铁路隧道衬砌裂缝成因及防治

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1、铁路隧道衬砌裂缝成因及防治新建渝利铁路土建4标长洪岭隧道进口二O一O年九月隧道病害定义：隧道病害是指隧道施工及运营过程中出现的渗漏水、裂缝、表面腐蚀等。隧道病害分类：隧道病害分为表面病害及非表面病害。表面病害即指肉眼可见的隧道病害，包括隧道衬砌开裂、严重错台及渗漏水等。非表面病害一般包括衬砌厚度不够，强度未达到设计标准及衬砌背后空洞等。一、表面病害衬砌破损衬砌破损主要有衬砌变形、衬砌移动和衬砌开裂三种类型。衬砌变形是指隧道的横向变形及纵向变形。其中横向变形是主要变形，是指衬砌受围岩应力的作用引起的拱轴形状的改变，

2、其结果是造成隧道开裂，严重的可能导致部分衬砌侵入限界，甚至造成隧道的坍塌。隧道移动是指衬砌的整体或其中的一部分出现转动（倾斜）、平移、上抬、（或下沉）等变化，见下附图。图1、隧道衬砌纵向移动基本状态图2、隧道衬砌横向移动基本状态图3、序上表隧道开裂是指衬砌表面出现裂缝，包括张裂、压溃、错台等三种状态。隧道衬砌变形及移动目前只在极少数隧道中出现，这里不做详解，我们只就隧道常见的病害隧道开裂导致的裂缝进行详细分析。1、裂缝的类型：隧道衬砌混凝土裂缝的主要类型有以下几种：干缩裂缝、温度裂缝、外部作用产生的裂缝、施工缝处

3、理不当引起的接茬缝等。1.1干缩裂缝：衬砌混凝土在硬化的过程中水分逐渐蒸发散失，使水泥石中的凝结胶体干燥收缩产生变形，由于受到围岩和模板的约束，变形产生应力，当应力值超过混凝土的抗拉强度时，就会出现干缩裂缝。干缩裂缝多为表面性的，走向没有规律。影响混凝土干缩裂缝的因素主要有：水泥品种、用量及水灰比，骨料的大小和级配，外加剂品种和掺量。1.2温度裂缝：水泥水化过程中产生大量的热量，在混凝土内部和表面间形成温度梯度而产生应力，当温度应力超过混凝土内外的约束力时，就会产生温度裂缝。裂缝宽度冬季较宽，夏季较窄。温度裂缝的

4、产生与二次衬砌混凝土的厚度及水泥的品种、用量有关。1.3荷载变形裂缝仰拱和边墙基础的虚碴未清理干净，浇筑混凝土后，基底产生不均匀沉降；模板台车或堵头板没有固定牢固以及过早脱模，或脱模时混凝土受到较大的外力撞击等都容易产生变形裂缝，荷载变形裂缝在隧道衬砌混凝土冰海中占有的比例逐年增加，必须引起广大施工人员的高度重视。1.3施工缝（接茬缝）施工过程中由于停电、机械故障等原因迫使混凝土浇筑中断时间超过混凝土的初凝时间，继续浇筑混凝土时，原有的混凝土表面没有进行凿毛处理，或重新开始浇筑后没有铺水泥砂浆垫层，就会在原混凝土

5、表面浇筑混凝土，致使新旧混凝土接茬间出现裂缝。2、裂缝形成的原因分析裂缝形成的原因比较复杂，往往是多种不利因素综合作用的结果。据有关统计，施工不规范造成的混凝土裂缝占80%左右，材料质量差或配合比不合理产生的裂缝在15%左右设计不当引起的裂缝占5%。2.1设计原因由于近年来国家基础建设投资规模大，工期要求紧，部分勘察设计单位没有深入开展地质勘探工作，隧道围岩类别评价及支护结构设计缺乏科学依据，与实际施工存在一定的偏差，这是导致隧道施工质量的隐患。2.2施工工艺或现场操作不规范a、隧道开挖成形差，衬砌混凝土厚度不均

6、匀；欠挖或初期支护侵入衬砌限界，造成混凝土厚度不足，个别隧道衬砌混凝土背后存在脱空现象。b、监控量测不规范，初期支护收敛不稳定即开始施工二次衬砌，造成二次衬砌超设计荷载承受围岩压力。c、混凝土搅拌时随意性大，没有严格按照施工配合比配料，在混凝土运输及泵送过程中加水现象严重。d、采用整体式钢模板台车施工，混凝土浇筑过程中振捣不均匀或漏振，混凝土均质性差。e、过于追求施工进度，提前脱模时间，使低强度的混凝土过早的承受荷载，破坏了混凝土的结构，脱模后养护不规范。f、夏季施工时砂、石料露天堆放，无切实有效的降温措施，混凝

7、土入模温度过高，冬季施工时采取的防寒保温措施不力。2.3原材料质量差。混水泥品种选择不当，安定性不良，不同批次的水泥混用。碎石、砂级配差，碎石中石粉含量大，针、片状物过多，都会影响水泥与骨料的胶结。3、衬砌混凝土裂缝的治理混凝土作为多组材料组成脆性材料，裂缝的存在是客观的，作为施工单位必须加强混凝土的施工管理，避免和减少混凝土裂缝的产生。对于出现的裂缝，应认真分析原因，分清是有害裂缝还是无害裂缝，并对有害裂缝进行处理,防止裂缝继续发展,影响衬砌结构的稳定。3.1细微裂缝隧道衬砌混凝土表面经常出现一些没有扩展性的细

8、微裂缝（裂缝宽度小于0.05mm），这种裂缝是稳定的，一般可以自愈，不会影响结构的使用和耐久性。3.2贯通性裂缝。贯通性裂缝的危害较大，必须采用有效的治理办法。具体为沿裂缝的方向凿成宽5cm，深3cm的V行槽，在槽内骑缝每隔0.5m钻一孔，孔深为衬砌厚度的1/2或1/3，一般不少于15cm，并不得穿透衬砌以防跑浆。用清水冲洗干净槽内的杂物及粉尘，在孔内插入φ10的压浆管进