隧道裂纹处理技术

隧道裂纹处理技术

摘要：本文主要根据道墟隧道工程目前发现的4类混凝土裂纹，简要阐述客运专线隧道施工裂纹处理技术，以供其他项目参考借鉴。

关键词：隧道裂纹处理技术

一、前言

客专铁路隧道施工是一项综合性较高的工程，工期紧、施工难度大、技术要求高，工程质量的好坏直接影响到企业的经济效益。现结合道墟隧道实际情况，详细的阐述铁路客专隧道施工裂纹处理技术，以免其他项目类似问题出现。

二、工程概述

道墟隧道进、出口均采用帽檐斜切式洞门（其中出口设计缓冲结构），隧道全长509m，起迄点里程分别为DK65+724～DK66+233，隧道处于右偏圆曲线上，左、右曲线半径分别为7000m、7005m;隧道内纵坡为单面上坡，坡度3%。隧道裂纹的有效处理是决定了其结构整体稳定性及外观质量的关键因素，因此采取科学、经济的裂纹处理施工工艺，不但能给项目带来经济效益，同时也为铁路运营安全提供保障。

三、隧道裂纹的分类

根据工程实践，我们发现裂纹在隧道工程施工中是比较常见的病害，而且形式多式多样，根据裂纹种类不一，处理方法各有不同，处理难度也不同。它一般可以分为四大类：1、结构裂纹；2、温度裂纹；3、施工缝裂纹；4、沉降缝收缩裂纹。

1、结构干缩裂纹：由于存在钢筋混凝土中的水分因受整体结构拉力影响造成混凝土收缩，这些拉力使混凝土产生变形，造成干缩裂纹。

2、温度裂纹：温度裂纹也叫温差裂纹，表面温度裂缝走向无一定规律，大体积混凝土结构的裂缝常纵横交错。深进的和贯穿的温度裂纹，一般于短边方向平行或接近平行，裂缝沿全长分段出现，中间较密。裂缝宽度大小不一，一般在0.5mm以下，沿全长没有多大变化。表面温度裂缝多发生在施工期间，深进的和贯穿的多发生在浇筑后2～3个月或更长时间，裂缝受温度变化影响较明显，冬季较宽，夏季较窄。

3、施工缝裂纹：隧道二衬混凝土一般按照每台车9m进行分段浇筑，每9m端头有两处施工缝，即新、旧混凝土施工缝。施工缝因受拉力影响，容易造成缝边开裂，称为施工缝裂纹。

4、沉降缝收缩裂纹：因地质结构影响造成构造物不均匀沉降而出现的裂纹称为沉降缝。

四、裂纹成因分析

1、结构干缩裂纹成因分析

在结构施工过程中，由于施工工艺不合理，可能产生各种形式的裂缝。①施工中，钢筋位置发生变化，导致构件的受压区有效高度减小，降低结构护弯承载能力，形成与受力钢筋垂直方向的裂缝；②混凝土振捣不密实，出现蜂窝，麻面或空洞，导致钢筋锈蚀或形成其它荷载裂缝的起源点；③混凝土搅拌，运输时间过长，水分蒸发过多，引起混凝土塌落度过低，使得在混凝土表面出现不规则的收缩裂缝；④混凝土初期养护不好，致使其表面急剧干燥，使得混凝土与大气接触而出现不规则的收缩裂缝；⑤增加水和水泥用量，或水灰比较大，导致砼凝结硬化时收缩量增加，砼表面出现不规则裂缝；⑦混凝土早期受冻，使构件表面出现裂纹，或局部剥落，或脱模后出现空鼓现象；⑧使用外加剂过度提高混凝土早期强度，致使水泥水化热集中在早期的很短时间内，产生温度裂缝；⑨由于混凝土坍落度过大，表面出现水泥浮浆而产生龟裂。

2、温度裂纹成因分析

表面温度裂纹，多由于温差较大引起的。混凝土结构构件，特别是隧道大体积混凝土基础浇筑后，在硬化期间水泥放出大量的水化热，内部温度不断升高，使混凝土表面和内部温差较大。当温度产生非均匀的降温差时，将导致混凝土表面急剧的温度变化，产生较大的降温收缩，此时表面受内部混凝土的约束，将产生很大的拉应力，而混凝土早期抗拉强度较低，因而出现裂缝，但这种温差仅在表面出较大，离开表面就很快减弱，因此，裂缝只在接近表面较浅的范围内出现，表层以下的结构仍保持完整。

3、施工缝裂纹成因分析

混凝土分层或分段浇筑时，接头位置处理不好，在新旧混凝土的施工缝之间出现裂缝。在新旧混凝土接触面若未控制好每台车止水带处混凝土面线性，很容易出现不规则性裂纹，所有说在施工二衬每台车混凝土时，需事先加固好封堵面模板，以免在大体积混凝土浇筑时，由于压力较大，造成模板变形，而最终导致施工缝线性不规则，影响整体观感度。

4、沉降缝裂纹成因分析

由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移，使结构物中产生附加应力，超过结构物的抵抗能力，导致整个结构开裂。①地基不均匀沉降。地基地质差别较大，由上部荷载对地基土产生较大压力时，地基由于压缩性能不同引起沉降不均。②结构荷载差异太大。在地质情

况较均匀的情况下，各部分基础荷载差异太大时，也可能引起不均匀沉降。③新旧砼之间引起的不均匀沉降。

五、裂纹处理技术

现根据道墟隧道工程实践中所遇到的情况进行各类裂缝的处理，并提出应如何进行裂缝处理技术措施。

1、结构干缩裂纹处理技术

道墟隧道拱墙干缩裂纹主要采用上海路得IE-01灌注机高压速灌法进行裂缝处理，根据裂缝宽度及深度注入的路得EP-02高渗透改性环氧树脂及聚氨酯混合料，确保了灌注饱满，隧道整体结构质量稳定。

1）工法特征

本工法是利用高压灌注机所产生的巨大压力,将高渗透改性环氧树脂送至混凝土拱墙裂缝的中间部位，使注入材料以裂缝中间部位为中心向四周扩散。路得环氧树脂为低黏度、双液型、常温硬化型的注入修补用环氧树脂，主要用于混凝土结构物龟裂修补之用，硬化后放热低，收缩性小，对各种结构物具有极优越之接着力，尤其对混凝土的接着更佳。借着机械灌注（高压）或注射器注入法（低压），可深入结构体极细微之裂缝，充分达到修补和补强的效果，使结构物恢复其整体性，和达成一体化之目的。

本工法所使用之高压注浆机，灌注压力高、凝固速度快，确保裂缝灌注饱满。裂纹灌注点是由结构裂缝的中心位置开始灌注，其确实性高。尤其是对厚度大于40cm以上的混凝土壁体，使用本工法更是快速且有效。

2）机具及材料标准配备

①机身主体

②机身附件（高压管、连接杆组、工具包等）

③针头

图一：灌浆机图二：高渗透改性环氧树脂料