公路隧道二衬混凝土裂缝原因分析及处理

公路隧道二衬混凝土裂缝原因分析及处理

发表时间：2018-01-07T20:28:31.170Z 来源：《基层建设》2017年第30期作者：郑康平[导读] 摘要：本文通过实体案例，对隧道二衬混凝土裂缝发生原因进行了分析，针对性制定处理方案，防止了后续二衬施工的裂缝发生，取得了显著效果。

重庆三环监理公司 400080 摘要：本文通过实体案例，对隧道二衬混凝土裂缝发生原因进行了分析，针对性制定处理方案，防止了后续二衬施工的裂缝发生，取得了显著效果。

关键词：隧道二衬；开裂分析；处理方案；显著效果引言：隧道二衬混凝土施工环向裂缝是一种常见的质量问题。经过对重庆市黄桷堡隧道二衬混凝土裂缝的分析，确定了混凝土理论配比及实际配比、养护、伸缩缝间距不当等是引起裂缝的主要原因，通过针对性的处理措施，使后续二衬混凝土裂缝得到了有效的控制。

1.背景工程概况：重庆市大渡口区滨江路三期黄桷堡隧道，长度为355m，宽度为10m，为双洞双车道。 1．1隧道地质地貌概况及围岩评价：地勘报告描述地貌纵向总体为一缓斜坡，呈阶梯状，隧道最大埋深为59.9米。隧道整体区域地质稳定，洞壁围岩为Ⅳ、Ⅴ级，适宜隧道通过。 1．2隧道设计概况：隧道上下行两条隧道轴线间距14.25m，为复合式中墙连拱隧道。净空按两车道布置，隧道采用曲墙三心圆断面，隧道建筑限界宽10.25m，限界高5.00m。衬砌内轮廓高8.62m，宽11.0m，内轮廓线净空面积分别为76.25m2（带仰拱）。隧道结构由外至内为：（1）隧道围岩；（2）φ25中空注浆锚杆、长度3m、间距1.0X1.0m；（3）φ8钢筋网片、间距0.2x0.2m；（4）18号工字钢拱架，

纵向间距1.0m；（5）喷射0.24m混凝土；（6）BAC高分子复合卷材防水；（7）0.45m、C30、P8抗渗钢筋混凝土二衬。

2.隧道施工情况 2.1黄桷堡隧道施工工艺。工艺流程为：洞口边仰坡施工→中导洞开挖、支护→中隔墙施工→左洞、右洞分别开挖支护→二次衬砌→附属工程。隧道采用先行贯通中导洞之后，再进行正洞开挖、初期支护施工。右洞二衬施工完成后，再进行左洞二衬施工。施工时严格遵守新奥法施工原理，及时施做初期支护，加强监测，并根据监测结果及时调整支护参数和衬砌施做时间。 2．2拱墙二衬施工情况：拱墙二衬根据量测，在围岩及初期支护变形基本稳定后进行，适度紧跟开挖面施工。拱墙采用12.5m模板台车衬砌，泵送混凝土入模，每环在拱顶预留压浆管兼排气管，保证拱顶混凝土与围岩密贴。混凝土采取附着式振捣器振捣，辅以插入式振捣器辅助振捣。衬砌工序安排采取先浇筑仰拱砼，填充混凝土后，再施工拱墙。

3.二衬裂缝情况：施工过程中，先行施工的右洞二衬混凝土出现了环向贯通裂缝，裂缝发生在每一节模板施工缝处（间距12m），缝宽在1-2mm，采用了在裂缝处贴玻璃片进行观察，经过约2个月的观测，玻璃片没有发生断裂，二衬混凝土裂缝没有发展。

4.裂缝原因分析：经监理组织设计、业主及施工单位技术人员查看了现场裂缝实际情况，查阅了相关混凝土配合比及混凝土强度报告等相关资料，经讨论分析，认为右洞二衬裂缝是由于混凝土收缩产生的，导致混凝土收缩裂缝的首要原因是混凝土配比不当，其次是养护不当，再者是伸缩缝间距过大。

4.1混凝土配比不当。黄桷堡隧道二衬所用的C30、P8抗渗混凝土配合比由商品混凝土生产商提供，右洞二衬每立方米混凝土水泥用量205kg，粉煤灰用量90kg，膨胀剂25kg，胶凝材料总量320kg，水胶比在正常范围内。配比中，粉煤灰掺量较多，水泥用量较少，胶凝材料总量也相对较少，只刚刚达到规范对抗渗混凝土最小胶凝材料的规定。胶凝材料不够，混凝土中的细小孔隙不能充分被胶凝材料填实，致使混凝土的收缩过大，裂缝产生。

4.1.1实验室试件抗渗存在的问题。实验室抗渗试验中，因试件尺寸太小，不能检测到其绝对和相对收缩值。又因实验室试件环境无侧限，收缩及膨胀都处于自由状态，不受限制，不会因收缩导致混凝土试件开裂。而实体混凝土结构长度体量都较大，又受到各种约束，混凝土不能自由收缩膨胀，容易开裂。所以，混凝土试件做出的强度和抗渗性能合格，并不能代表实体结构混凝土不开裂。

4.1.2粉煤灰添加量过多问题。配比中，粉煤灰掺量达到水泥用量的44%，粉煤灰虽然可以减少水泥水化热，但膨胀性较差，后期干缩较大，用1：1替代水泥用量，掺合量过大，容易产生干缩裂缝。

4.1.3商混实际配比问题。商混供应商在实际配比中，因膨胀剂相对于同属胶凝材料的水泥来说价格贵若干倍，从经济利益出发，往往膨胀剂添加量不足。一旦出现开裂问题，因混凝土开裂原因往往涉及诸多因素，要想认定裂缝是商混出了问题是很困难的。

4.2养护不当。因洞内施工，因无天然雨水，人工喷水养护尤为重要。如果养护不到位，混凝土中水泥水化不充分，容易导致混凝土收缩。

4.3伸缩缝间距过大。隧道长355m，原设计仅在围岩等级发生变化处设置伸缩变形缝，由于混凝土结构长度大，绝对收缩值也较大，容易产生收缩裂缝。

5.处理方案。针对裂缝开展情况，监理、设计、业主、施工单位有关技术人员进行了裂缝处理专题讨论，经过讨论并经设计确认，二衬混凝土环向贯通裂缝不存在结构安全隐患，但可能沿裂缝产生渗水现象，确定了如下处理方案： 5.1对已经施工完成的右洞二衬混凝土强度进行实体检测，强度应达到设计及规范要求。

5.2对后续施工的左洞调整混凝土配比。要求商混公司调整配合比，增加混凝土水泥用量，减少粉煤灰用量。调整配比后，水泥用量为290Kg/m3，粉煤灰用量为50 Kg/m3，膨胀剂量25/m3不变，总胶凝材料365Kg Kg/m3，粉煤灰占水泥用量17.2%。同时，总包单位派驻质量管理人员，到商混生产场地监督配料，监理到场进行抽查监督，杜绝不按配比加料现象发生。

5.3加强混凝土的养护，随着二衬混凝土施工的延伸，铺设水管，增加加压设备，使水能够喷水到洞顶，养护时间严格控制，不少于14天。

5.4适当增加伸缩缝数量，减小伸缩缝间距。

5.5对右洞已经开裂的二衬混凝土裂缝的处理。对现有裂缝进行观察，如没有渗水现象，可不对裂缝进行专门特殊处理，在做装饰防火涂层时对裂缝进行覆盖即可。观察期间，如果隧道裂缝出现渗水现象，由施工单位提交修补方案，经审批同意后对渗水部位进行修补，消除渗漏现象。在质保期内，如果出现渗水现象，由施工单位免费进行处理。

6.处理效果。