隧道衬砌混凝土裂缝原因分析及处理

李婉

摘 要 随着社会经济的不断发展，我国交通运输系统在经济发展中发挥着越来越重要的作用，其中隧道建设起着举足轻重的作用。隧道施工方法主要是从施工经验和工程类比两方面入手。由于技术发展水平的限制和地下环境不确定因素的影响，隧道经常漏水，衬砌结构严重时出现裂缝，直接关系到隧道施工质量和人民生命财产安全。衬砌裂缝是一种常见病，其主要原因是施工工艺差、施工工艺差、施工材料差、专业人员操作水平低。建筑市场日渐在完善，隧道工程在铁路、水电、公路以及轨道交通等诸多领域中均有较多的运用。衬砌混凝土在完成施工后，极易产生裂缝，出现明显的质量缺陷，影响结构的稳定性、耐久性。正因为此，我们在混凝土施工期间需提出科学的防治措施，预防各种衬砌混凝土裂缝。

关键词 隧道;衬砌混凝土;裂缝原因;处理

1隧道衬砌开裂问题的分布规律

隧道在出现衬砌开裂等危害问题时，往往会分为3个阶段，即初期、中期和后期，而在危害扩散规律方面，3个阶段主要表现为迅速、缓慢和加速等状态。而且在原有开裂的位置还会有新的裂缝出现，并逐渐向缺乏紧密性的区域蔓延，最终会和周围裂缝形成一个存在严重开裂问题的整体区域，而这种问题会对隧道衬砌结构的质量安全及工程的使用寿命造成巨大的影响。而且隧道在投入使用之后，列车的快速移动形成的空气压强，将会使裂缝问题逐渐加剧，随着隧道使用年限的提升，其中的开裂问题会越来越严重，导致隧道坍塌等事故风险大幅提升[1]。

2裂缝的类型

（1）干缩裂缝。硬化后，混凝土中的水分也会慢慢蒸发。在干燥和收缩条件下，凝胶明显变形。在围岩和模板的约束下，混凝土发生变形，形成一种应力。如果应力值明显高于抗拉强度，在许多情况下会形成干缩裂纹。在许多情况下，干缩裂缝是表面的，没有规律。干缩裂缝的产生受以下因素的影响：水泥品种、骨料粒径及掺量、水灰比、外加剂种类及掺量等。

（2）温度裂缝。水泥水化会释放更多的热量，同时混凝土与表面之间存在明显的温度梯度，形成一种应力。当温度应力大于黏结力时，混凝土将出现温度裂缝。每年冬天，裂缝宽度明显变宽。夏天，裂缝比较窄。温度裂缝的形成受衬砌厚度和水泥用量的影响。

（3）荷载变形裂缝。倒墙或侧墙基础中存在大量的假道碴。混凝土浇筑后，基层出现不均匀沉降;塞板固定不好，脱模时间过早，或外力对混凝土造成强烈冲击，可能引起变形裂缝[2]。

3混凝土裂缝的预防措施

3.1 锚固注浆加固

提升隧道围岩稳定性的方式主要包括锚固注浆及深孔注浆等方式，若目标围岩等级相对较高，可应用钻孔、压降和打入锚杆的方式，对衬砌周围岩体进行黏结，使其能形成一个巨大的承载拱，而针对衬砌中的破碎岩体实施压降，则可以在围岩周围产生固结圈，施加在固结圈上的压力能实现均匀地分布和转化。

（1）在使用锚固注浆方法加固处理的过程中，需要使用水泥砂浆、化学注浆液、中空锚杆以及防水砂浆等材料。而在工艺方面，首先需针对锚杆进行钻孔和安装施工，利用相关施工设备将长度为3m的中空锚杆按照设计深度进行钻进，除了要在锚杆间保留1.2m的间距以外，还要按照梅花形进行锚杆的布置，而在锚杆外侧则需要设置排气及观察软管。

（2）要安装好垫板、止浆塞以及螺母;其次，进行初次注浆，对提前完成制作的水泥砂浆材料实施压注，在压注过程中需要对压力进行控制，使其保持在0.6～0.7MPa范围内，直到进浆较少或不进浆后可停止注浆操作。

（3）实施二次注浆，在完成初次注浆后，砂浆材料经过离析沉淀及干缩会产生一些小的缝隙通道，针对这种情况，需要在初次注浆终凝前实施二次注浆，且注浆压力要保持在0.9MPa左右。

（4）对衬砌进行找平处理，利用防水砂浆材料对锚固注浆区域实施找平处理，在封闭裂缝的基础上，达到覆盖锚杆外露垫板的目的，完成该项操作以后，即可进行养护工作。

3.2 温度裂缝的预防

温度裂缝，可以选择下列措施进行预防：①优先考虑矿渣、粉煤灰水泥等常见的低热水泥。②水泥用量不能高于450kg/m，控制好用量。③掺入适当比例的粉煤灰或是高效减水剂，控制水泥用量，优化骨料级配，预防水化热。④减小水灰比，最好不高于0.6。⑤优化搅拌加工工艺。基于三冷技术，创新运用二次风冷新工艺，对浇筑温度进行有效控制。⑥为增加混凝土拌和物自身的保水性以及流动性，减少水化热，需延迟热峰时间。在混凝土中，需要适时地加入一定的外加剂。这种做法，可以增塑或是减水。⑦温度收缩缝[3]。

3.3 干缩裂缝的预防

在大多数情况下，干缩裂缝是由水灰比、骨料、水泥含量和性能决定的。预防措施：①水灰比越高，相对收缩越明显。水灰比也可能导致收缩。在设计混凝土配合比时，应控制水灰比。必要时，应加入适当的减水剂。②建议采用小收缩水泥、中低热水泥或粉煤灰水泥，同时减少用量。③混凝土的用水量不得高于配合比设计要求的用水量，同时控制配合比和施工配合比。④ 注意混凝土的早期养护，延长养护时间。如果施工时间在冬季，最好延长混凝土的保温时间，并涂抹适当的养护剂，使其得到充分的养护。⑤在混凝土结构中，应该有一些收缩缝。

3.4 荷载变形裂缝的防治

荷载变形裂缝应考虑以下预防措施：①上部结构施工前，必须加固软基。②模板强度和刚度适中，支护稳定，地基应力相对均匀。③浇筑混凝土时，地基不应直接浸水[4]。

4结束语

在隧道施工和运营过程中，由于设计方案、施工操作不规范、初期支护锚杆效果差、衬砌周围岩层结构变化、环境温差、地下水等因素的影响，容易引起衬砌结构应力的变化。当衬砌结构的拉应力大于极限应力时，衬砌表面会出现裂缝。为保证隧道结构和行车安全，必须做好日常维护工作，加强裂缝观测，及时掌握裂缝发展变化的趋势和规律，及时处理问题。本文介绍的工作在实际工程中取得了显著的效果，可供类似工程参考。

参考文献

[1] 申林.隧道渗水原因及处理技术探究[J].珠江水运，2018，（17）：82-83.

[2] 陆文鈺.隧道渗水原因及处理技术[J].中国高新技术企业，2018，（24）：101-102.

[3] 姜海燕，黄杰，刘志强.隧道裂缝成因及整治措施研究[J].公路交通科技（应用技术版），2018，10（6）：10-12.

[4] 胡皙.基于图像处理的隧道裂缝检测技术研究[D].北京：北京交通大学，2018.