隧道衬砌产生裂缝的原因和防止措施

隧道衬砌产生裂缝的原因和防止措施五处西南公司张恩惠杨光

【摘要】隧道衬砌中经常会出现一些裂缝，本文主要是针对渝怀铁路干塘子隧道出现的第一道裂缝及以往在施工中发现的

其他问题加以分析和回顾，总结一些防止措施，以求得更

多的经验。

【关键词】隧道衬砌裂缝原因防止

1概况

我公司承建的渝怀铁路干塘子隧道全长1370米。隧道衬砌31米后发现在D K106+553处（两组衬砌接头）有一道环向裂缝，宽0.8毫米。我局对渝怀总指投标承诺中隧道是“不渗不漏”，混凝土衬砌存在裂缝难以实现投标承诺的质量目标，成为渗漏水隐患。对衬砌产生裂缝的原因分析和防止措施至关重要。

2产生裂缝的原因

在混凝土或钢筋混凝土结构中，由于多种因素可能产生各种形式的裂缝，按其根本原因可将裂缝分为两大类：一类是由于结构物承受荷载后产生的裂缝；另一类是由于混凝土收缩、温度应力、二次衬砌受围岩和初期支护的约束作用而变形，养护和拆模不当，施工工艺及施工质量等因素影响，导致二次衬砌产生裂缝。

3裂缝分析

我们首先查找混凝土施工记录，对衬砌施工全过程进行追溯。主要是针对D K106+545～+553和D K106+553～+560两组进行分析：

从以上过程参数我们不难发现：一是两组衬砌使用的都是早强型普通硅酸盐水泥；二是两组衬砌施工间隔为25个小时；三是每小时浇筑速度差别不大；四是围岩级别相同，衬砌类别相同。

由此我们根据裂缝发生在两组衬砌接头位置，可以判定此裂缝是由于混凝土收缩产生的。因为围岩级别，衬砌类型相同，裂缝不会是因为荷载作用产生的。所以排除第一类原因。而两组衬砌都采用了早强型水泥，初期水化热高，两组衬砌施工间隔短，尤其是隧道内拆模后无撒水养护。规范规定：衬砌灌筑10—12小时后即应养护。养护时间宜为7—14天。混凝土在空气中硬化时由于水分的蒸发，其胶体发生收缩，混凝土自身收缩必然会引起相对位移，也就会产生环向裂缝。这仅仅是诸多裂缝的一种，足以引起高度重视。结合以往的施工经历，为防止和减少其他裂缝的意外产生，提出几点防止措施，以供参考。

4防止和减少二次衬砌产生有害裂缝的主要措施

4．1 采用光面爆破技术，控制开挖轮廓

光面爆破技术在隧道中的应用一直以控制超欠挖为主，减少混凝土衬砌超挖部分的同级混凝土回填量有效地控制了工程成本。但从衬砌承载后的受力情况看，开挖轮廓面的凹凸不平所产生的应力集中对混凝土衬砌产生裂缝也是一个重要影响因素。应力集中可以使衬砌产生不规则,无规律的裂纹，所以光面爆破的应用在隧道中必须加强。

4．2 减少初期支护对二次衬砌的约束

在施作塑料防水板的地段，一般不会出现裂缝。因为初期支护与二次衬砌之间存在柔性隔离层，初期支护对混凝土衬砌约束力较小。所以在不设防水板地段采用喷涂低强度水泥砂浆层，也可以减少初期支护对二次衬砌的约束。二次衬砌施作的时间，应在围岩和喷锚支护变形基本稳定，并且具备以下条件时进行：位移速率有明显减缓趋势；水平收敛（拱脚附近）小于0.2㎜/D；已产生的位移量占总位移量80%。这也是“新奥法”施工的基本理论。于是隧道量测成为必要的手段。

4．3 严把原材料关，严格计量制度，控制投料误差

混凝土所用骨料应质地坚硬、耐久、洁净，有良好的级配，施工用水必须洁净。骨料中的含泥量如果超标也将大大降低水泥与骨料的胶结能力，从而降低混凝土的抗裂性能。

施工中如果计量器具不准会影响混凝土的强度和抗裂性。根据有关资料分析：当水和水泥的误差分别为+1%和-2%时，引起混凝土强度下降约6%；当水和水泥的误差分别为+2%和-2%时，引起混凝土强度下降约9%；当水和水泥的误差分别为+5%和-10%时，引起混凝土强度下降约30%。计量误差对混凝土的影响极大，直接影响混凝土的抗裂性。所以在施工中必须严格计量制度，采用自动计量，控制投料误差。

4．4 合理确定台车长度，控制浇筑速度，提高混凝土施工质量采用模板台车灌筑混凝土时，台车长度不宜过长，一般6～12米为宜；在混凝土浇筑过程中速度不宜过快，一般4～5立方米/小时比较适宜，否则由于混凝土沉降不均而产生裂缝；同时要求混凝土水灰比不宜过大，5～7㎝为宜。不可擅自调整水灰比，片面追求和易性，一般当水灰比增大0.05时,强度降低约0.5Kp a,抗裂性显著降低。另外混凝土在运输过程中易产生离析,颗粒上小下大,导致混凝土抗裂强度降低,在灌注混凝土过程中要严格控制倾落高度。还要加强振捣，提高混凝土施工质量，控制裂缝出现

4．5 适当掺加外加剂，降低水化热

由于水泥硬化过程中产生大量水化热，使混凝土温度升高，体积膨胀，而水化热散失后，温度下降，体积收缩。在混凝土中加减水剂、膨胀剂或采用膨胀混凝土，加强混凝土震捣和养护，可以减少由于水泥水化热和混凝土收缩等原因所产生的裂缝。

4．6 加强施工缝的处理

二次衬砌灌筑前，将喷混凝土表面除去粉尘并洒水湿润，灌筑混凝土过程中要振捣密实，防止收缩开裂。竖向施工缝（两组衬砌接头）处在下组衬砌施工前将前组衬砌端部凿毛（拆模即凿），并撒水湿润。在混凝土灌注过程中随混凝土上升高度刷一层水灰比为0.3左右的薄水泥浆，水泥浆涂刷后半小时之必须与混凝土接触，否则重刷。

衬砌在每50—80米接缝处，可在衬砌端部予埋一次接茬钢筋，一般Φ22间距50～80㎝环向布置，加强两组衬砌混凝土之间的连接，预防收缩开裂。

4．7 适当增设沉降缝

整体式衬砌在施工中，如发现围岩对衬砌有不良影响的硬软岩分层处，适当增设沉降缝，预防不均匀沉降致使衬砌开裂。在沉降缝处应进行防水处理。

5总结

衬砌裂缝给隧道带来的危害，我们有过教训，但往往是没有及时发现或暂时没有发现，不能给施工单位带来警觉。而发现后再去整治增加了施工的难度和成本，所以在施工中应重在预防。以上几点认识还不是很全面，需在施工中进一步加强分析，总结更多经验。

参考文献

1 隧道施工规范