浅议隧道二次衬砌砼裂缝原因分析和治理措施

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1、浅议隧道二次衬砌砼裂缝原因分析和治理措施摘要：主要介绍隧道二次衬砌裂缝产生原因和防治措施的技术要点及对策。　　关键词：隧道衬砌裂缝防治　　　　隧道工程施工完工后二次衬砌均会有不同程度的纵横裂缝，产生裂缝的原因、二次衬砌裂缝治理措施，是值得广大技术人员探讨和研究的。　　1隧道裂缝状况　　目前隧道施工均按新奥法施工，开挖后及时支护，加强监控测量，确定围岩变形基本稳定后进行衬砌浇筑。拆模后不久发现隧道二次衬砌出现多条裂缝。裂缝主要分布在拱顶和边墙，拱脚较少；大部分裂缝为水平向，少量为斜裂和竖向裂缝（不包括环向施工缝处开裂

2、）。裂缝长度不等，宽度0.7～O.15mm，深度11.8～56.6mm。　　2衬砌受力分析　　在按新奥法修建的隧道中，围岩是承载结构的主体，锚喷支护仅承受部分松散荷载和围岩形变压力。在Ⅳ、V类围岩中.衬砌为安全储备，并承受部分流变荷载、地震力等，不承受地层荷载和水压力；在Ⅱ、Ⅲ类围岩中，衬砌除承受部分流变荷载、地震力外.还承受部分围岩形变压力（围岩变形未稳定）。按隧道施工技术规范要求，衬砌的施工均在围岩变形稳定后进行，并且施工排水设施完善，排水状况良好，衬砌主要承受自重及围岩弹性抗力。衬砌拱部及边墙的内表面弯拉应力

3、较大，该处容易产生弯拉裂缝。　　3裂缝成因分析　　3.1受力条件不利因素的影响　　隧道衬砌开裂的因素很多.从受力的角度分析.可能有以下几种原因：　　（1）拱圈不均匀下沉.隧道仰拱地基不均匀沉降，以及设计依据的围岩类型与实际围岩不符，以致造成衬砌断面不适应受力的需要。　　（2）光面爆破不够完善，局部欠挖，衬砌厚度不均匀，以致断　　面局部应力过大。　　（3）隧道偏压，受力不均匀，造成局部开裂。　　（4）混凝土强度还未形成.就去掉支撑或拆模板.使衬砌混凝土过早受力，造成衬砌开裂。隧道衬砌出现裂缝段拆模时砼龄期均≤12h，

4、后经试验类比实测，拆模时砼强度只有1.1MPa，小于《公路隧道施工技术规范》要求的2.5MPa，难以达到砼自身抗拉要求，致使隧道二次衬砌拱部和边墙砼受自重作用而产生水平向的弯拉裂缝。拱顶弯矩比拱脚大，故拱顶裂缝多于拱脚。同时，由于模板的拆除，使得衬砌内侧变成了临空面，衬砌边墙由原来的部分受压结构变成同时承受弯压双重作用结构，最终边墙亦产生了水平裂缝。　　（5）施工中上拱超挖太多，灌注的衬砌混凝土与围岩不密贴，加之上部岩土坍落导致上拱混凝土损坏。　　3.2混凝土自收缩、温度、选材、配比等因素的影响　　随着大流动性混凝

5、土、泵送混凝土广泛的应用，原来易被忽视的“次要因素”逐渐成为导致混凝土衬砌开裂的主要因素。现对这些因素分析如下：　　（1）混凝上的收缩危害。混凝上收缩引起混凝土开裂.并导致地下结构渗水。混凝土收缩分为自收缩和干收缩，实验表明：当水灰比＜0.35时，混凝土自收缩和干收缩各占一半左右，但水灰比＞0.5时.混凝土自收缩作用不明显，其自收缩和干收缩相比可忽略不计。　　混凝土浇注后，特别是泵送、大流动性混凝土，早期含水量大，此时失水快，如果未及时养护，毛细管负压应迅速增加，因此此时混疑土的强度很低，很易达到混凝土极限压应力而

6、开裂。　　混凝土干燥收缩大小还与配合比有关：当水泥浆用量大，水灰比较高，砂率比较大，都会使混凝土收缩加大。　　（2）温度影响的增加。温度的影响主要分为二部分：一部分是环境温度影响，另一部分是混凝土内水泥水化热引起温度的影响。环境温度的影响。气温对于短隧道和中长隧道的洞口衬砌混凝土影响较大，特别是夏季施工混凝土，温度较高、冬季时混凝土冷收缩达到最大，再加上其他因素则可能造成衬砌开裂；水化热的影响，随着大流动性的泵送混凝土在隧道结构中的广泛应用.以及混凝土强度等级的提高，和习惯认为“强度等级越高安全度越大，就高不就低”

7、，均导致了混凝土中水泥用量增加，使水热化提高，散热集中。对于隧道衬砌厚度在50cm以上的情况，必须考虑水化热对混凝土衬砌的影响。　　（3）选材、配比的影响。在选材时一般考虑以“就地取材、降低成本”的原则，而水泥品种、细度、骨料品种均对混凝上收缩产生较大影响；在配合比方面，为了使混凝土拌合物在流动性提高的同时减少泌水、不分层离析，一般减少粗骨料最大颗粒，增加水泥用量，加大砂率，而未考虑对混凝土收缩的影响，这就在很大程度上加大混凝土衬砌开裂的可能性。　　（4）碱—骨料反应的影响。混凝土加水拌和后，水泥中的碱不断溶解，这

8、种碱液与活性骨料中的活性氧化硅起化学反应，析出胶状的碱一硅胶，从周围介质中吸水膨胀，其体积可增大到三倍，而使混凝土胀裂，其特点是裂缝中有白色沉淀的胶体，呈杂乱的“地图"状。　　4裂缝治理方案的提出　　技术人员应对裂缝进行观测，并对混凝土施工质量进行分析，找出产生裂缝的原因；然后根据裂缝的特点选择相应的施工工艺。　　4.1衬砌混凝土干裂缝治理　　首先应分析裂缝