隧道衬砌裂缝的分析与整治

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1、隧道衬砌裂缝的分析与整治第二工程有限公司一隧张铁成关键词：衬砌裂缝分析整治摘要：本文阐述了隧道衬砌裂缝成因种类、成因判断及针对不同裂缝的修补技术，对今后类似工程具有借鉴性。一、裂缝的危害裂缝是隧道衬砌最常见的病害之一。没有裂缝的衬砌是极少的。衬砌裂缝往往是多种因素共同作用的结果，其対衬砌的危害程度也不一，严重的裂缝不仅危害衬砌的整体性和稳定性，还会引起其它病害的发生，如渗漏、冻融溶蚀以及钢筋锈蚀等。这些病害与裂缝形成恶性循环，对衬砌的美观性及耐久性都会产生影响。二、裂缝的分类1、裂缝可分为：a.按裂缝深度可分为表面裂缝，深层裂缝和

2、贯穿裂缝。b、按裂缝宽开度（包括长度和宽度）变化可分为死缝（裂缝长度宽度不再变化）和活缝（其长度和宽度随外界环境变化而变化）。三、裂缝成因种类a、温度裂缝混凝土浇筑后（体积较大时）水泥水化热使内部温度升高，而周围环境温度相対较低，因此外部碇开始降温，在降温过程中碗发生收缩，在内部碗（不降温、不收缩）的约束下，当降温收缩变形超过了碗的极限拉伸变形时，確容易发生裂缝。我们把这种裂缝称为温度裂缝。为了减少温度裂缝的发生，首先在建筑材料上做文章。一般可选用水化放热慢，放热量低的矿磴，粉煤灰和火山灰磴硅酸盐水泥，同时在施工过程中还要采収温控

3、措施。b、收缩裂缝碓在空气屮硬结时体积会缩小，这种现象叫收缩，碗收缩变形与徐变变形不一样。它是一种非受力变形，收缩变形可分为凝缩和干缩，凝缩是指水泥的膨胀性水化物在栓凝结过程中体积逐渐缩小。而干缩是指未与水泥水化的自由水在碗硬结过程挥发掉而引起的体积变化。凝缩裂缝主要发生在施工接缝处，这是因为两个衬砌单元在时间上有个差，而且这两个单元在硬结过程中都有向各自屮心收缩的趋势，这使得在施工接缝处的碗受到拉力的作用。施工接缝是靠水泥浆的粘结作用而使两个单元体连成一体的界面，该处的抗拉强度要低于每个单元体内部的抗拉强度，这样在两个单元体收缩

4、变形能的作用下在衬砌接缝处就出现了环向裂缝。我们在隧道施工中经常会看到这种裂缝，裂缝形成示意图如下：►J►V—一叶单元体a而干缩裂缝则在栓内部产生微小裂缝。这是因为栓屮的砂和碎石不收缩，水泥浆则要收缩，这样在水泥浆与碎石接触血上会产生拉应力，如果这种拉应力大于水泥浆与碎石接触面处的抗拉极限时就会产生裂缝，另外干缩时蒸发掉的自由水会在妊内部留下毛细孔洞，在有水段这些裂缝和毛细孔洞会造成栓渗漏。这也是不容忽视的病害，所以在施工中我们一定要限制水灰比和水泥用量，水灰比一般不宜超过0.6,选择合理的骨料级配,加强振捣和养护，充分认识磴收缩

5、的特性，以减少收缩给衬砌带来的不利影响。c、钢筋锈蚀裂缝磴中含有大量的Ca（0II）2,它是一种碱性物质。所谓的炭化就是指碇中的Ca（01I）2吸收空气屮的C02而变成CaC0：5的现象，从而屮和了钢筋表面的碱性保护膜，使钢筋发生锈蚀反应。钢筋碱性保护膜被屮和后，在某些条件下（如保护层厚度不够，栓保护层破损等）与水和空气中的C02发生反应。其原理同钢铁置于空气中在雨水滋润下发生反应是同样的，其锈蚀产物Fe（OH）3的体积将要膨胀，从而对周围姓产生膨胀应力，这种裂缝被称为钢筋蚀裂缝，这种裂缝一般都是沿着钢筋形成顺筋裂缝。d碱骨料反应

6、是指水泥中的碱性物质（Na20.K20）与骨料屮的活性S102发生化学反应,在骨料表面形成复杂的碱性硅酸凝胶，这种物质在有水条件下体积膨胀3倍以上，从而在殓内产生比较大的膨胀作用。当这种膨胀应变超过了殓的抗拉极限应变吋，就会产生裂缝。它的分布和形貌与钢筋有一定的关系。当在无筋限制时，常出现网状裂缝；在有筋处，常出现顺筋裂缝。e、其它裂缝包括建筑物受超载作用时产生的裂缝，基础不均匀沉降裂缝，还有在施工中由于振动过大会使初凝的碗11!现裂缝。a.裂缝调查裂缝的调查是判断裂缝成因及决定补强前所必须进行的。裂缝调查是指查裂缝的长度、宽度、

7、走向、形状、深度、缝内是否有异物，裂缝是否贯通，是否有发展等，并绘制位置图（包括里程）平立面图，裂缝末端位置及状态。（一）裂缝宽度：裂缝宽度是指在碗表面测得的与裂缝垂直方向的宽度，调查裂缝宽口出现起到现在是否发展，是否随外界条件的变化而有规律的变化（如季节交替、温湿度变化等）。为测定裂缝变化可在裂缝上抹儿处刚性薄层以观察裂缝宽度是否变化，用游标卡尺测定变化多少，持续观察并反复以上操作，同吋做出详细记录。（二）裂缝走向裂缝并非全都是全方位发展的，而是有路径可查，裂缝的走向暗示了应力的方向，也就有了分析裂缝成因的线索，裂缝走向很容易观

8、察，一般是指裂缝由宽变细的方向。（三）裂缝长度根据裂缝的长度可大致判断开裂是由局部原因引起的，还是由较广泛围原因引起的。我们施工的毛角堕隧道出现了几条纵向裂缝。经过数月的跟踪观察，认为该缝为死缝。又调查施工时的记录，认为施工配合比正常，浇筑过程正常