浅谈隧道二衬混凝土裂缝形成原因及治理

摘要：随着国民经济的发展，山岭地区新建公（铁）路越来越多，隧道工程所占的比例逐步增大。隧道二次衬砌施工普遍采用整体式钢模板台车、泵送混凝土施工工艺。但混凝土硬化过程中产生的裂缝不仅影响了美观还给工程质量留下了隐患。施工中必须采取合理的工程技术措施,控制和减少混凝土中裂缝的数量和宽度。本文分析了混凝土裂缝产生的原因,提出了治理方法

裂缝的类型

   隧道衬砌混凝土裂缝类型主要有：干缩裂缝、温度裂缝、外荷载作用产生的变形裂缝，施工缝处理不当引起的接茬缝等。

1.1

 干缩裂纹

混凝土在硬化过程中水分逐渐蒸发散失,使水泥石中的凝结胶体干燥收产生变形,由于受到围岩和模板的约束,变形产生应力,当应力值超过混凝的抗拉强度时,就会出现干缩裂缝。干缩裂缝多为表面性的,走向没有规律。影响混凝土干缩裂缝的因素主要有：水泥品种、用量及水灰比,骨料的大小和级配,外加剂品种和掺量。

1.2

  温度裂缝

水泥水化过程中产生大量的热量,在混凝土内部和表面间形成温度梯度产生应力,当温度应力超过混凝土内外的约束力时,就会产生温度裂缝。裂缝宽度冬季较宽,夏季较窄。温度裂缝的产生与二次衬砌混凝土的厚度及水泥的品种、用量有关。

1.3

  荷载变形裂缝

仰拱和边墙基础的虚碴未清理干净,混凝土浇筑后,基底产生不均匀沉模板台车或堵头板没有固定牢固,以及过早脱模,或脱模时混凝土受到较大的外力撞击等都容易产生变形裂缝。荷载变形裂缝在隧道衬砌混凝土病中占有的比例逐年增大,已经引起了广大工程技术人员的重视。施工缝（接茬缝）

1.4

  施工缝（接茬缝）

施工过程中由于停电、机械故障等原因迫使混凝土浇筑中断时间超过混凝土的初凝时间,继续浇筑混凝土时,原有的混凝土基础表面没有进行凿毛处理，或者凿毛后没有用水冲洗干净,也没有铺水泥砂浆垫层,就在原混凝土表面浇筑混凝土,致使新旧混凝土接茬间出现裂缝。

裂缝形成的原因分析

    混凝土裂缝形成的原因非常复杂,往往是多种不利因素综合作用的结果。据有关统计,施工不规范造成的混凝土裂缝占80%左右,材料质量差或配合比不合理产生的裂缝占15%左右,设计不当引起的裂缝可能占5%。

2.1设计粗糙,建设、监理单位工作随意性大

由于多方面的原因,勘察设计单位无法深入地开展地质勘探工作,隧道围岩类别评价及支护结构设计缺乏科学依据，带有一定的盲目性。个别建设单位限于自身管理和技术水平的欠缺,任意变更原设计。少数工程由业主的内部人员组成监理机构,监理工作失去了独立性。随着建筑市场的规范,这些问题会逐步得到解决。

2.2施工工艺或现场操作不规范

a.隧道开挖成型差,衬砌混凝土厚度严重不均匀；欠挖或初期支护侵入衬砌限界,造成衬砌混凝土厚度不足。个别隧道衬砌混凝土背后存在脱空现象。 

b，未开展监控量测工作,仅凭经验来确定二次衬砌的施作时间,安全可靠性差，造成二次衬砌超设计荷载承受围岩压力。

c.混凝土时原材料计量误差大，尤其外加剂的掺加随意性大,没有根据砂、石料的实际含水率及时调整施工用水量,造成混凝土水灰比增大。在混凝土运输及泵送过程中加水的现象也比较普遍。

d.采用整体式钢模板台车施工,混凝土浇筑时不振捣或漏振，混凝土均质性差。

e.盲目追求施工进度，随意提前脱模时间,使低强度混凝土过量承受荷载,破坏了混凝土结构。脱模后没有进行混凝土的潮湿养护。f.夏季施工时砂、石料露天堆放,无切实有效的降温措施,混凝土入模温度高。冬期施工时采取的防寒保温措施不力。

2.3原材料质量差、配合比设计不合理

水泥品种选择不当,安定性不良,不同批次的水泥混用。碎石、砂级配差,含泥量超标,碎石中石粉含量大,针、片状物过多,影响了水泥与骨料的胶结。进行配合比设计时,忽视水泥用量增多对混凝土品质的影响,错误认为水泥用量越多，混凝土强度越高。对掺合料和外加剂的选用缺乏技术人员的指导,往往达不到预期的效果。

混凝土裂缝的治理

3.1细微裂缝

隧道衬砌混凝土表面常出现一些没有扩展性的细微裂缝,这种裂缝是稳定的,一般可自愈,不会影响结构的使用和耐久性。从美观考虑,可先清洗干净裂缝表面,然后涂刷环氧树脂浆液二至三遍,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。环氧树脂浆液配比,环氧树脂：501稀释剂：二甲苯：乙二胺=1：0.2：0.35：0.08。刮抹料配比。水泥：细砂：水=1：2：0.35。调色料配比,水泥：白水泥：107胶=5；3：1。施工时应经试验确定。

3.2贯性裂缝

贯通性裂缝的危害较大必须采取有效的治理方法。沿裂缝方向凿成宽5cm、深3cm的V形槽,在槽内骑缝每隔0.5m钻一孔,孔深为衬砌厚度的1/2

或2/3,一般不少于15cm,并不得穿透衬砌以防跑浆。用清水冲洗干净槽内的杂物及粉尘，在孔内插入φ10的压浆管，利用环氧树脂水泥砂浆锚固，用灰刀将砂浆压实抹光。环氧树脂砂浆配比，环氧树脂：水泥：细沙：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。待环氧树脂砂浆有在1.2MPa压力下检查压浆效果。裂缝表面用刮抹料和调色料处理。

3.3密集裂缝

衬砌背后有空洞或衬砌厚度不足引起的密集裂缝，必须进行防水和底层加固处理，沿裂缝两侧每隔1.2-1.5m交错布点，凿成10cm×10cm大小深5cm的方槽、用风动凿岩机钻孔，孔深3cm，安装WDT25中空注浆锚杆，注入水泥砂浆，灰砂比1：（3-5），水灰比1:1，施工时由下往上逐级注浆，注浆压力以0.4NPa-0.6MPa为宜。注浆结束后，另凿新孔在0.6MPa-1.0MPa压力下压入纯净泥浆检查泥浆效果，当达到规定压力而砂浆压不进时，即认为已经注满。注浆24h后安装锚杆垫板，用环氧树脂砂浆抹平方槽，表面用刮抹料和调色料处理。