关于隧道二衬裂缝缺陷及其处理对策的研究

江佑勤

（中铁十二局集团国际工程有限公司，天津 300308）

0 引言

隧道二衬裂缝病害问题，是日常山岭公路隧道工程建设中，极为常见工程建设病害类型。公路工程隧道二衬裂缝病害出现，将会直接导致隧道衬砌渗漏水，对钢筋结构和衬砌结构强度和稳定性，造成不可挽回危害和损失。在隧道二衬裂缝病害持续性侵蚀下会形成恶性循环，加速对公路工程隧道衬砌体机构的破坏。本文旨在剖析隧道二衬裂缝缺陷及成因，探讨隧道二衬裂缝处理对策，仅供参考。

1 公路工程隧道二衬裂缝缺陷类型

在公路工程隧道施工建设过程中，受到地质结构、气候环境、水文条件、施工工艺技术等多方面因素影响，往往会出现公路工程隧道二衬裂缝缺陷现象。隧道二衬裂缝缺陷问题，会对钢筋结构和衬砌结构的强度和稳定性，带来直接性的影响。纵观各地区隧道二衬裂缝缺陷现象，根据裂缝缺陷严重和危害程度，可以分为微观裂缝缺陷和宏观裂缝缺陷等两大类。首先，所谓的微观裂缝，所产生的裂缝位置，一般位于公路工程隧道二衬骨科和水泥结合面上，这个位置是产生微观裂缝最多的地方。此外在水泥浆浇筑中也会出现裂缝现象[1]。无论哪个位置的微观裂缝，都会对公路工程隧道二衬构件的强度、结构韧性、弹性塑造性等，产生一定程度的损害和影响。其次，所谓的宏观裂缝，其产生的原因，相比于微观裂缝要复杂得多。受到施工材质、施工技术、施工工艺、外在环境、内在环境、工程设计、后期养护等多方面影响，都会导致宏观裂缝现象的产生。与微观裂缝不同，宏观裂缝出现的频率要低，但是对于公路工程隧道二衬结构损坏程度，对于公路工程结构内部构造危害，对于公路隧道工程整体安全性、稳固性和韧性，都会有很大的危害性影响，其严重程度和危害程度一旦实现，将会是不可挽回的。公路工程隧道二衬裂缝缺陷如图1 所示。

图1 公路工程隧道二衬裂缝缺陷

2 公路工程隧道二衬裂缝处理的价值

在日常公路工程建设中，不可避免会遇到崇山峻岭等特殊地形，开凿隧道工程成为公路工程建设的必然途径。在隧道工程结构设计与施工中，二次衬砌结构施工是重要组成部分。一旦二次衬砌结构工程出现裂缝问题，将会直接导致隧道工程出现渗水，甚至会对隧道结构体中的防排水、外观、受力等方面，造成严重性的毁坏和破坏。二次衬砌结构工程出现裂缝，主要是由于衬砌体结构开裂、衬砌体结构变形、衬砌体结构错台而导致的[2]。对于二次衬砌结构裂缝问题，对其进行裂缝修复难度极大。如果不及时进行修补和修护，会直接导致其他连锁反应。例如，直接导致其他工程结构环节出现问题，如照明损坏、通风损坏等，造成隧道工程衬砌结构出现失稳，严重会影响到公路工程建设的安全性和后期交付使用便捷性。从各地区隧道工程建设中进行汇总发现，二次衬砌结构工程出现裂缝，已经成为隧道工程建设中的通病现象，更是之前、现今乃至以后隧道工程建设中的难点和痛点。新时期新背景下，加强对二次衬砌结构工程裂缝问题的研究，有着重要的现实意义和时代价值。面对着当今隧道工程建设中，出现的衬砌结构出现裂缝现象，需要各工程建设相关单位，要随时对衬砌结构工程裂缝问题进行深化研究，采取各种措施从整体上控制好安全风险，全面提高隧道工程建设安全性和稳固性，为广大群众提供良好的安全、便捷出行环境。

3 公路工程隧道二衬裂缝缺陷成因

在日常公路工程隧道施工中，隧道二衬裂缝缺陷问题极为常见。隧道二衬裂缝缺陷问题的出现，会受到多种因素干扰和影响。整体而言，公路工程隧道二衬裂缝缺陷成因，主要体现在如下5 个方面。

（1）地质环境受力影响。公路工程隧道施工，与附近地质环境和气候条件紧密相连。随着隧道工程的不断掘进，会使得岩体内力发生方向和应力变化。隧道原有岩体内力出现变化时，一旦二衬混凝土自身承受力小于内力变化，则很容易产生相应裂缝现象[3]。

（2）水泥等原材料影响。公路隧道工程建设施工中，原材料品质可谓是重要的工程质量保障。一旦水泥等原材料标准不合格、使用不规范，会使得混凝土内应力出现过大现象，直接导致混凝土强度降低。

（3）混凝土内部应力出现问题。混凝土应力问题出现，也是导致隧道二衬裂缝现象的重要因素。混凝土应力问题，主要受到混凝土收缩应力及水分蒸发的影响。对于混凝土水分的蒸发，往往是由于对于温度的控制不当造成的。在隧道工程建设初期，混凝土内部会出现大量的热，但混凝土本身表面材质，会阻碍大量热量的蒸发，使得混凝土内外的温差过大。随着混凝土不断浇筑，浇筑过程中水化作用，会使得混凝土内部温度升高，导致混凝土出现快速收缩或者快速膨胀。正是在这种不断的快速收缩和快速膨胀中，使得混凝土拉应力不断强化，长期以往慢慢会出现裂缝，进而影响到隧道工程框架结构。

（4）隧道工程图纸设计审核不严谨[4]。在日常隧道工程建设施工中，施工单位往往是按照隧道工程图纸进行施工的。然而，如果勘察及设计单位，在隧道工程图纸设计方面存在漏洞，或者隧道工程图纸设计与实际现场需求不吻合，会使得隧道工程施工出现偏差，也会造成隧道二衬裂缝问题出现。

（5）公路工程隧道二衬施工工艺不适宜。不同的地区、不同的地质、不同的环境，对于公路工程隧道二衬的工艺要求不同。部分工程建设施工单位，对于施工工艺要求不严谨，对于工艺施工技术标准不规范，也会随着隧道工程建设与挖掘，出现各种裂缝现象[5]。

4 公路工程隧道二衬裂缝处理对策

4.1 工程建设前期做好隧道的环境勘测设计

在进行公路工程隧道施工建设前，相关勘察设计人员，要提前对隧道工程附近地质结构、水文气候变化、温度湿度情况等自然环境进行实地勘察，得出具有科学性、合理性和精准性的信息数据，以便为隧道工程建设提供精准的参数。针对不同的地质结构和气候环境，要采取不同的隧道工程建设布局。绝对不能针对不同地质条件进行生搬硬套，不能千篇一律采取同一款隧道工程设计方式。一旦在隧道工程建设施工过程中，发现了地质环境变化，或者发现地质结构勘察与设计资料不吻合情况，要根据实际勘察地质结构，以及具体施工工艺进行隧道工程设计变更。要积极做到因地制宜，迎合本地区、本项目、本地质条件实际需求[6]。

4.2 严格落实公路隧道工程图纸设计审核工作

在进行公路隧道工程建设施工之前，相关单位和人员，要对公路隧道工程设计图纸进行审核。一旦发现公路隧道工程图纸设计存在问题，则需要对工程施工工期进行延期，不能因为赶进度浪费施工时间造成巨大的损失。公路隧道工程设计单位和勘察单位施工单位一起，进行公路隧道工程设计图纸交接。要提前对公路隧道工程图纸进行认真审核，及时发现公路隧道工程图纸存在的问题和漏洞。对于发现的公路隧道工程图纸设计问题，或发现图纸设计与现场实际不符，则需要及时对公路隧道工程图纸进行调整，保证公路隧道工程图纸与实际需求切合。

4.3 严格控制公路隧道工程施工材料品质

在公路隧道工程建设施工中，原材料品质可谓是重要的工程质量保障要素。针对公路工程隧道二衬裂缝缺陷问题，相关工程建设施工单位，要对原材料进行严格审查和把关。尤其是针对原材料中的核心成分，如水泥材料、碎石子、砂子等材料，精细化进行品质甄选和真伪辨别。首先，要想减少公路工程隧道二衬裂缝缺陷问题，要尽量将水泥材料的用量控制在350kg/m3范围内。尽量选择同批次的水泥，不要将不同批次水泥进行混合使用[7]。其次，要积极做好碎石材料的筛选和控制。尽量选择较大颗粒的碎石材料，尽可能将碎石材料的直径控制在5.0~30mm。碎石子材料的含泥量要小于1%。碎石材料中的针片状颗粒含量，要尽量小于15%。根据不同隧道工程建设项目需求，选择不同配级的砂子。绝大多数的隧道工程建设项目，往往选择良好的中砂，其细度模数控制在2.3~3.0。其他物质含量，硫化物要控制在0.5%以下，氯化物要控制在0.02%以下。隧道工程建设施工中，为保障隧道二衬裂缝缺陷，在选择水体时要尽量选用饮用水。如若选择其他水，要保证pH大于4 方可。

4.4 加强公路隧道工程先进施工技术的应用

降低公路工程隧道二衬裂缝缺陷问题的出现频率，要加强公路隧道工程先进施工技术工艺应用，为隧道二衬裂缝缺陷的避免，奠定出良好的技术条件和技术保障。在进行隧道工程衬砌施工时，要严格把控好衬砌施工时间，要在初期支护变形基本稳定时，方可进行施工建设。如果遇到工程围岩结构变形较大时，则需要提前进行二次衬砌结构处理，对衬砌结构和支护结构进行巩固和加强。与此同时，施工建设单位还要提高钻眼水平，及时对钻爆参数进行积极优化，提高光面爆破的实际处理效果。要提前做好隧道工程开挖断面的检测工作，避免出现欠挖和超挖现象，科学合理进行隧道工程开挖品质控制[8]。另一方面，工程建设单位要从思想上认识到，混凝土材料优劣也是导致隧道二衬裂缝缺陷的重要原因。为此，施工单位要严格做好混凝土材质的甄选，严格按照科学化合理化的比例，进行施工材料配比计量，保证每个工程建设环节中，施工材料添加配置的合理性。对于混凝土材料的运输，也要注意保持连续性转动，保证好混凝土结构的良好和易性，这样同样可以很好的降低隧道二衬裂缝缺陷发生概率，提高隧道工程建设品质[9]。

4.5 加强公路隧道工程全过程施工管理工作

减少公路工程隧道二衬裂缝缺陷问题，相关隧道工程建设单位，要加强公路隧道工程全过程施工管理工作。例如，在前期隧道工程开挖，进行火药爆破时，要合理利用和使用炸药量，减少爆破对隧道工程围岩的破坏，避免围岩出现结构性变化。隧道工程爆破以后，要及时进行隧道开挖，要严格控制欠挖、合理控制超挖。在开挖过程中，尤其要注重初期支护，严格控制好平顺度和二衬厚度。与此同时，隧道工程二次衬砌使用的模板，其长度不要超过9m，来讲减少混凝土内部收缩能力。对于骨灰比和水灰比，要进行精准化和科学化试验对比后方可投入使用。而在进行二次衬砌拆模操作时，要保证混凝土强度达到8MPa，并且尽量减少二次衬砌拆模操作，对混凝土结构的扰动。当二次衬砌完成浇筑以后，施工人员要及时做好混凝土养护，并随时观察混凝土温度变化，避免出现由于混凝土温度变化过大，而导致混凝土拉应力过大出现裂缝缺陷问题的出现[10]。

5 结语

综上所述，伴随着社会主义市场经济的快速发展，道路交通工程建设需求越发旺盛。在公路隧道施工过程中，要对隧道洞口及明洞工程施工技术、钻爆施工技术、错杆施工技术、混凝土喷射施工技术等进行灵活运用.并通过对设计图纸进行认真审核、对施工工艺进行改进、加强施工安全控制等策略加强施工控制，有效保障公路隧道施工质量和施工安全。现代化公路工程隧道建设过程中，要提高公路工程建设技术水准和施工品质，尽可能减少二衬混凝土裂缝缺陷的出现。