公路隧道裂缝成因及防治的几点建议

公路隧道裂缝成因及防治的几点建议

发表时间：2019-05-22T09:13:22.313Z 来源：《建筑模拟》2019年第10期作者：谢湘铖[导读] 本文将分析公路隧道裂缝类型，探究衬砌裂缝的具体影响因素，并提出相应的防治建议，旨在提高整体公路隧道的质量，保证人们的安全出行。

谢湘铖

湖南路桥建设集团有限责任公司湖南长沙 410004

摘要：公路隧道裂缝是影响公路隧道安全性的重要因素，其经常由于施工操作不当，设计不精、环境恶劣、施工材料不佳等情况出现衬砌裂缝问题，从而影响了公路隧道的运营，基于此，本文将分析公路隧道裂缝类型，探究衬砌裂缝的具体影响因素，并提出相应的防治建议，旨在提高整体公路隧道的质量，保证人们的安全出行。

关键词：公路隧道；裂缝成因；防治措施

前言：

在公路隧道实际运营过程中，由于设计方案、施工不规范、衬砌岩层结构变化等因素，导致衬砌整体受力发生变化，当结构受力变化达到一定程度后，就会出现裂缝，让整体的公路隧道稳定性受到影响。所以，需要总结以往公路隧道出现裂缝的原因，并提出相应的防治措施，解决公路隧道裂缝问题，避免降低经济效益，影响人们安全出行的情况。

一、公路隧道裂缝类型

根据隧道衬砌裂缝分布情况，可将其分为三种类型，即纵向裂缝、横向裂缝、环向裂缝，具体如下： 1.纵向裂缝

公路隧道衬砌纵向裂缝，其主要是指与隧道轴线平行的裂缝，经常出现在拱部、边墙位置，此种类型裂缝危害性较大，若是没有在裂缝出现时及时处理，在长时间的使用中裂缝不断发展，可能会出现隧道掉拱、边墙断裂等情况，更甚至会导致整个裂缝坍塌[1]。（如图1边墙纵向龟状裂缝）

图1 边墙纵向龟状裂缝

2.横向裂缝

横向裂缝与隧道纵轴之间的夹角为45°，成因相对复杂，通常情况下，由于滑坡走向不稳定这种岩层应力造成的裂缝，对于公路隧道的安全影响仅次于纵向裂缝，也需要及时解决。

3.环向裂缝

若是出现沉降缝、纵向荷载、围岩地质变化等情况，就会造成环向裂缝的出现，通常出现在岩石地层、洞口交接处、不良地质等位置，在公路隧道的安全稳定性中，此种裂缝对其影响最小。

二、公路隧道裂缝原因

公路隧道衬砌出现裂缝，主要是由于以下几种原因：

1.环境材料产生裂缝

公路隧道的环境、湿度等变化，混凝土不均性、材料质量，还有对混凝土造成侵蚀的酸、碱、盐等都会导致衬砌出现裂缝。在混凝土硬化期间，水泥将会释放出大量的热，随着内部温度的上升，表面也会出现拉应力，降温中又会受到基础混凝土的制约，其内部也会出现拉应力[2]。当外部气温降低后也会在衬砌混凝土表面造成拉应力。这种拉应力到达一定限度时，超出混凝土的抗裂能力，就会导致裂缝的出现。

通常会由于温度的变化造成裂缝，衬砌混凝土施工过程中，主要在三方面出现温差变化：其一，混凝土浇筑初期。混凝土属于热的不良导体，浇筑初期将会产生大量的水化热，凝聚在混凝土内部，不会轻易散发出去，从而让混凝土内部温度上升，但是混凝土外部是室外环境温度，形成了混凝土内外温度差，在凝结初期出现拉应力大于混凝土抗压能力时，就会导致裂缝出现；其二，拆模时。表面温度骤降，出现温度差导致裂缝出现；其三，混凝土内部温度最高，在热量散发会温度又下降至最低，就会出现其内部的温度差。这三种情况都会导致裂缝的产生，经常会导致衬砌出现纵向裂缝，即在拱顶位置附近、施工缝附近等。裂缝的出现还与混凝土质量有关，骨料大小、外加剂品种等都会导致混凝土质量出现问题，从而在工程后衬砌出现裂缝[3]。水泥活性大，或水灰比较低、混凝土温度高，这时混凝土泌水减少，其表面蒸发的水不会得到补充，混凝土还处于塑性阶段，只要收到拉力影响，表面就会有不规则裂缝出现。当此种裂缝出现后，其水分蒸发加剧，裂缝将会持续扩大。

2.施工不规范产生裂缝

由于施工不规范产生的衬砌裂缝，其主要表现在以下几方面：

其一，隧道开挖不规范，此种情况是由于局部欠挖，让二次衬砌混凝土出现不均匀，从而导致裂缝出现。

其二，没有依据隧道工程相关标准对施工技术进行检测，当初期支护还不稳定时，就进行二次衬砌，从而让隧道衬砌承载力不能满足最初的设计需求，后期就会出现裂缝[3]。

其三，施工中使用整体式钢板台车，施工人员有疏忽等原因会忽视混凝土振捣，出现振捣不密或不振捣情况，混凝土不均匀就会导致裂缝出现。

其四，为了追赶施工工期，完全不顾客观标准，当混凝土还处于不凝固状态，就进行下一步操作，承载力达不到隧道工程需求。

其四，没有根据隧道施工原材料特点进行保存，混凝土养护、运输工作不到位等，就会造成混凝土失去其应有的性质，导致裂缝出现。

其五，混凝土配比不当，就会造成质量问题，导致公路隧道在使用过程中出现裂缝，其主要是由于水泥用量过大、含砂率不当、水灰比大、骨料种类与外加剂种类选择不当等问题，者几种因素之间相互关联，只要有其中一项存在问题，就会让整体的混凝土配比失衡。如水泥量增加则混凝土强度下降、含泥量过大则混凝土收缩增强、骨料粒径越小则收缩量越大等，这些对于混凝土质量都具有一定影响，最终出现衬砌裂缝。

4.设计不精产生裂缝

公路隧道施工之前，设计人员没有全面勘察施工现场的水文地质情况，导致在施工过程中出现安全隐患问题。并且，监管系统的落后让各个部门之间不能及时发现隧道工程问题，沟通不及时，影响了整体的施工质量。

三、公路隧道裂缝防治建议及措施

1.裂缝防治措施

1.1贯穿裂缝防治措施

衬砌混凝土出现贯通性裂缝安全危害较大，需要使用有效的方法治理。应当沿着裂缝的方向凿成V型槽，深度为3cm，宽度为5cm，在槽内每隔0.5m钻一个小孔，深度是衬砌厚度的1/2即可，不能将衬砌穿透，防止出现跑浆情况。用清水清理槽中粉尘杂物，孔内插入压浆管，锚固使用环氧树脂水泥砂浆，并用灰刀将砂浆抹光压实。环氧树脂砂浆具有一定强度后，在水泥中以0.2MPa压强压入，结束后检查压浆效果，其表面用调色料处理，保持其美观性。

1.2非贯穿裂缝防治措施

由于公路隧道中，衬砌结构要求较高，可以使用嵌补方式补足非贯穿裂缝，可以使用环氧树脂，其具有粘结力、内聚力大的特点你，可以保持整体混凝土衬砌的完整性。

1.3密集裂缝防治措施

衬砌厚度不足或者后背存在空洞导致的密集裂缝，需要同时进行地层加固与防水处理[4]。可以延裂缝两侧，每隔0.4m就交错布点，凿成的方槽为10*10*5cm，使用风动凿岩机钻孔，深度3m，安装注浆锚杆，将水泥砂浆注入其中，水灰比为1：1，灰砂比1：4，施工过程中应当按照从下到上的顺序注浆，压力为0.5MPa。当注浆结束后，需要检查注浆效果，另外再凿新孔，在0.8MPa压强下注入纯水泥浆，达到规定压力后，砂浆注入不进去，则已经注满，锚杆垫板在注浆24小时后安装，并用环氧树脂砂浆将方槽磨平，同样适用调色料处理外观。

1.4剥落处理

若是在剥落后衬砌稳定性较差，但是还没有完全失去承载能力及稳定性时，可以使用增加衬砌后背控制压力的方法，以注浆为主、结构为辅进行加固，控制结构变形，保证结构安全，在结构加固中可以选择网喷混凝土或锚杆加固的措施。

2.裂缝防治建议

2.1规范材料选用

衬砌混凝土选材十分重要，是衬砌质量保障的根本所在，因此，在选择混凝土材料是需要严格控制其质量。

水泥，不能讲不通规格、品牌、批次的水泥混合使用，施工现场大多数使用硅酸盐水泥，但应当减少对单位水泥的使用；砂，使用中砂，粒径在0.32mm以下，所占比例约为18%，细度模数约为2.5，含泥量应当小于2%，为了让混凝土运输更加方便，砂率约为40%；碎石，要依据泵送管内径选择粒径较大的随时，其含泥量应当小于1%，片状物及针状物小于15%，粒径应当在30mm以下，最大不能大于35mm；水，选择饮用水，外加剂的种类与掺量需要严格控制，为了减少拌合用水，可以使用高效减水剂，其具有延缓水热化释放、降低水热化程度的作用，避免由于温差出现混凝土裂缝情况。若是高效减水剂掺量过多，就会让混凝土开裂肿胀。

2.2提高设计精度

若是想要让设计精度有所提高，就应当在工程前完善地质勘察报告，尤其是施工水文地质特点，对其全面分析后，才能做出有效的判断，计算衬砌承载力及围岩承载力，通过设计方案的完善及监管制度的贯彻落实，可以为公路隧道施工质量的提升奠定稳定的基础[5]。

2.3控制施工质量

当公路隧道施工时，为了保证其施工质量，就需要对施工的各个环节进行有效控制。

首先，使用爆破技术时需要对钻爆参数进行控制，检测隧道断面，让隧道施工环境处于较为良好的状态；其次，保证初期支护结构与围岩变性一致，提升二次衬砌质量，若是出现明显的流变特性或者围岩变形情况时，就需要加固支护结构与衬砌承载力；

再次，控制混凝土配比，在配料过程中严格检查砂石含水率，方便对拌和水量的调整，用掺和粉煤等方法减少水泥的使用，降低水化热，并且其中需要有减水、缓凝、曾坦作用的外加剂，改进混凝土流动性与保水性，若是夏季施工，温度较高则需要在搅拌时搭设遮阳棚，可在夜间建筑混凝土。

最后，浇筑混凝土，入模时混凝土不能继续浇水，在浇筑之前控制混凝土振捣，让混凝土处于密实状态，保证浇筑速度。为了避免混凝土中出现空洞，降低其内部强度，在浇筑工作完成之后，只有强度达到标准之后才能脱模，严禁出现为了工期提前脱模的情况，脱模后对混凝土进行保湿处理，从而保证工程质量，避免混凝土强度不达标。

总结：总之，随着交通行业的不断发展，公路隧道裂缝问题却愈发严重，影响了人们的出行安全及运用效果，需要根据裂缝成因提出相应的防治措施，本文主要提出了裂缝防治措施，通过控制施工材料、设计精度、施工质量等方法，利用事前预防控制降低衬砌裂缝问题的出现，只有严格控制施工过程，保证每一环节符合相应要求，才能整体提升公路隧道质量。

参考文献：

[1] 廖志宣.公路隧道裂缝成因及防治的几点建议[J].低碳世界，2017（7）：194-195.