隧道二衬裂缝防治及处理措施

隧道二衬裂缝防治及处理措施

中铁二十二局三公司金温铁路指挥部邓健

摘要：二衬混凝土裂缝是隧道工程常见病害，降低了二衬混凝土抗渗能力，影响二衬使用功能，降低混凝土耐久性，在施工过程中，必须严格

控制，最大限度地消除二衬裂纹，确保二衬混凝土安全、稳定、持

久工作。

关键词：隧道裂缝防治处理

一、概述

隧道二衬混凝土裂缝是隧道工程常见的病害之一，它的出现不仅会降低二衬混凝土的抗渗能力，影响二衬的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响二衬质量。因此，在隧道二衬施工过程中，必须严格按规程、规范要求施工，严把质量关，防患于未然，尽可能地减少二衬混凝土裂缝的出现。对已经出现的混凝土裂缝要进行认真研究、区别对待，采用合理的方法进行处理，并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展，保证二衬混凝土安全、稳定、持久地工作。

二、某铁路隧道二衬裂缝现状

1、浙江南部某在建铁路隧道目前二衬施工完成4600m，共发现二衬裂缝22条，平均每公里条。

2、二衬裂缝在洞口段出现较多，洞内较少；Ⅳ、Ⅴ级围岩地段出现多，Ⅱ、Ⅲ级围岩地段出现少。

3、绝大部分二衬裂缝宽度小于，符合《高速铁路隧道工程施工质量

验收标准》要求，极个别的裂缝宽度在之间。

4、二衬裂缝均发生在隧道两侧边墙部位，出现形式主要是单侧裂缝、双侧对称裂缝和泄水孔处裂缝。

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5、二衬裂缝长度在1m-4m之间，走向以竖向居多，斜向较少，没有出现贯通裂缝。

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四、二衬裂缝产生的原因分析

隧道二次衬砌施工采用整体式模板台车、泵送混凝土施工工艺,混凝土硬化过程中产生裂缝是大体积混凝土施工的常见病害之一。针对某铁路隧道二衬裂缝情况进行原因，找出了产生二衬裂缝的12个影响因素。

1、地质环境影响

隧道工程受力结构与地质环境密切相关，隧道施工时会影响隧道原有的岩体内力，致使岩体内力随着隧道掌子面的掘进而发生着微小变化，而这种内力变化超过二衬混凝土自身所能承受的应力时，就会产生微小裂缝。

2、施工进度的影响

为了防止隧道施工触犯“安全管理红线”，隧道二衬紧跟掌子面施工，致使围岩收敛在尚未真正趋于稳定的情况下就浇筑了二衬混凝土，这样围岩后期沉降、应力释放导致二衬混凝土开裂。

3、水泥材质的影响

混凝土的掺料水泥过细，水化反应快，弹性模量大，抗徐变能力弱，导致施工后混凝土内应力大，后期强度降低，从而出现内部微小裂缝。

4、光爆质量影响

隧道在采用光面爆破的开挖技术，影响了隧道初期支护强度和稳定性。如果光面爆破效果控制不好，往往导致开挖断面环向轴线不能与围岩压力拱轴线相协调，致使围岩自稳能力差，表面平顺度无保障，造成初期支护稳定性差，折角部位应力集中，围岩对二衬混凝土压力大，导

致二衬混凝土产生裂缝。

5、爆破振动影响

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隧道爆破开挖产生的振动会对周边围岩的稳定产生较大影响，如果周边围岩的沉降收敛变形在较长时间内尚未趋于稳定，会使二次衬砌混凝土承受较大的外部压力，导致其产生裂缝。

6、拆模时间的影响

二衬施工时，没有每模制作同条件养护试块，只是根据已有的试验数据判断拆模时间，由于每次浇筑的温度、湿度等条件不一致，导致部分二衬拆模时，二衬混凝土强度达不到验标要求的8Mpa。二衬混凝土拆模时强度不足，使二衬混凝土所能承受的应力不足，导致二衬开裂。

7、混凝土养护的影响

隧道二衬施工中，养护工作一向不足，部分隧道根本没有进行洒水养护，导致混凝土因内部收缩应力增大而产生裂缝。

8、环境温差影响

二衬混凝土在昼夜温差大或气温急剧变化时，极易产生裂缝。

9、水灰比的影响

根据泵送施工要求，二衬混凝土水灰比较大，在混凝土凝固成型时就产生较大的内部收缩应力，从而导致混凝土产生裂缝。

10、施工振捣的影响

施工过程中，个别部位振捣不充分，造成混凝土不密实，混凝土凝固以后，振捣不密实的部位强度较低，应力承受能力不足，容易产生裂缝。

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11、施工缝设置的影响

在隧道施工过程中，仰拱、仰拱填充、矮边墙和二衬的环向施工缝没有设置在同一环，而是错开设置，导致仰拱、仰拱填充、矮边墙和二衬不能同时产生沉降而拉裂二衬混凝土，从而导致混凝土产生裂缝。

12、沉降缝设置的影响

部分地段未按设计要求，在围岩级别变化处设置沉降缝，导致围岩级别变化处由于支护结构不同而产生不均匀沉降，从而导致混凝土产生裂缝。

四、二衬裂缝的防治措施

针对二衬混凝土产生裂缝的12条主要原因，分别制定相应的防治措施：

1、针对地质环境影响，应在隧道施工过程中，结合隧道设计做好超前地质预报工作，尽可能准确地掌握隧道围岩实际的工程地质与水文地质情况，正确判断围岩类别，发现围岩地质情况与设计不符时，及时进行设计变更，选择合理的支护结构类型，符合实际需要，以防止裂缝产生。

2、针对施工进度的影响，应根据隧道围岩类型及“红线”管理要求，及时调整施工进度，必要时先暂停开挖施工，必须确保围岩变形及初期支护完全收敛之后，再进行二衬施工，以防止裂缝产生。

3、针对水泥材质的影响，应根据施工需要，选用细度、凝结时间、安定性、弹性模量合理的水泥，减小混凝土凝固时产生的应力，以防止裂缝产生。

4、针对光爆质量影响，及时调整光面爆破设计，并严格按设计施工，加强光面爆破控制，提高光面爆破质量，增强围岩自稳能力，减少应力集中，以防止裂缝产生。

5、针对爆破振动影响，合理进行爆破设计，减少同时爆炸的炸药用量，减小爆破震动，以防止裂缝产生。

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6、针对拆模时间的影响，应在每模二衬施工时，制作至少两组同条件养护试块，根据以前测定的时间，每隔一小时进行试压，确保二衬拆模时，混凝土强度达到验标要求的8Mpa,保证混凝土承受力，以防止裂缝产生。

7、针对养护不足的影响，应在二衬拆模后，及时进行洒水养护，洒水次数必须使混凝土表面始终处于湿润状态，养护时间根据温度及施工部位不同控制在14～28天。养护用水应与拌合用水相同，水温与混凝土表面温差不得大于15℃。当环境温度低于5℃时禁止洒水，采取保湿保温措施，以防止裂缝产生。

8、针对环境温差的影响，在昼夜温差过大，或者气温急剧变化时，要采取控温措施。环境温度急剧升高时，采取洒水降温；环境温度急剧下降时，采取蒸汽保温或烘烤加热保温，以防止裂缝产生。

9、针对混凝土水灰比的影响，应多做配合比试验，选用合理配合比，在保证泵送施工顺利进行的前提下，尽可能降低水灰比。同时在施工过程中，每班测定砂石料含水率，及时调整施工配合比，以防止裂缝产生。

10、针对施工振捣的影响，应在二衬混凝土浇筑过程中加强振捣，两侧边墙部位采用插入式振捣棒振捣，拱部采用附着式振捣器振捣，确