浅谈公路隧道衬砌裂缝成因及管理措施

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1、浅谈公路隧道衬砌裂缝成因及管理措施摘要：在山岭隧道施工中，二次衬砌混凝土裂缝成为带有一定普遍性的质量问题，本文介绍了公路隧道衬砌裂缝基本形态和裂缝形成的原因，提出了具体的防治措施，对提高混凝土衬砌施工水平有借鉴意义。　　关键词：隧道衬砌裂缝成因防治措施　　　　随着国民经济的发展，各地区新建公(铁)路越来越多，隧道工程所占的比例逐步增大。隧道二次衬砌施工普遍采用整体式钢模板台车、泵送混凝土施工工艺，但混凝土硬化过程中产生的裂缝不仅影响了美观，还给工程质量留下了隐患。施工中必须采取合理的工程技术措施，控制和减少

2、混凝土中裂缝的数量和宽度。　　一、公路隧道衬砌裂缝基本形态　　1、剪切裂缝。主要为拱腰处衬砌混凝土受剪切应力作用而开裂，甚至出现错位，呈纵向、斜线或x型交叉分布。剪切裂缝主要是由于偏压、围岩的承压力不足、纵向沉降差和其它施工因素引起的。　　2、拉裂缝。由于隧道衬砌混凝土的干缩、热胀冷缩和衬砌外侧围岩阻碍了衬砌的自由胀缩，在衬砌内部产生温度应力。混凝土抗拉强度远远低于抗压强度，故常能抵抗升温时产生的压应力，而难以抵抗降温时产生的拉应力。一般混凝土所能承受的降温只有7一l0℃，都可能在隧道衬砌内产生环向和纵向裂

3、缝。这些裂缝不仅影响隧道衬砌的受力，而且是隧道渗漏水的通道。　　3、弯曲受压开裂：主要为拱顶处衬砌混凝土受压开裂。由于衬砌两侧受压，拱顶上升，衬砌内侧受压产生劈裂，外侧受拉产生“V”字形拉裂缝，当两者进一步发展时产生贯通裂缝，使裂面处于不稳定状态。　　二、公路隧道衬砌裂缝形成的原因　　1、设计粗糙，结构形式与受力不协调　　由于土质围岩组成状态的不同，导致洞室周围各处受力状态的不同，而现在的设计却存在着设计粗糙、结构形式单一，盲目类比不加深究的现象。从土质隧道的病害情况看，公路隧道的病害比铁路隧道的病害少，病

4、害的程度也比较轻。其中很重要的原因是，公路隧道的断面形式在受力方面比铁路隧道的断面合理。公路隧道的断面一般采用三心圆或割圆，而铁路隧道的断面一般采用马蹄形断面。三心圆或割圆的断面形式在围岩压力的作用下压力拱轴线一般比较接近于断面轴线，而马蹄形的断面在围岩压力作用下的压力拱轴线与衬砌断面的轴线相差较大，由此就会在衬砌断面上产生很大的附加应力。　　2、施工工艺或现场操作不规范。一是隧道开挖成型差，衬砌混凝土厚度严重不均匀；欠挖或初期支护侵入衬砌限界，造成衬砌混凝土厚度不足。个别隧道衬砌混凝土背后存在脱空现象。二

5、四未开展监控量测工作，仅凭经验来确定二次衬砌的施作时间，安全可靠性差，造成二次衬砌超设计荷载承受围岩压力。三是混凝土生产时原材料计量误差大，尤其外加剂的掺加随意性大，没有根据砂、石料的实际含水率及时调整施工用水量，造成混凝土水灰比增大。四是盲目追求施工进度，随意提前脱模时间，使低强度混凝土过量承受荷载，破坏了混凝土结构。脱模后没有进行混凝土的潮湿养护。五是夏季施工时砂、石料露天堆放，无切实有效的降温措施，混凝土入模温度高。冬期施工时采取的防寒保温措施不力。　　3、原材料质量差、配合比设计不合理。一是水泥品种

6、选择不当，安定性不良，不同批次的水泥混用。碎石、砂级配差，含泥量超标，碎石中石粉含量大，针、片状物过多，影响了水泥与骨料的胶结。二是进行配合比设计时，忽视水泥用量增多对混凝土品质的影响，错误认为水泥用量越多，混凝土强度越高。对掺合料和外加剂的选用缺乏专业技术人员的指导，往往达不到预期的效果。　　4、施工管理方面不善，工程质量不高　　施工过程的管理未严格按国家的有关规范规程办理，具体表现在混凝土配合比达不到强度要求；施工振捣不密实导致衬砌中有蜂窝使混凝土强度降低；坍方处理不当衬砌背后留有孔洞；超挖回填不密实、

7、欠挖不修整导致的衬砌受力与设计不符；背弃新奥法思想，在初衬变形未收敛的情况下施做二衬；拆模时间过早导致衬砌早期强度不足；冬季施工管理不善导致混凝土达不到强度要求；施工用水管理不善，导致基底被水浸泡，使衬砌产生不均匀沉降等。　　三、预防公路隧道混凝土衬砌裂缝的措施　　1、提高设计精度。加强工程前期地质工作，为设计提供详尽的工程地质、水文地质勘探资料，提高设计的质量。　　2、把好材料进场关，严格控制原材料的质量和技术标准一是把好水泥关。施工现场多使用普通硅酸盐水泥，但应尽量减少单位水泥用量。不同品牌、不同规格、

8、不同批次的水泥不能混用。二是把好碎石关。根据泵送管路的内径，尽可能选用较大粒径的碎石。严格控制含泥量≤1％，针、片状物含量≤15％，粒径以5～31.5mm为宜，最大不超过40mln。三是把好砂关。采用级配良好的中砂，细度模数应为3.0～2.3，粒径小于0.315mm的颗粒含量所占比例宜为15～20％，严格控制含泥量在3％以内。为方便混凝土的运输、泵送和浇筑，砂率取35％～45％。四是把好水关。最好选用饮用水。当采