡坡度较陡，由于荷载作用不对称，隧道衬砌两侧受力不均进而导致偏压发生。地质因素：岩层有滑动面或者软弱理面，由于施工挖掘的影响，岩层会通过层理面移动，进而导致偏压发生。施工因素：由于施作支护结构不及时或者开挖方法不恰当等使得围岩失去平衡，围岩压力应力分布相应发生变动，应力过度集中，导致偏压荷载产生。

1.3 受隧道施工各项因素的影响

连拱隧道施工本身就是一项十分复杂的施工工程，在施工过程中会多次扰动地基及隧道围岩，当连拱一拱在进行下台阶岩体的开挖时，连拱中的另一拱处于封闭、隔绝状态，遭受力的作用时，侧壁对岩体进行支撑的受力体系发生改变，再加上地基沉降因素的相互影响与作用，隧道二衬会产生较大的裂缝，形状呈纵向分布状态[2]。因而高速公路施工单位在进行隧道修建时，在施工前就需要加大地质勘察力度，选择合适的施工技术对二衬混凝土裂缝进行有效处理，保证隧道工程的顺利建设。

1.4 受施工工序的影响

连拱隧道的施工工序与分离式隧道施工工序相比，更为复杂，在具体的施工过程中，如果违背隧道施工力学原理进行施工，那么将会发生严重的后果，比如：裂缝的产生，并进一步扩展，发展严重还会倾覆并破坏隧道建筑的整体结构。通常情况下，开挖先行洞与后行洞的开挖相比，其必须要高于后行洞的35-50米，先行洞二衬断面同开挖后行洞面相比，必须要低于后行洞面 15-20米。而高速公路施工单位的施工人员未对连拱隧道的相关施工工序进行严格遵循，左右洞的开挖不协调，完成左洞二衬开挖过后，右洞的开挖还没动工；当在开挖右洞时，由于后期支护收敛变形及爆破作业的实施致使左右洞的受力不均衡，进而造成先开挖的左洞二衬裂开[3]。

2 偏压连拱隧道二衬混凝土裂缝的治理对策

2.1 制定该段落的返工方案

由于这一段落涵盖的裂缝数量众多，加上较大的宽度，宽度数据参照相关规范，裂缝处的错台已形成完全破坏了这一段落的二衬结构，某些部位还有发生混凝土不紧密及空洞等情况，破坏程度达到了一级，对结构的安全情况造成了极大的威胁。为了对工程施工质量及安全情况提供保障，对此需要返工处理该段落的施工，具体措施如下：

（1）对该段落进行加固处理。对于二衬全部破坏的部分需要先实施加固处理，避免凿除时结构失去平衡。提供临时护拱对二衬下部进行支撑，依据具体情况选取长度及间距合适的钢拱架进行拱架间的连接，采用木楔支撑临时钢拱架和二衬混凝土间的空余部分[4]。

（2）对该段落实施导管注浆加固。采用小导管进行操作，小导管要将二衬打穿，采用Ø50、长6米的小导管，布置为间距为1×1米纵向环向，形状为梅花形。选用水灰比为0.8/1的水泥浆材料，注浆压力介于0.55-1.0MPa。注浆方式为从下往上，注浆及钻孔都进行间隔，注浆结束以单孔设计注浆量为标准，当设计单孔注浆量为满足要求时，注浆结束应以注浆压力维持三分钟为标准，为注浆扩散协调度提供保障。端头位置注浆要倾斜于无注浆的部位，结合浆液的扩散情况对邻近先前衬砌部位的围岩进行适当加固，避免因为开挖造成应力过度集中，对未拆除衬砌造成影响和破坏，加大开裂度。

（3）对内部存在的积水进行牵引排出。衬砌施工前需要钻Ø50泄水孔，钻孔位置为中隔顶 Y行下部以上 45-50厘米处，泄水孔要对应环向排水管，孔深为1.4-2.0米，在内部进行Ø50带孔PVC管的安装，有效排出中隔墙顶的积水。

（4）偏压堆载。由于该段落的偏压较大，为了避免在返工时对右洞衬砌的稳定程度造成影响，在对衬砌进行更换前，可采用沙袋对该段落的中隔墙部位进行反压。

（5）人工凿除二衬混凝土。返工时即对该部分进行处理，凿除纵向长度最大不超过2.5米。先凿除关键部位，在此过程中尽量降低震动幅度，使围岩扰动次数减少，禁止实施爆破。从偏压较弱的一侧进行衬砌的更换，再逐步扩展至偏压较强一侧，开挖的偏压部位不得高于2.0米，避免开挖不合理对平衡度造成影响，进而破坏另一侧的二衬[5]。另外在此过程中还要对各项情况及量测工作进行密切监视。

（6）重建二衬。对原二衬进行拆除时，要加固和修复已损坏的初支，对防水板进行重新铺设，再对钢格栅进行安装加工将钢格栅拱脚连接于衬砌边墙处，二衬选用防水混凝土C30，浇注时要完全振捣，确保混凝土密实度。

（7）接缝处理。二衬混凝土的缝隙要进行特殊处理，可对HUANYU-SJ等混凝土界面剂进行选取，涂刷，一对新老混凝土的粘结性能进行改善，使混凝土整体性得到提高，尤其需要关注的是禁止施工缝处纵向钢筋的断裂。

2.2 制定加固方案

（1）裂缝处理。实施刻槽操作，位置为裂缝处，深度依据裂缝深度进行考虑，0.2mm以下实施裂缝封闭处理，0.2mm以上实施环氧树脂胶处理，结束后选用聚合物水泥砂浆抹平裂缝处，使裂缝衬砌粘结融为一体，抑制裂缝进一步扩展。

（2）注浆加固。采用注浆方式对衬砌和围岩间密实不够及空洞处进行填充，促使地层的抗力作用得到充分发挥。水泥浆的注浆水灰比为1/1，排气孔及注浆孔的位置为空洞纵向两侧，操作时控制好注浆压力[6]。

3 结束语

综上所述，对偏压连拱隧道二衬混凝土裂缝成因进行详细分析，可对裂缝的危害程度进行判断，依据实际情况制定有针对性的处理措施，进而避免裂缝对隧道结构造成的破坏。