隧道二衬混凝土裂缝的预防及处理

隧道二衬混凝土裂缝的预防及处理

摘要：通过对隧道施工二衬混凝土裂缝的调查分析，发现二衬混凝土裂缝问题越来越突出，本文针对此问题论述裂缝的预防及处理措施。

关键词：隧道；二衬混凝土；裂缝；预防；处理

1.概述

随着科学技术的进步与发展，新建设的公(铁)路越来越多，隧道建筑工程数量也越来越多，但在已建隧道中，二衬混凝土都或多或少的产生过裂缝。二衬混凝土的裂缝不仅影响了美观，还给工程质量留下了隐患。在隧道衬砌混凝土施工中，如何采取合理的施工工艺以减少混凝土中的裂缝的数量和裂缝宽度、深度是工程技术人员普遍关心的问题。

2. 裂缝的形成分类及原因

隧道衬砌混凝土裂缝类型主要有：温度裂缝、干缩裂缝、施工缝处裂缝、外力荷载作用裂缝等。

（1）温度裂缝。混凝土施工中，水泥水化过程中产生大量的热量，在混凝土内部及其表面形成温度梯度，内外张力超过混凝土内外约束力时就会产生温度裂缝。裂缝宽度、深度冬季较明显，夏季施工产生裂缝主要与衬砌混凝土厚度及水泥品种、用量有关。

（2）干缩裂缝。二衬混凝土在硬化过程中水分慢慢蒸发散失，而水泥石中凝结胶体干燥收缩，受二衬台车整体钢模及围岩的约束，产生徐变应力，当应力值超过混凝土的抗拉强度时，就会出现表面裂缝，其走向没有明显规律。影响其因素主要为：水胶比，砂石级配的合理性，外加剂品种和掺量多少。

（3）施工缝(接茬缝)。在二衬混凝土施工过程中，由于停电、机械故障等原因迫使混凝土浇注中断时间超过混凝土的凝结时间，或超过混凝土的正常连续作业时间，因而产生明显裂缝。隧道整体二衬前一般先在隧道两边浇注矮边墙(高80cm左右)，矮边墙混凝表面应进行凿毛处理，再用水泥砂浆垫层，如直接在原混凝土上进行衬砌，以致新旧混凝接茬间出现裂缝。

（4）外力荷载作用裂缝。仰拱或边墙基础未清理干净，混凝浇注后，基底产生不均匀的沉降，而使整体钢模台车定位不牢固，以及脱模过早，或在脱模时混凝土受到较大外力撞击等都容易产生变形裂缝。

3.裂缝对二衬混凝土的危害

混凝土结构是由胶凝材料、骨料、钢筋、及存留其中的气体组成。在温度、湿度变化及硬化产生的体积变形下，由于各组成材料变形不一致，在混凝土内部

即产生用显微镜才能看得见的细微裂缝，这种细微裂缝的分布是不规则的且不连贯。一般情况下，裂缝宽度较小时对使用无多大危害，但是裂缝宽度较大时，对结构有很大危害，主要变现在以下几个方面：

（1）钢筋锈蚀。钢筋锈蚀削减了钢筋截面积，降低结构承载能力。并且铁锈膨胀，致使混凝土裂缝继续扩展，破坏钢筋与混凝土的粘结力。

（2）加快混凝土碳化剥落，降低抗疲劳能力，影响结构耐久性。

（3）影响混凝土外观质量。

4. 混凝土裂缝的治理

混凝土作为多种材料组成的脆性材料，裂缝的存在是客观的，施工过程中对混凝土的管理，避免或减少混凝土裂缝的产生，对于出现的裂缝，应认真研究、分析原因，裂缝的存在是有害还是无害，并对有害裂缝进行处理，以防止裂缝的继续发展，影响衬砌结构的稳定性。

（1）细微裂缝。隧道衬砌混凝土表面常出现一些细微裂缝，这种裂缝长久地存在会影响二衬衬体的使用效果及耐久性。从美观的角度考虑，可先清洗干裂缝的表面，然后涂上腻子几遍，最后用刮抹料、调色料处理混凝土表面，使其颜色与周围衬砌混凝土颜色一致。腻子采用环氧树脂浆液配比：环氧树脂：501稀释剂=1：0.2。调色料采用白水泥浆液，配比为：水泥：白水泥：107胶=5：1：1，施工中以试验结果进行确认。

（2）贯通性裂缝。贯通性裂缝对工程质量危害较大，必须采用有效的治理方法。沿裂缝方向凿成一条沟槽，在沟槽内每隔50cm左右钻一孔，孔深为二衬

厚度的1／2～2／3，一般不得小于15cm。钻孔后再在孔内安装10的压浆管道，

利用环氧树脂砂浆固定，灰刀将砂浆压实抹光。环氧树脂砂浆配比；环氧树脂：水泥：细砂：乙二胺：二丁酯=1：1．6：3．2：0．1：0．12，其中乙二胺是固化剂，二丁酯是稀释剂，环氧树脂砂浆强度达到0．15-0．2MPa时压入水泥一水泥玻璃浆液或环氧树脂浆液，压浆结束后并检查其效果，裂缝表面用刮抹料和调色料处理。

（3）密集裂缝。衬砌混凝土背后的空洞或衬砌厚度不足而引起的密集性裂缝，在裂缝范围内以间距1m左右交错布点，凿成10cm×10cm大小，深5cm的方槽，再用风钻打入中空注浆锚杆(勿接触衬背防水层)，注入水泥砂浆，灰砂比为1：3，水灰比为1：1，施工时注浆压力保持在0.4~0.66MPa为宜，注浆结束后，当达到规定压力而砂浆压不进时，即认为已经注满，注浆孔用环氧树脂砂浆抹平，再用刮抹料和调色料处理。

5. 预防或减少混凝土裂缝的措施

（1）提高设计精度。加强工程前期的地质工作，为设计提供详尽的工程地质、水文地质勘探数据资料。

（2）把好材料关，严格控制原材料的质量与技术标准。水泥：施工现场多使用普通硅酸盐水泥，但应尽量减少单位水泥用量，水泥用量一般控制在350kg ／m3左右，不同厂家水泥不能混用；碎石：根据泵送管路的内径，尽可能选用较大粒径的碎石，一般为5~31．5mm，严格控制碎石的含泥量<1％(质量计)，针片状颗粒含量<15％(质量计)；砂：采用级配良好的中砂，细度模数宜为2.7-3.0，严格控制砂子的含泥量<3％(质量计)，泵送时砂率最大不能超过48％；水：一般采用饮用水，当采用其它水源时，应执行《混凝土拌合用水标准》进行检测，PH 值应大于4。因水胶比越大，混凝土的干燥收缩也越大，严格控制泵送混凝土水胶比是减少裂缝的根本措施，施工水胶比一般为0.45~0.55，混凝土坍落度120-160mm；掺和料：推广粉煤灰和膨胀剂的双掺技术，等量代替水泥，以减少水泥用量，提高混凝土的密实性、抗渗性。粉煤灰掺量一般水泥用量的10~1 5％，膨胀剂掺量一般为水泥用量的0.8~1％，具体掺量以试验数据为准。粉煤灰不仅能有效地降低混凝土的干缩徐变，增加混凝土内部的流动性、粘聚性和保水性。还可降低混凝土内部温度，推迟水化热峰值现象，减少绝热条件下升温，有利于控制温度裂缝的产生。掺加适当的膨胀剂可以补偿混凝土的收缩，增加其密实度。

（3）严格控制混凝土的施工工艺。

提高钻眼技术水平，优化钻爆参数，提高光面爆破技术，以达到超欠挖的良好控制；二衬的施作时间，应在围岩和初期支护变形基体稳定时进行。当围岩稳定明显，需提前进行二次衬砌时，必须对初期支护或衬砌结构进行加强；加强混凝土的拌合。严格按照施工配料单进行电子计量，定期检查、校准计量装置，加强砂石料含水率的控制；混凝土的浇筑。在运输及泵送过程中严禁加水，浇筑时适当地放慢施工速度，两侧边墙对称、分层灌注，拱、墙交界处应停1h左右让混凝土下沉稳定后，再浇注拱部混凝土，混凝土浇注过程中必须加强振捣，以提高混凝土的密实度和均质性；混凝土的脱模、养护。拆模时的强度必须满足设计及规范要求，一般衬体端面在拆除挡头板后，混凝土颜色变为灰白，即可脱模；传统的混凝土为洒水养护，但对隧道内的文明施工有所影响，且强度也得不到充分的保证，建议使用喷涂混凝土养护液的方法进行养护。

6.结语

裂缝是二衬混凝土结构中普遍存在的一种现象。它的出现不仅会降低结构物的抗渗能力，影响结构物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低结构耐久性，因此要对裂缝认真研究、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措施来预防裂缝的出现和发展，保证结构物安全、稳定的工作。