隧道二衬裂缝原因研究和防治措施

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1、隧道二衬裂缝原因研究和防治措施　　摘要：在隧道的施工过程中，二衬混凝土裂缝成为了一种普遍存在的质量问题，若不加以控制，可能会对隧道二衬防护体系造成一定的破坏。文章通过对隧道裂缝的产生进行了原因分析，提出了二衬裂缝治理和预防措施。关键词：隧道施工二衬混凝土裂缝原因分析防治措施中图分类号：U45文献标识码：A随着隧道施工技术的提高，隧道工程在新建公路和铁路工程中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,其普遍存在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,控制和减少混凝土裂缝。本文通过对金温扩

2、能改造工程汤村隧道、白阳岭隧道的二衬裂缝进行产状和相关数据进行统计，分析了汤村隧道、白阳岭隧道二衬裂缝产生的原因,提出了缓解裂缝产生的措施,并介绍了几种常见的裂缝治理方法。1、裂缝现状1.1裂缝发育段施工环境及混凝土的有关参数根据试验室现场测定：洞内环境温度25～35℃,相对湿度在63%～64%。二衬为C35钢筋混凝土，坍落度16～20cm，水灰比0.4左右。101.2裂缝的表现形式经过对汤村隧道、白阳岭隧道已完衬砌的统计,汤村隧道进口二衬完成425m，裂缝26条（右侧12条、左侧14条），均发育在距洞口200m的范围内；白阳岭隧道二衬完成221m，裂缝12条（右

3、侧7条、左侧5条），均发育在距洞口120m的范围内。1.3裂缝实测数据统计1）汤村隧道进口二衬裂缝均发育在距洞口200m的范围内；白阳岭隧道二衬裂缝均发育在距洞口120m的范围内。2）裂缝所处的二衬混凝土浇筑时间多在7～10月份，该段时间为高温季节。3）按照裂缝水平角统计：汤村隧道0～45°1条，占总数的3.85%；46～90°25条，占总数的96.15%，其中60～90°23条，占总数的88.46%；白阳岭隧道0～45°0条，占总数的0%；46～90°12条，占总数的100%，且都在60°以上。4）按照裂缝发育部位统计：汤村隧道自仰拱施工缝处开始发育25条，占总

4、数的96.15%；自其它位置开始发育1条，占总数的3.85%；白阳岭隧道自仰拱施工缝处开始发育12条，占总数的100%。105）按照裂缝距二衬施工缝距离统计：汤村隧道0≤D＜2m，1条，占总数的3.85%；2≤D＜4m，19条，占总数的73.08%；4≤D＜6m，6条，占总数的23.08%。白阳岭隧道0≤D＜2m，0条，占总数的0%；2≤D＜4m，7条，占总数的58.33%；4≤D＜6m，5条，占总数的41.67%。裂缝统计一览表角度统计开裂起始部位至二衬施工缝距离0～45°46～90°60～90°仰拱施工缝其他0≤D＜2m2≤D＜4m4≤D＜6m汤村隧道数量12

5、5232511196总数262626比例3.85%96.15%88.46%96.15%3.8%3.8%73.1%23.1%白阳岭隧道数量01212120075总数121212比例0%100%100%100%0%0%51.33%48.67%2、裂缝力学分析汤村、白阳岭隧道现场统计裂缝38条，水平夹角平均为78.75°，距二衬施工缝平均距离3.6m，裂缝平均长度3.2m，以平均值进行力学分析，应力分解如下图：图中F为二衬裂缝法线方向的拉力，即造成二衬裂缝的应力，F1为水平分力，F2为竖直分力。10F1=F*sin78.75°=0.9808FF2=F*cos78.75°

6、=0.1951F通过水平分力与竖直分力对比可发现，F1远大于F2,即水平分力远大于竖直分力。说明隧道裂缝主要由水平方向的应力造成。3、裂缝成因分析裂缝描述：汤村隧道、白阳岭隧道二衬裂缝97.37%都是自仰拱施工缝处开裂，沿竖向60～90°范围内向上发育，一般在2～4米内逐渐闭合，整体呈现下大上小的形态。根据现场数据统计和力学分析判断，裂缝是在二衬底部与仰拱结合处，在仰拱施工缝处受拉后开始张开。结合汤村隧道和白阳岭隧道裂缝产状统计和力学分析，我们认为裂缝的产生存在内因和外因，裂缝可在其单独作用或共同作用下产生。混凝土裂缝产生的内因是混凝土在等强过程中收缩引起的内部应

7、力，外因主要时养护环境和外部扰动。养护环境包括温度和湿度，外部扰动包括爆破震动和重型车辆扰动等。下面就裂缝产生的内、外因作用机理进行原因分析：3.1混凝土收缩对裂缝产生的影响3.1.1混凝土收缩10混凝土浇筑后，在强度上升过程中会因水泥水化作用造成自发收缩、混凝土内部水蒸发造成的干燥收缩等体积收缩，理想状态下混凝土会由四周向中间的移动，如图所示：混凝土收缩时，四周的混凝土必然受到拉应力的作用，其应力应与收缩距离成正比，故两侧应力最大，中间逐渐变小。考虑重力作用，其混凝土内部因收缩引起的应力分布为：3.1.2收缩时应力最大位置分析在实际施工过程中，二衬混凝土在等强时

8、其一端或两