衬砌开裂隧道的稳定性分析及治理技术
分析隧道二衬施工的裂缝原因分析及治理措施
分析隧道二衬施工的裂缝原因分析及治理措施作者：贺云来源：《科技探索》2012年第11期摘要：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。
本文结合多年的工作经验，主要介绍隧道二次衬砌裂缝产生原因和防治措施。
关键词：隧道施工裂缝原因治理措施1 隧道裂缝类型1.1 干缩裂缝混凝土在硬化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,纹理较细小,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 荷载变形裂缝地质原因或防水设施处理不当,围岩沉降产生荷载; 仰拱和边墙基础的虚碴未清理干净,混凝土浇筑后,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病害中占有的比例逐年增大,已经引起了广大工程技术人员的重视。
1.4 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,原有的混凝土基础表面没有进行凿毛处理,或者凿毛后没有用水冲洗干净,也没有铺水泥砂浆垫层,就在原混凝土表面浇筑混凝土,致使新旧混凝土接茬间出现裂缝。
2 裂缝成因分析2.1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。
公路隧道衬砌裂缝成因与处治技术分析
公路隧道衬砌裂缝成因与处治技术分析发布时间：2022-09-30T07:27:39.055Z 来源：《工程管理前沿》2022年第11期作者：王桂睿[导读] 混凝土结构产生开裂是难以避免的王桂睿中国华冶科工集团有限公司四川分公司，四川成都 641400摘要：混凝土结构产生开裂是难以避免的，宏观的来看，混凝土结构出现裂缝是一种可以接受的材料特征，只要采用科学有效的手段将裂缝控制在允许范围内，对隧道工程现场来讲就具有较大的现实意义及经济技术意义。
关键词：公路隧道；衬砌裂缝；成因分析；处治技术1.衬砌裂损原因1.1环境因素造成隧道衬砌裂损的环境因素有很多，例如温度、湿度等。
温度主要指在反复冻融循环作用下，位于寒区的隧道围岩的物理特性发会发生较大变化，低温形成的冻胀圈，会对衬砌产生冻胀压力，围岩冻胀会形成较大的冻胀附加应力，这会进一步加剧衬砌的收缩、膨胀和破裂现象。
高地温隧道产生的附加温度应力也会引起隧道初期支护及衬砌开裂，影响隧道结构的安全和耐久性。
湿度引起的干缩应力对隧道衬砌的影响同样不容忽视。
长期处于高水压状态下的隧道，在突水与渗透变形的正反馈机制下由于层间充填介质透水性差，致使混凝土性能劣化，最终导致衬砌产生开裂、突水等病害。
另外，地下水的存在会加剧衬砌的裂损，致使衬砌产生渗漏水。
在有侵蚀性地下水的隧道中，地下水的侵蚀将造成衬砌疏松、剥落、开裂加剧等现象。
季节性降水造成的围岩淹水也会影响衬砌的受力状态，导致衬砌开裂。
1.2设计因素隧道在进行设计前准备时，由于种种原因无法进行深入勘察，无法准确确定隧道围岩等级，隧道的支护结构和整体线位布置设计依据不充分。
此外，限于个别设计单位缺乏相关经验及自身专业水平欠佳，导致设计过程极不规范，常任意改变或推翻原有设计。
这些现象都是隧道产生病害的关键因素。
1.3施工因素隧道的施工要求较高，良好的施工技术是隧道质量的基本保障。
混凝土水灰比不当、钢筋配筋率不当、骨料品种选择不合理、外加剂种类选用及用量不当都会导致隧道干热地段衬砌产生开裂。
混凝土隧道衬砌施工中的常见问题及解决方法
混凝土隧道衬砌施工中的常见问题及解决方法随着城市化进程的不断推进，越来越多的城市需要建设地下交通系统，而混凝土隧道是地下交通系统中最常见的建筑形式之一。
混凝土隧道的施工涉及到很多专业知识和技术，因此在施工过程中常常会遇到各种问题。
本文将针对混凝土隧道衬砌施工中的常见问题进行分析，并提出相应的解决方法。
一、混凝土隧道衬砌施工中常见问题1.衬砌混凝土开裂在混凝土隧道衬砌施工过程中，由于混凝土的自身收缩、温度变化等因素的影响，衬砌混凝土很容易出现开裂现象。
这种情况不仅影响隧道的美观度，还会导致隧道内部的水泄漏和结构破坏。
2.衬砌混凝土出现鼓包另一种常见的问题是，衬砌混凝土在施工过程中出现鼓包现象。
这种情况通常是由于混凝土的浇筑不均匀或者振捣不到位等原因引起的。
3.衬砌混凝土出现渗漏在混凝土隧道衬砌施工过程中，如果灌注的混凝土不够密实，就会导致衬砌混凝土出现渗漏现象。
这种情况会严重影响隧道的使用。
4.衬砌混凝土强度不足衬砌混凝土的强度是保证隧道结构稳定性的重要因素。
如果衬砌混凝土强度不足，就会导致隧道的结构受到破坏，从而影响隧道的使用寿命。
二、混凝土隧道衬砌施工中的解决方法1.采用高性能混凝土为了避免衬砌混凝土开裂和强度不足等问题，可以采用高性能混凝土。
高性能混凝土具有抗裂、抗渗、抗压等优良性能，可以保证隧道结构的稳定性和使用寿命。
2.加强混凝土振捣为了避免衬砌混凝土出现鼓包现象，可以加强混凝土的振捣。
振捣可以使混凝土更加紧密，从而避免鼓包现象的发生。
3.加强混凝土灌注密实性为了避免衬砌混凝土出现渗漏现象，可以加强混凝土的灌注密实性。
在灌注混凝土的过程中，应该采用适当的振捣方式，使混凝土更加紧密，从而避免渗漏现象的发生。
4.加强混凝土强度调控为了避免衬砌混凝土强度不足的问题，可以加强混凝土强度调控。
在混凝土的配合比设计和浇筑过程中，应该严格控制各项参数，确保混凝土的强度符合要求。
总之，混凝土隧道衬砌施工中会遇到各种问题，但只要采取正确的解决方法，就可以保证隧道的结构稳定性和使用寿命。
公路隧道衬砌裂缝成因分析及治理技术
１９ １
２ 二 衬裂缝治 理方法
６月下旬 出现以下病害 ： 隧道左右墙 角均 出现纵 向和环 向 该 裂缝 ， 裂缝 宽度 大多在 １ ３ ｉ 之间 ， — ｍｌ ｌ 个别裂缝 宽度约 ５ ｍ， ｍ 仰拱 局部最大隆起 达 １ｃ 渗水 中含有 泥沙 等物 质。据该 ２ ｍ， 隧道 施工 的变更 会议 纪要 ， 害段处于 不 良地质 段 ， 病 拱顶有 ２道溶沟槽 ， 溶槽部分 充填红黏土 ， 沟槽 内裂 隙水发育 ， 呈涌 水柱状 ， 溶槽 宽度最大 ５ ｅ ， ５ ｒ 最窄处 ２ ｅ 围岩稳定性差 。 ａ ０ ｍ，
¨８
低
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建
筑
坎
术
２ ｔ 第 １ 期（ ０１ ０ 总第 １０期） ６
公 路 隧道 衬砌 裂 缝成 因分 析 及 治理 技 术
陈 国富
（ 上海 同济建 设工程质量检测站 ， 上海 ２ ０ ９ ） ００２
【 摘
要 】 目前公路隧道衬砌存在不 同程度的病 害， 衬砌开裂是其 中最常 见的一种形式 ， 力 、 、 从外 施工 设计
（ ） 隧道 围岩设计级别 与实际围岩不吻 合 、 １ 衬砌类 型 选择不 当， 衬砌结构与围岩实 际荷载 不相适应 ， 衬砌结 构因 承载力不足产生环向裂缝或斜向裂缝见图 １ 。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
公路隧道作 为一 种地 下结 构的 隐蔽工 程 ， 衬砌 裂缝 产 生的原 因有 ： 衬砌外力作用 、 施工质 量控制不 当及结构设计 不合理等 因素 。不 同原 因 下裂缝 产生 的机理 不 同， 表现 其
形式不同 ， 衬砌 承载 力 的影响 程度 也不 同。因此裂缝 成 对 因分析 ， 是选择合适加 固方法 的基础 Ｊ 。 １ １ 衬砌外力作用 ．
关于隧道衬砌产生裂缝的原因及防治
关于隧道衬砌产生裂缝的原因及防治隧道中产生的裂缝一方面是由设计原因造成的，另一方面是由于施工管理不当造成的。
它是结构内部受到与设计状态不同的应力的反映，同时也与施工过程中由于人为的因素改变了洞室的受力状态有很大关系。
1、隧道衬砌混凝土裂缝类型收缩裂缝，温度裂缝、外荷载作用产生的变形裂缝、施工缝处理不当引起的接茬缝等。
1.1干缩裂缝收缩裂缝是因为混凝土收缩所引起的裂缝。
在收缩种类中，分塑性收缩和缩水收缩是发生混凝土体积变形的主要原因。
混凝土在硬化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温度裂缝温度裂缝是因为混凝土具有热胀冷缩性。
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荷载变形裂缝荷载变形裂缝是因为支护背后存在空间或排水不畅形成水压，基础产生不均匀沉降，模板台车没有加固好，过早脱模，混凝土受到较大的外力撞击等容易产生变形裂缝。
仰拱和边墙基础的虚碴未清理干净.混凝土浇筑后，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病害中占有的比例逐年增大，已经引起了广大工程技术人员的重视。
1.4施工缝(接茬缝)施工缝是施工中停电、机械故障等原因迫使混凝土中断时间超时，在继续浇筑引起的缝；再一个就是原材料不台格、配合比不合理、和易性不好、振捣不密实，钢筋保护层厚度不够等引起的混凝土裂缝。
2、形成裂缝的原因隧道裂缝产生原因分析；混凝土裂缝形成的原因非常复杂，往往是多种不利因素综合作用的结果。
浅谈隧道衬砌裂缝原因分析及防治措施
浅谈隧道衬砌裂缝原因分析及防治措施通过对某隧道衬砌裂纹进行现场深入调查，观察裂缝与隧道轴线的走向关系，统计发现该隧道二衬裂缝以纵向裂缝、斜向裂缝和环向裂缝为主。
现场发现的环向裂缝占多，环向裂缝大部分存在施工缝、沉降缝、洞口及不良地质地带与完整岩石地层的交接处等。
本文从工程地质条件、地下水、二衬质量、二衬模板台车、温度应力、不均匀沉降等方面展开分析并提出相应的防治对策。
标签：衬砌裂缝；原因分析；防治措施1.概况该隧道地处浙南山地，属构造剥蚀山区，区内山势连绵起伏，峰峦叠嶂，植被发育。
隧道全长12030m，为单洞双线隧道。
隧道进口里程DK156+358，出口里程DK168+388。
隧道中部下穿泽雅水库上游山谷，最小埋深约为50m，最大埋深约为660m，属于长大深埋隧道，该隧道为工程全线最长隧道，也是全线关键控制性工程。
隧道Ⅱ级围岩长5582m；Ⅲ级围岩长4983m；Ⅳ级围岩长859m；V级围岩长606m。
进口洞门形式为单侧挡墙式，出口洞门形式为倒斜切式。
隧道采用无碴轨道。
隧道采用“两斜井、进出口”的施工方案。
隧道设斜井两座，长度分别为1350m和1280m。
斜井与隧道采用斜交单联式，无轨运输双车道断面。
2.裂缝现场调查隧道已经完成的衬砌中存在15条裂纹。
通过现场观察和数据统计发现：⑴裂纹一般在边墙与仰拱连接处较宽，靠近拱顶处较窄，且逐渐消失或很细微；⑵裂纹一般均为仰拱施工缝开始发展，裂纹方向均为仰拱施工缝向衬砌施工缝方向发展；⑶裂纹角度全部大于45°，为斜向上发展；⑷仰拱施工缝与衬砌同缝地段，施工缝段微小开裂或施工缝距离变大，实际上隧道衬砌每循环间施工缝充当了伸缩缝的功能；⑸混凝土拆模后，前期均未发现裂纹，裂纹均在后期产生。
3.隧道裂缝原因分析3.1工程地质条件隧道进洞段围岩以Ⅴ级为主，为弱风化砂岩，地层破碎。
隧道围岩条件较差，容易引起不均匀变形以及地基不均匀沉降；围岩条件差以及铁道部红线管理强制要求，二衬施作以后围岩变形没有完全稳定，且低强度围岩具有流变性质，二衬仍承受一定的作用力。
浅谈隧道混凝土衬砌裂缝的成因及处理
环球市场施工技术/-207-浅谈隧道混凝土衬砌裂缝的成因及处理王钟辉 李 笠山东省路桥集团有限公司摘要：随着我国经济实力的不断增强，国家基础建设也在完善，加大力度修建隧道也是我国首要的任务之一，其在减轻交通压力的同时，也促进了国民经济的快速发展。
现如今，在隧道工程施工过程中隧道洞身衬砌混凝土的开裂病害还是较多，为避免这种病害，在施工过程中要严格加以控制，并多加分析找出相关的原因，在此基础上找到尽量消除裂缝所带来的影响，从而提高混凝土衬砌施工水平。
基于此本文分析了隧道混凝土衬砌裂缝的成因及处理。
关键词：隧道；混凝土衬砌裂缝；成因；处理1、我国隧道的发展前景隧道工程建设主要包括铁路隧道、公路隧道、城市地铁等项目，隧道在很大程度上节约了土地资源，缓解了城市的压力，在面临环境恶化等问题中发挥着重要的作用。
在工程建设技术上，我国也处于领先地位，发展空间较大，前景十分可观。
随着现在生活节奏越来越快，隧道的数量逐年增加，质量逐步提高，这就要求我们在增加数量的同时，也要保证隧道的质量。
但是近年来，隧道工程的原材料不断改进，导致隧道混凝土衬砌出现裂缝、坍塌等严重现象，相关技术部门对此也是越来越重视，加大资金投资力度进行研究，在修补方法上不断创新，努力做到成本较低、效果最好。
隧道的建设不仅推动了我国经济的发展，带动了交通运输的同时，也缓解了城市随着人口增多而增大的压力，给人们出行带来了极大的便利。
2、隧道衬砌开裂原因2.1混凝土干缩裂缝。
混凝土浇筑完成后，随着表面水分的蒸发，水泥混凝土会干燥变形，进而产生拉应力，如果拉应力大于混凝土表面的抗拉强度，则会导致混凝土出现干缩裂缝。
通常情况下，干缩裂缝宽窄不一，形态不规则，而且深度一般在50mm 以内。
2.2温度应力裂缝。
水泥水化过程中产生大量的热量，在混凝土表面和内部间形成温度差值而产生应力，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。
浅析隧道衬砌混凝土产生裂纹(缝)原因的分析及控制措施
Ｎ １ ｌ ｏ Ｇ Ｏ Ｘ １ ５ ０ Ｚ ８ ０
（ 快速退 刀至换 刀点 ）
参考文献
［ １ 】 王 清明 、卢泽声 、梁迎春 ，亚微米数 控车床误 差补偿
技术研究 【 Ｊ 】 中 国机 械 工程 ，１ ９ ９ ９ ，１ ０（ １ ０ ）： １ １ ６ ９ － Ｉ １ ７ ２ ．
２结论
带刀 尖圆弧过渡刃 的车 刀在 车削圆弧面 时，编程 中预先在 程序 圆弧半径上加 上或减去一个 刀尖 圆弧 半径同样也可 以消除 刀 尖圆弧过渡刃 引起 的加工误差 。在实 际生产 中，采用 以上 办 法进行 加工补偿不 仅能达到 消除加工误差 的 目的，而且编程 简
单方便 。
如图７ 所示 ， 在 加 工 圆弧 前 已经 用 ４ ５ 。 弯 头 刀 完 成 中的Ｒ 值一致 。由于 程 序 中刀尖 圆心 的轨迹 是 由刀尖 圆弧半径
１ ０ ０ ｍ ｍ ） ｂ 圆的加工， 圆弧车 刀的 圆弧半 径为Ｒ ３ ｍ ｍ ，仅加工 图 中 算 出，不 同的轨迹对 应不 同的轨迹 ，所 以此方法 加工零件 时， Ｒ ｌ ９ ｍ ｍ 的圆弧部分，刀尖 圆心轨迹 圆弧 的半径为Ｒ ｌ ６ ｍ ｍ ，起点Ａ 和 车刀 圆弧半径 的测量精 度将直接 影响到零件 的加 工精度，车 刀 终点Ｂ 的直径均 为 １ ０ ０ ｍ ｍ ，距右端面 的距离分 别为８． ０ ｍ ｍ ， ４ ０ ｍ ｍ ， 的刀尖 圆弧半径改变 时，程序必须 跟着改变 ，在批量 较大 的生 其加 工程 序如下：
１ ． ３ 举 例 说 明
外 圆直径 为３ ０ ｍ ｍ ，不 应按 原来假想 刀尖 的输入Ｘ ３ ０ ，而应 输入 （ ２ ）计 算 圆心 坐标 时，要根据 其刀位 点在 原有 的坐 标点 的方 向决定其加或减 。 （ ３ ）检查所使用 的刀具的刀尖 圆弧半径 的Ｒ 值是否 与程序
高速公路隧道衬砌裂缝及防治措施
高速公路隧道衬砌裂缝及防治措施摘要：高速公路隧道施工建设时，衬砌施工质量关系到公路建设整体质量。
隧道衬砌裂缝要及时处理，避免影响到隧道的正常使用。
有鉴于此，文中以高速公路隧道为着眼点，分析衬砌裂缝的成因，给出相应的裂缝防治措施，延长隧道的使用寿命。
关键词：高速公路；隧道；衬砌裂缝；防治隧道二衬产生裂缝致使隧道发生渗漏，已经成为隧道最常见的病害，隧道结构体的受力状况和防水性能会因裂缝的产生遭到严重的破坏。
基于此现状，如何有效预防二次衬砌裂缝病害的发生、在裂缝产生后如何合理处置成为急需解决的技术难题。
1 高速公路隧道衬砌裂缝分析隧道开裂是由多种因素引起的，其成因可以从多种方面进行分析，本文将隧道开裂的成因分为3个阶段进行分析：开挖前、开挖时和开挖后。
1.1隧道开挖前在开挖之前，进行隧道勘察设计时，如果不对工程现场进行合理的地质调查，很容易造成施工条件较差的状况。
当开挖部位的围岩比较薄弱时，很可能会导致隧道出现较大的沉降，对隧道的施工不利。
围岩变形的影响，可能会导致衬砌结构出现大裂缝。
当隧道施工处于高应力、脆弱、破碎的围岩环境中时，隧道的衬砌也会发生开裂，从而影响工程安全。
1.2隧道开挖过程隧道开挖时，隧道出现裂缝的主要因素有以下3个方面，如表1所示。
表1 隧道开挖裂缝产生原因分析产生原因原因分析施工过程不可靠围岩与衬层的连接强度不足，致使在隧道出现大变形，同时无法充分利用围岩-衬砌的联合支撑，从而造成大范围的裂隙材料选择不当选用的混凝土强度较低，难以承受高的围岩压力，从而产生裂缝；选用高强度的混凝土，会使施工过程变得更加烦琐工艺选择不当施工技术也是造成隧道衬砌开裂的重要因素，合理的施工技术可以降低衬砌施工中出现裂缝的概率由表1可知，在隧道开挖过程中，产生裂缝的原因有多种，在隧道开挖时要时常注意这些因素，确保隧道的安全运行。
1.3隧道开挖后隧道开挖完成后影响隧道开裂的主要原因有隧道运营管理与监测、预测隧道附近山体蠕变、泥石流防治等。
隧道衬砌常见质量问题及防治措施
隧道衬砌常见质量问题及防治措施隧道衬砌施工是隧道工程的重点施工内容，关系到施工质量及施工安全。
中交路桥科技有限公司总结了一下常见的质量问题及现象如下：衬砌背后存在空洞；衬砌错台明显、漏浆、流沙严重，外观质量差；衬砌的厚度不满足设计要求；衬砌渗漏水；衬砌混凝土开裂；水沟电缆槽外观质量差；排水沟排水不畅。
接下来中交路桥科技为您一一分析上述病因，并提出防止的措施。
一、衬砌背后存在空洞病因分析：1.对超挖未按规范进行施工回填；2.衬砌时拱顶灌注混凝土不饱满，振捣不够；3.泵送混凝土在输送管远端由于压力损失，坡度等原因造成空洞；4.防水板挂设松弛度控制不到位。
防治措施：1.隧道开挖面难免出现凹凸不平，对于小范围内因超挖等造成的陷坑，施工时一般采用衬砌混凝土回填，注意挂设防水板要紧贴岩面，松紧度适合；对于因塌方造成的深陷坑，在二衬施工前采用坍方处理措施回填平顺；2.一般衬砌模板台车在拱顶部位前后各一个泵送砼预留孔，如果模板台车较长，可在中部再增加预留孔，防止隧道纵坡较大时浇筑砼不到位，衬砌施工后进行回填注浆；3.新式衬砌模板台车在边墙、拱腰部位均安装有附着式振捣器，同时在砼浇筑时台车两侧各配两台插入式振捣器，从台车预留窗口进行分层振捣，这些可有效解决振捣问题。
二、衬砌表观质量差病因分析：1.衬砌台车刚度不够，模板整修不到位；2.衬砌混凝土和易性不好，泌水严重；3.两侧未进行对称浇注；4.浇注速度过快，台车上浮；5.模板涂油太多，拆模后形成鱼鳞云；6.局部模板未清理干净，拆模后形成“扒皮”掉块现象。
防治措施：1.衬砌台车都是由正规厂家加工出来的，加工前都经过强度、刚度检算的，购买时要检查检算资料；2.衬砌施工时如果衬砌模板台车搭接不超过0.5m，一般不会出现错台，因此衬砌施工前要规划好台车就位里程段落，避免出现较长的搭接。
同时测量人员要有一定的施工经验，衬砌中线、高程控制好，模板台车两侧支距控制合适，防止出现过大、过小影响下一组台车就位；3.衬砌砼严格按设计的配合比施工，设计配合比时要考虑泵送砼和易性要求，同时模板台车要涂脱模剂，脱模剂最好采用专用脱模剂，涂抹均匀，用量适中，可提高衬砌表面质量；4.衬砌浇筑时要两侧分层对称浇筑，且混凝土自落高度控制在2m以内，防止离析；5.如果模板台车上粘有部分混凝土，下次浇筑前清除干净，再涂抹脱模剂，否则影响影响下一组衬砌表面光洁度；6.衬砌模板台车由于边墙脚现浇砼压力会上浮、端头压力会纵向移动等问题，因此衬砌施工前模板台车加固牢固，同时衬砌砼浇筑到圆心高度及拱腰时将台车所有丝杠再重新加固一次，防止台车因上浮部分丝杠松动，造成移位。
开挖过程中衬砌支护对隧道稳定性的分析
道 中心 为２ ｍ 。 ５ 隧道 高为１ ｍ， ０ 隧道跨度为２ ｍ， １ 模型沿 隧道 的ｙ 向长 为９ ｍ。计算 的隧道开挖长为９ 其 方 ０ ０ｍ，
支 护 喷Ｃ０ 凝 土衬２ｅ ２混 ０ ｍ，二 衬 喷 Ｃ ５ 凝 土 衬 ２混
岩 体 在原 始 应 力 状 态下 会 处 于 平 衡状 态 ， 是 但
隧 道开 挖会 使 围岩 发生 卸荷 回弹和 应力 重分 布 。 当 围岩应 力状 态变 化 较大 ， 因岩 体强 度较 低 ， 或 以致 围 岩 适应 不 了 回弹应 力 和 重分 布 应 力 的作 用 而失 稳 ，
此 时若 不加 固或加 固但 未保 证 质 量 ， 均会 引 起 隧 道 的破坏 ． 隧道 施工 和 营运 都造 成危 害 。 对 我 们 以承秦 高 速 公 路某 隧道 为 背 景 ， 过 收 集 通 现 场 隧道 的监控 数 据 ， 行 数值模 拟 ， 析在 围岩 应 进 分 力 变 化较 大 或 者岩 体 强 度较 低 时 ， 衬砌 支 护 对 隧 道
中 的变 化 规 律 ， 究 在 开 挖 过 程 中 衬 砌 对 隧 道沉 降及 应 力作 用 的影 响 。 研 关 键 词 ： 值 模 拟 ； 定 性 ； 埋 隧 道 数 稳 深 中 图分 类 号 ：Ｄ ５ Ｔ ３３ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ ３ １ ８ （０ １０ — １５ ０ １７ — ９ ０ ２ １ ）４ ０ ２ — ３
数 值模 拟 ， 段 隧道埋 深约２ — ８ 围岩主要 为侏 罗 该 ５ ２ ｍ，
系安 山岩 、 山岩质火 山集块岩 ， 面岩 、 灰岩 ， 安 粗 凝 节理
裂 隙发育 ， 原设计 时围岩划分为Ⅳ级 围岩 。
隧道衬砌裂缝特征及治理
隧道衬砌裂缝特征及治理【摘要】：衬砌开裂是公路隧道衬砌病害最常见的一种形式,本文从外力、施工、设计等方面系统分析了公路隧道衬砌裂缝产生的原因,总结了隧道衬砌加固的常用方法的适应性,并将本文成果应用于实际工程中,对类似工程具有一定的借鉴作用。
关键词：衬砌裂缝；裂缝成因；治理措施一前言杭千高速公路是连接“三江两湖”，实施“旅游西进”的先导性工程，是构筑杭州“一小时半交通圈”，推进东西部经济社会协调发展的基础性工程，也是杭州地区历史上线路最长、投资最大、等级最高、受益面最广的高速公路项目。
同时，杭千高速公路作为浙江省公路水路交通建设规划中公路网主骨架杭新景高速公路的重要组成部分，是连通杭州与金华、衢州、江西以及皖南等地区的重要通道，也是接轨上海、融入长三角、打造金南翼的战略性工程。
受浙杭千高速公路发展有限公司的委托，我公司承担杭新景高速公路（千岛湖支线）隧道工程竣工验收外观检查任务。
我公司派员于2012年10月29日进场检查，11月11日结束，历时12天完成外业检查工作。
二隧道衬砌裂缝现象调查本次检查隧道共8座，其中长隧道1座、中隧道3座、短隧道4座,10950米。
通过检测结果分析，整个隧道发生开裂的部位达320余处，发生剥落40处，渗水52余处，通过调查可以得到以下一些规律:2.1 隧道衬砌沿中隔墙施工缝出现环向裂缝；中隔墙沿施工缝出现竖向裂缝，由于中隔墙的单元长为8m，衬砌的单元长为10m，两者变形不协调，致使中隔墙开裂将衬砌拉裂，裂缝沿环向延伸长度不一；隧道衬砌在拱肩两侧沿纵向出现较长裂缝，裂缝遍布隧道全长，有的裂缝从衬砌外部向衬砌内层倾斜延伸。
2.2 衬砌开裂在初衬和二衬上都有表现，其中以二衬最为严重。
衬砌裂缝的分布以下行线左侧最多，其次是上行线左侧，再者是下行线右侧。
衬砌裂缝的分布具有集中成段性。
下左侧主要集中于K10+300—K10+585、K21+765—K21+885段。
裂缝产生的位置在上下行线之间、下行线的左侧与右侧之间有对应性，反映了裂缝产生机制的统一性。
隧道衬砌裂缝产生的原因分析及预防措施
隧道衬砌裂缝产生的原因分析及预防措施隧道衬砌裂缝产生的原因分析及预防措施摘要：随着我国社会经济的快速发展，国内多山地区以前的盘山公路到现在的隧道，我国公路建设事业不但缩短了公路里程、提高了公路等级，也取得翻天覆地的变化，加速了我国经济的发展。
隧道工程使我国公路建设事业中重要且难度大的一项工程项目，因为隧道工程很难准确预测它的地质条件，不易察觉隐蔽的内部应力变化情况，运营过程中很难管理或维修。
隧道工程最常见的问题就是隧道衬砌裂缝，造成工程运营的安全隐患，给企业带来人、财、物等各方面的损失，对企业的健康发展有严重的影响。
因此，本文从隧道衬砌裂缝的概述入手，主要探讨衬砌裂缝产生的原因及预防措施。
关键词：隧道衬砌裂缝；产生原因；预防措施中图分类号：TV543文献标识码： A一、衬砌裂缝的概述隧道衬砌裂缝是隧道工程最大的病害之一，其产生的时间各有差异，隧道贯通的早起或者修建过程中最常见，也有可能产生在运营后几十年内。
隧道围岩压力是隧道外部荷载的主要原因，然而隧道承载抵抗力主要依赖于隧道周边围岩和初期喷锚支护结构组成的综合结构层，其体现出弧形拱力。
根据《公路隧道设计规范》的规定，隧道的二衬砌受到的应力超过其承受的应力，导致二次衬砌表面将会出现竖向、斜向及水平等不同方向的裂缝。
根据以上隧道衬砌裂缝的受力状况分析，我们可以知道隧道衬砌裂缝的产生原因不仅仅是内部原因，还有外部原因引起衬砌裂缝，造成隧道酿成安全隐患，导致安全事故的发生。
二、隧道衬砌裂缝产生的几大原因（一）混凝土本身引起的隧道衬砌裂缝。
隧道衬砌裂缝产生的原因有隧道原材料引起的两种裂缝类型，施工不当引起的隧道衬砌裂缝、施工管理不到位及质量低下等原因。
下面我们详细探析隧道衬砌裂缝产生的几大原因：1.干缩裂缝。
隧道衬砌干缩裂缝产生的原因众多，其产生原因有原材料没有过关，采购人员没有选择优质水泥，施工人员没有配置好水泥用量，不重视骨料的级配与大小等。
隧道工程使用劣质的水泥是干缩裂缝产生的主要原因。
隧道养护技术—隧道衬砌裂损及其防治
任务四 衬砌更换与加固
四、 套拱加固
如果混凝土质量差，厚度不够，或受机车煤烟侵 蚀，掉块剥落严重，并且拱顶净空有富余时，可对衬 砌拱部加筑套拱或全断面加筑套拱（如图所示）。
拱部套拱加固
全断面套拱加固
任务四 衬砌更换与加固
五、更换衬砌 拱部衬砌破坏严重，已丧失承载能力，用其
它整治补强手段难以保证结构稳定，或者衬砌严 重侵入限界，采用其它整治措施有困难时，采用 全拱更换，彻底根除病害。 六、其它加固手段
2、以岩体构造、岩性
石裂的损物理衬性砌质的指所标为有内鼓变 特征为代表的分类方法。
形和代向表内的分移类动方的法裂。 损部位，
采用（预应力）锚杆加固岩
体 （3如、与图地所质示勘）探手，段可 将 衬 砌 与岩相体联嵌系固的分在级一方起法，。 形成一
4、组合多种因素的 分级方法。
个均匀压缩带，以增强围岩
的稳定性。
（3）生物作用 菌类、昆虫等的侵害作用，包括使材料因虫
蛀、腐朽而破坏，如木材的腐蚀等。
任务二 隧道衬砌腐蚀整治
腐蚀成因
（1）物理作用
一般是指干湿变化、温度变化、冻融循环 等。这些作用会使材料发生体积变化或引起内部 裂纹的扩展，而使材料逐渐破坏，如混凝土、岩 石、外装修材料的热胀冷缩等。
（2）化学作用
任务三 隧道衬砌腐蚀预防
预防隧道侵蚀
（1）溶出性侵蚀 预防该类侵蚀，只要预防衬砌渗漏水
（2）结晶性侵蚀 预防该类侵蚀，需防止衬砌渗漏水，并防止
混凝土浸水，可采用抗侵蚀混凝土修筑衬砌或利用 防蚀层。
（3）复合性侵蚀 前两种方法综合运用
任务二 隧道衬砌腐蚀整治
预防衬砌老化
主要措施 1、采用抗侵蚀混凝土： 抗侵蚀水泥材料选择抗硫酸盐水泥、火山灰质
铁路隧道衬砌脱空、开裂及掉块典型案例分析与预防措施
铁路隧道衬砌脱空、开裂及掉块典型案例分析与预防措施中国是世界上铁路隧道最多的国家，1990年以后，我国投入运营的铁路隧道4095座/7100余公里，在建铁路隧道3900余座/7400余公里。
新投入的运营铁路大多为电气化干线铁路和客运专线铁路，行车密度大、行车速度快，隧道衬砌背后脱空、开裂、掉块脱落给行车安全构成极大威胁。
根据铁路总公司运输局搜集的近年运营铁路隧道拱部开裂、掉块脱落和各铁路局上报的运营铁路隧道开裂、掉块脱落情况统计，2010年以来，有7条新开通运营的铁路、26座隧道先后出现拱部开裂掉块和施工缝修补脱落。
其主要原因大多为隧道衬砌厚度严重不足并伴有衬砌背后存在空洞，造成衬砌开裂产生脱落掉块，也有部分隧道施工缝和衬砌表面混凝土修补粘结不牢产生脱落掉块。
铁道部对此高度重视，工管中心和运输局联合下发了《关于开展运营铁路隧道衬砌质量专项整治工作的通知》（工管质安电【2012】134号文），要求对已经开通运营的铁路隧道衬砌进行全面第三方无损检测，集中整治衬砌背后脱空、开裂和衬砌厚度不足问题，彻底消除安全隐患，确保铁路运输安全。
2010年以前已处理、在建铁路以及因隧道地质原因产生的高地应力、岩溶及裂隙高压水造成衬砌开裂破坏的，未纳入统计范围。
2010年后开通运营铁路隧道开裂、脱空、掉块脱落统计表项目隧道拱顶掉块拱顶脱空衬砌开裂施工缝脱落数量衬砌最小厚度数量衬砌最小厚度铁路1山五11cm 岭新1浮浆1土平17cm1铁路2乡天14cm1函关12cm11沟大12cm11铁路3山太12拱部铁路4龙青810cm52cm 庄赵115cm1居义110cm1铁路5王岭1镇堡15cm10关野310cm312箐马310cm312齐山14cm打坪13cm梁槽24cm岭长21cm寺三12cm1铁路6独田16cm1铁路7虾蚶2坡白1良充3铁路8依里拱部修补脱落17处一、典型案例本文收集整理了部分铁路隧道拱部脱空、开裂、脱落掉块典型案例进行分析，初步分析了问题产生的原因，提出了防范措施，便于今后施工过程中加以克服。
隧道衬砌开裂总结汇报范文
隧道衬砌开裂总结汇报范文隧道衬砌开裂是指隧道壁的砌体出现裂缝现象，可能会影响隧道的稳定性和安全性。
本次总结汇报的目的旨在分析隧道衬砌开裂的原因以及解决方法，为今后类似问题的处理提供参考。
一、隧道衬砌开裂的原因1.设计原因隧道设计中未充分考虑地质情况和水文条件，导致衬砌开裂。
比如地质条件复杂、岩石断层带等都可能引起地质应力集中，从而导致衬砌开裂。
2.施工原因施工过程中操作不当、质量控制不严格，导致隧道衬砌开裂。
如混凝土浇筑中出现浇筑不连续、养护不到位等问题，都会导致衬砌的强度不足，易发生开裂。
3.材料原因隧道衬砌的材料质量不合格，如混凝土强度低、不良填充材料等，会导致衬砌开裂。
此外，材料的抗渗性差也会导致水渗入，进一步削弱衬砌的稳定性。
二、隧道衬砌开裂的解决方法1.加强设计阶段的调查研究在隧道设计之前，需进行详细全面的地质、水文等勘察，了解地层特点，确保设计能够适应地质条件，减少衬砌开裂的风险。
2.加强施工及质量控制施工时，要加强对衬砌施工工艺的控制，确保施工质量。
对混凝土浇筑要进行良好的养护，确保混凝土强度达到设计要求。
3.优化衬砌材料选用质量优良的混凝土、填充材料等，提高衬砌的抗渗性和强度。
选择材料时，还应注意与地质条件的适应性。
4.加强监测与维护建立隧道衬砌开裂的监测体系，及时发现开裂情况，采取相应的维护和修复措施，避免裂缝的进一步扩展和加剧。
三、本次总结汇报的建议在今后的隧道工程中，我们应进一步提高设计、施工以及材料的质量控制，并加强监测与维护工作，减少隧道衬砌开裂的可能性。
同时，还应加强与地质、水文等相关部门的沟通与合作，共同解决隧道工程中的问题。
总之，隧道衬砌开裂是隧道工程中比较常见的问题，其原因主要包括设计、施工和材料等方面。
解决隧道衬砌开裂问题需要全面考虑各个方面的因素，并采取相应的措施加以解决。
通过本次总结汇报，我们对隧道衬砌开裂的问题有了更加深入的了解，并提出了相应的解决方法与建议。
隧道衬砌开裂的分析与整治
隧道衬砌开裂的分析与整治发表时间：2018-10-01T15:02:42.510Z 来源：《基层建设》2018年第23期作者：孙肸[导读] 摘要：在国内基础建设持续性加快的背景，道路工程得到了极为迅猛的发展，就隧道工程来看来，其在建设完成后，有可能会产生隧道衬砌开裂的问题，不光会影响整个工程的质量，还会带来一定的安全隐患，为此加强隧道撑起开裂的分析与整治非常有必要。
成都华川公路建设集团有限公司摘要：在国内基础建设持续性加快的背景，道路工程得到了极为迅猛的发展，就隧道工程来看来，其在建设完成后，有可能会产生隧道衬砌开裂的问题，不光会影响整个工程的质量，还会带来一定的安全隐患，为此加强隧道撑起开裂的分析与整治非常有必要。
对此，笔者在参考相关文献资料的基础之上，从随带撑起开裂的原因入手，制定出几点整治衬砌开裂病害的具体措施，以供参考。
关键词：隧道；衬砌；开裂；原因；整治措施在隧道工程建设过程中，很容易遇到软弱围岩，而受到该类不良地质条件及施工因素的影响，在后期施工完成后，混凝土衬砌很有可能会出现开裂问题，虽然目前在实际工程选线的过程中尽可能会避开软弱地带，但受勘测、地质条件以及成本等多方面因素的影响，仍然不可避免的回遇到软弱层，后期由于围岩剥落等因素影响，很容易导致衬砌开裂病害，将严重影响工程质量，对此有必要针对其开裂的具体原因，加强后期治理工程，最终在保障衬砌结构稳定性的同时，提高工程质量。
一、隧道神奇开裂原因分析（一）设计衬砌断面不合理目前隧道勘测过程中，大多数随带地质钻孔数量并不多，而设计方向施工方所提供的地质剖面图基本上是结合钻孔勘测结果所推测出来的，但由于地质构造情况本身就比较复杂，所以在勘测设计深度与点位数量达不到要求的情况下，很难较为清晰的完成对整体工程地质情况的充分掌握，很有可能会出现设计三类围岩而实际一类围岩的问题，在这一情况下，设计单位在衬砌类型的过程中，由于没有精准的地质资料作为参考，大多数数据为按照工程经验推测出来的，故所设计的衬砌断面往往难以达到设计要求，后期由于衬砌结构问题也就容易出现开裂病害。
铁路隧道衬砌裂缝成因分析及处置措施
铁路隧道衬砌裂缝成因分析及处置措施摘要：社会经济的发展，促进了我国的交通行业的发展，铁路隧道工程建设越来越多。
“十四五”期间水利工程建设重点之一为实施国家级水网建设,提升水资源优化配置能力。
其中引调水工程为国家水网的重要组成部分,隧洞作为工程的重要组成部分,在实际施工过程中会产生各种裂缝,为了提高工程耐久性,本文就铁路隧道衬砌裂缝的成因及处理措施进行研究，以供参考。
关键词：铁路隧道；二次衬砌；裂缝；成因；处置措施引言黄土中的优势渗流通道包括拉张裂缝和落水洞等，浇灌汇集的水主要沿着这些优势渗流通道向土体深部迁移。
主裂缝周围发育有次级裂缝以及毛细裂缝，因此土体空隙数量多、连通性好、渗透性强。
1隧道二次衬砌裂缝分类1.1干缩裂缝混凝土成型后，未按规定的方法和频率养护，混凝土表面水分散失过快，表面体积收缩较大，而混凝土内部湿度变化相对较小，收缩较小，表面混凝土变形的同时受到内部混凝土的约束力，出现拉应力，引起混凝土表面开裂。
1.2荷载裂缝隧道支护结构在承受围岩所施加的主动压力作用时将发生弹性变形，由于隧道支护结构周围有围岩存在，因此，它的这种弹性变形将受到围岩的约束作用，这种约束作用称为弹性抗力，它的大小与地层性质和隧道支护结构性质有关。
在进行数值模拟时，二次衬砌采用梁单元进行模拟，用软件中自带的仅受压弹簧单元模拟围岩弹性抗力，并对二衬关键位置强度进行核算。
1.3施工缝（接茬缝）由于施工工艺或施工异常的原因，难免会出现新旧混凝土交接的施工缝。
当浇筑新的混凝土时，旧混凝土表面基础未进行凿毛处理、凿毛处理不彻底或凿毛处理后浇筑新混凝土前未充分浇水润湿，就直接在原混凝土表面浇筑混凝土，致使新旧混凝土接茬处出现裂缝。
2隧道二次衬砌混凝土裂缝处置措施2.1施工方法及灌浆压力根据裂缝深度不同,采用的处理方法及压力不同,一般当处理深度不大于1.5m时,建议采用对于深度小于1.5m的裂缝,建议采用无损处理办法即贴嘴灌浆法;对于裂缝深度大于1.5m时,建议采用钻孔灌注法,钻孔前应对钢筋进行探测,以免对衬砌结构造成影响,灌浆压力以0.1~0.2倍设计水头为宜,且不应小于0.5MPa。
隧道衬砌裂损及整治
隧道衬砌裂损及整治一、衬砌裂损的类型隧道衬砌裂损的类型主要有衬砌变形、衬砌移动、衬砌开裂三种。
1.衬砌变形衬砌变形有横向变形和纵向变形两种，其中横向变形是主要变形。
衬砌横向变形是指衬砌由于受力原因而引起拱轴形状的改变。
2.衬砌移动衬砌移动是指衬砌的整体或其中一部分出现转动（倾斜）、平移和下沉（或上抬）等变化，也有纵向移动与横向移动之分。
对于大多数已发生裂损的衬砌，往往是纵向移动与横向移动同时出现。
3.衬砌开裂衬砌开裂是指衬砌表面出现裂纹（或龟裂）和裂缝（宽度较大）或贯通衬砌全部厚度的裂纹，是衬砌变形的结果。
衬砌开裂包括张裂、压溃和错台三种。
（1）张裂张裂是弯曲受拉和偏心受拉引起的裂损，其特征是裂纹、裂面与应力方向正交，缝宽由表及里逐渐变窄。
（2）压溃压溃是弯曲或偏心受压引起的衬砌裂损。
裂纹边缘呈压碎状，严重时受压区表面产生鱼鳞状碎片（中间厚，四周薄），或剥落掉块等现象。
（3）错台错台是由剪切力引起的裂缝，裂缝宽度在表面至深处大致相同。
二、衬砌裂损的特点1.裂损的自然发展过程衬砌结构受力（轻微变形、移动）→局部出现少量裂纹（变形范围，变形量增大；移动部位，移动量增大）→裂纹宽度、密度增大，隧道净空变小（严重变形，移动显著增大）→隧道净空严重缩小，衬砌破碎，失去承载能力→局部掉块、失稳，甚至拱坍墙倒。
2.裂损发展的主要规律衬砌的裂损发展一般有缓慢变化、急剧变化、相对稳定三个不同的阶段，这三个阶段往往是交替呈周期性地出现。
①节段衬砌没成环之前出现的裂损，在成环之后可能渐趋稳定。
②衬砌背后回填不及时造成的裂损，在回填之后可能渐趋稳定。
③拆模过早造成的裂损，待圬工强度提高后可能呈相对稳定。
④围岩膨胀引起的裂损，当外荷载条件发生变化，例如雨季地下水丰富，围岩软弱夹层被软化而产生错动，季节冻融变化引起围岩冻胀与融沉，以及种种外因引起围岩变形，山体压力的大小和分布发生变化等时，可能使已呈稳定的裂损重新发展，或使完好的衬砌发生裂损。
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文章编号:1009-6582(2004)01-0026-06衬砌开裂隧道的稳定性分析及治理技术李治国张玉军(中铁隧道集团有限公司科研所,洛阳471009) (中科院武汉岩土力学研究所,武汉430071)摘 要 隧道衬砌开裂将影响隧道的承载能力和使用安全。
文章主要分析了铁路隧道开裂状况及原因,对裂缝宽度的影响程度进行了分级,利用断裂力学的方法研究了衬砌开裂隧道的稳定性,并提出了相应的裂缝治理技术。
关键词 铁路隧道 衬砌开裂 裂缝宽度分级 稳定性 治理技术中图分类号:457+.2 文献标识码:A1 概 述随着我国国民经济的发展和地面空间日益紧张,基础设施建设投入不断加大,隧道与地下工程正在迅猛发展。
由于大部分隧道结构设计基准为100年,因此对其承载能力、使用安全要求很高。
然而,由于运营年限、地质条件、气候条件、设计、施工及造价、维修管理等方面的原因,致使病害隧道数量越来越多,具体表现在:开裂、渗漏水、变形侵限、掉块、坍塌、基底翻浆冒泥、下沉、底鼓、冻胀等。
其中开裂是比较严重的病害之一,有的隧道开裂以后因没有及时治理,致使突然掉块和坍塌,影响了承载能力,危及使用安全。
因此我们应认真分析开裂隧道的稳定状况,研究其产生的主要原因和治理技术。
2 我国铁路隧道开裂的状况及原因分析2.1 铁路隧道开裂状况1972年我国铁道部工务局及基建总局对全国30～70年代在不同地质(坚硬、软岩、黄土)条件下修建不同类型(单心圆拱、三心圆拱、直边墙和曲边墙、单线和双线断面)的隧道混凝土衬砌裂缝产生的原因进行调查分析,其调查隧道94座,总长80.7km ,约有93.2%的隧道衬砌开裂,裂缝长度占隧道总长19.2%。
1995年我国铁路共有运营隧道4855座,总长度2261.56km 存在的主要病害是侵限、漏水和通风照明不良。
据工务部门1995年秋检测,开裂和净空不足侵入建筑限界的2546座,占52.44%。
1997年我国铁路隧道技术状态统计,全路有运营隧道5000余座,共计2500km ,其中由于开裂、渗漏水等原因影响隧道运营的达1502座,占隧道总数的30.04%。
2.2 隧道产生开裂的主要原因根据国内有关的统计资料和参考文献,并结合作者调查有关的工程实例和病害整治经验,我国隧道产生病害的主要原因为地质问题、设计问题、施工质量问题、环境影响及其他因素。
(1)地质问题隧道施工中的地质问题主要有:软弱破碎围岩、岩溶、暗河、流沙、滑坡、膨胀性围岩、岩堆体、高应力、偏压、高水位、煤层瓦斯、石油天然气、高地温、地基不均匀沉降等,这些因素往往导致隧道支护结构变形、破坏、渗漏水或坍塌,尤其在深埋、高水位、富水区、岩溶隧道施工方面应引起高度重视。
(2)设计问题主要是隧道位置选择不好,穿越的地质条件和环境条件复杂;设计的地质条件与实际偏差较大;结构形式和断面形式不合理,支护结构强度不够,防排水体系不完善,对混凝土收缩及温度应力未采取措施,细部处理不当,导致隧道使用年限减少。
(3)施工质量问题主要是开挖和支护方法不合理,欠挖未进行处理,超挖未进行回填,支护结构背后存在空洞,隧道基底未清理干净,回填不合要求,衬砌结构未按要求收稿日期:2003-06-17作者简介:李治国,男,高级工程师,总工程师.・62・第41卷第1期2004年2月 现代隧道技术Modern Tunnelling Technology Vol.41 No.1Feb.2004配筋,混凝土灌注、拆摸、养护不合规定、厚度不够、强度不足、蜂窝麻面现象严重,防排水体系不健全或发生堵塞。
(4)环境影响问题环境影响因素很多,主要表现在以下三个方面:①地下水的侵蚀,主要是受地下水的物理或化学作用,导致混凝土碱度降低、水化产物分解或体积膨胀,从而引起混凝土强度降低或开裂、破坏。
地下水侵蚀主要有溶出性侵蚀、酸性侵蚀、盐类析晶侵蚀等。
②空气的影响,主要表现在混凝土的碳化。
由于空气中的二氧化碳和混凝土的碱性成分氢氧化钙、硅酸三钙、硅酸二钙等水化产物相互作用,形成碳酸盐,降低混凝土碱度,破坏钢筋表面的钝化膜,使混凝土失去对钢筋的保护作用,加快钢筋锈蚀;同时碳化还会加剧混凝土的收缩,导致混凝土结构产生裂缝和破坏。
③混凝土在寒冷气候和地下水的共同作用,宜引起结构冻融破坏。
主要是由于在一定的冻结温度下,在混凝土内部或外部形成结构冰或过冷的水,水结冰产生体积膨胀,过冷的水发生迁移,当温度升高到一定程度时,冰又融化为水,这样引起了混凝土外部压力和内部应力的变化,使混凝土内部出现空隙和微裂隙;当达到产生裂缝的条件时,混凝土内部孔隙及微裂缝增大、扩展,并互相连通,出现裂缝,严重时混凝土发生剥落或破坏。
(5)自然灾害或其它原因①列车荷载或地震荷载。
主要受交变应力和震动作用,混凝土发生疲劳破坏,产生裂缝。
②相邻洞室的开挖或其它临近构筑物的修建对已建隧道的影响,主要是改变了隧道的受力状况,出现应力重分布或局部应力集中、偏压等,导致结构开裂和破坏。
③隧道年代久远、结构老化、年久失修。
④其它因素的影响,诸如山体采空区、泥石流、洪水、滑坡等自然灾害也会引起隧道不同程度的开裂。
⑤隧道附近大型爆破及深基坑开挖的影响。
⑥战争引起的隧道和地下工程的破坏。
3 隧道裂缝宽度的分级隧道衬砌裂缝一般是指二次衬砌混凝土中的不连续面,肉眼可见的裂缝范围一般以0.05mm 为界[1],一般的工业和民用建筑中,宽度小于0.05mm 的裂缝对防水、防腐、承重都无危险性。
对于一般的隧道二次衬砌,宽度小于0.05mm 的裂缝对隧道的正常使用、承载无太大影响,可以不进行治理。
因此,我们研究的裂缝治理技术,主要是指混凝土可见裂缝,即宽度大于0.05mm 的裂缝的加固和修补。
裂缝对隧道稳定性的影响比较复杂,它涉及到裂缝位置、方向、长度、宽度、深度、密度等诸多方面,为了便于实际工作中操作,参照国内有关规范的规定,可采用裂缝宽度进行判断,如果裂缝位置、方向、密度等对结构稳定十分不利,则相应的影响程度应考虑提高一个级别。
《G BJ 10—89 混凝土结构设计规范》第三章规定,钢筋混凝土结构的一般构件的最大裂缝宽度为0.4mm 。
《TB10003—2001 铁路隧道设计规范》第10章规定,钢筋混凝土衬砌结构构件,按荷载基本组合所求得的最大裂缝宽度W max 不应大于0.2mm 。
《G B50292—1999 民用建筑可靠鉴定标准》规定,混凝土构件不适于继续承载的裂缝宽度的评定标准如表1所示。
根据以上三个规范或标准的有关规定,并参照国内多座铁路、公路隧道、地下铁道区间隧道和车站的设计标准以及多座病害隧道的调查、统计资料和整治经验,对于采用钢筋混凝土结构衬砌的隧道,其表1 混凝土构件不适于继续承载的裂缝宽度评定标准T able 1 Evalu ation criteria for crack widths of concrete elements not suitable for further loadin g检查项目受力主筋处的弯曲(含一般弯剪)裂缝和横向或斜向拉裂缝宽度/mm 剪切裂缝环境正常湿度环境高湿度环境任何湿度环境构件类别钢筋混凝土预应力混凝土钢筋混凝土预应力混凝土主要构件一般构件主要构件一般构件任何构件钢筋混凝土或预应力混凝土C u 级或d u 级/mm>0.50>0.70>0.20(0.30)>0.30(0.50)>0.40>0.10(0.20)出现裂缝注:表中括号内限值适用于冷拉、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级钢筋的预应力混凝土构件・72・衬砌开裂隧道的稳定性分析及治理技术裂缝宽度的影响程度建议采用如表2所示的分级方法。
如为素混凝土结构,同样宽度的裂缝影响程度更大一些。
表2 裂缝宽度影响程度分级T able 2 Classif ication of the degree of influenceof different crack widths检查项目环境材料裂缝宽度/mm影响级别隧道裂缝宽度正常湿度环境钢筋混凝土W ≥0.5严重影响A 0.3≤W <0.5较大影响B 0.2≤W <0.3较小影响C W <0.2(0.1)轻微影响D4 二次衬砌带裂缝隧道的稳定性分析4.1 力学模型混凝土在外力作用下会产生内力和变形,当荷载水平较低时,并不出现破坏迹象;当载荷逐渐增加到一定水平后,能听到混凝土内部破坏的微弱而清晰的声音,并逐渐发展到混凝土表面出现许多小裂缝;当荷载继续增加,这些裂缝会扩展并贯通;达到极限荷载时,混凝土会产生最终破坏。
故采用断裂力学的方法对裂缝进行分析和计算,并假定二次衬砌开裂过程中的外荷载保持不变。
(1)裂缝在外力作用下的三种扩张方式裂缝扩展主要有三种类型:张开型(Ⅰ型),滑开型(Ⅱ型),撕开型(Ⅲ型),如图1所示。
滑开型或撕开型裂纹都属于剪切裂纹。
如果裂纹同时受正应力和剪应力作用时,Ⅰ型和Ⅱ型(或Ⅲ型)同时存在,称为复合型裂纹。
由于隧道长度方向的尺寸比宽度和高度方向尺寸大得多,其纵向的变形可以忽略不计。
为了重点分析二次衬砌上裂缝宽度和深度对隧道稳定性的影响,采用平面应变状态的有限元计算模型。
图1 三种裂缝形式Fig.1 Three types of cracks (2)工程实用近似判据对于复合型裂纹,有两个问题要解决:第一,裂纹沿什么方向进行扩展;第二,裂缝在什么条件下扩展。
在实际工程中,第二个问题更重要,人们总是比较关心裂纹在什么条件下失稳扩展。
因而人们常常根据各种理论判据进行比较,或者根据实验结果进行拟合并求出简化的表达式,这些表达式能满足工程计算的需要,并且往往是偏于安全的。
于骁中等提出了混凝土拉剪复合裂纹断裂判据[2],如式(1)所示,与实验结果比较接近。
K 2Ⅰ+4.2K 2Ⅱ=K 2ⅠC(1)式中 K Ⅰ、K Ⅱ为Ⅰ、Ⅱ型裂纹应力强度因子;K ⅠC 为Ⅰ型裂纹断裂韧度。
(3)混凝土的断裂韧度K ⅠC常用的混凝土的断裂韧度K ⅠC 的测试方法有:①三点(或四点)弯曲梁法;②紧凑拉伸试件法;③直接拉伸试件法;④其它方法,如双悬臂梁试件法、双扭转试件法、立方体劈裂试件法等。
一些研究者给出了K ⅠC 的实测数据[2],从实测数据看K ⅠC 的离散性较大,一般混凝土的K ⅠC =0.3～1.0MN.m-3/2。
4.2 建立裂纹模型及确定隧道承载能力安全系数计算裂纹尖端的应力强度因子的有限元直接法,即先将二次衬砌离散成细分的网格(特别在裂纹尖端部位),其边界上的荷载可采用规范、经验公式或围岩-支护结构模式的有限元计算得出,故可求得裂纹尖端附近的应力分量或位移分量的数值解;再利用裂纹尖端应力场或位移场的表达式,直接推算裂纹尖端的应力强度因子,在这种方法中位移法精度较高。