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[摘 要]本文结合多年工作经验，对隧道二次衬砌混凝土裂缝的原因与防治谈一些看法。
[关键词]隧道 二次衬砌 裂缝 原因 防治
中图分类号：TU383 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）14-0128-01
一般隧道二次衬砌施工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美观，还给工程质量留下了隐患。隧道二衬混凝土开裂，以后在使用环境中水汽，空气的湿度、酸碱度、氧化碳化腐蚀、冻涨等破坏混凝土裂缝内部，使裂缝发展，影响混凝土结构整体性，破坏混凝土结构，从而影响隧道的安全通车和结构使用寿命。
一、隧道衬砌混凝土裂缝类型
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、干缩裂缝：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缩产生变形，由于受到围岩和模板的约束，变形产生应力，当应力值超过混凝土的抗拉强度时，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，外加剂品种和参量。
2、温度裂缝：水泥水化过程中产生的大量的热量，在混凝土内部和表面间形成温度梯度而产生应力，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。
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，基底产生不均匀沉降；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害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。
4、施工缝（接茬缝）：施工过程中由于停电、机械故障等因素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，就在原有混凝土表面浇筑混凝土，致使新旧混凝土接茬间出现裂缝。
二、混凝土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。根据隧道门洞边墙处表面裂缝的形状以及可判定为干缩裂缝，混凝土生产时原材料计量误差大，尤其是外加剂的掺量随意性大，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。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；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，影响了水泥和骨料的胶结。在混凝土运输及泵送过程中加水的现象也比较普遍；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，脱模后没有进行混凝土的潮湿养护；这些都是造成衬砌裂缝形成的原因。
三、隧道衬砌混凝土裂缝的预防控制
1、提高设计精度同时加强超前地质预报工作。加强工程前期地质工作，为设计提供详细的工程地质、水文地质勘探资料，提高设计的质量、同时在施工中加强做好超前地质预报工作，为不良地段提供准确的数据基础。
2、把好材料进场关，严格控制原材料的质量和技术标准。
（1）水泥：不同品牌、不同规格、不同批次的水泥不能混用；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。
（2）碎石：根据泵送管路的内径，尽可能选用较大粒径的碎石；严格控制含泥量不大于1%，针、片状物含量不大于15%，粒径以531.5mm为宜，最大不超过40mm。
（3）砂：采用级配良好的中砂，细度模数应为2.3-3.0，粒径小于0.135mm的颗粒，含量所占比例宜为15%-20%，严格控制含泥量在3%以内；为方便混凝土运输、泵送和浇筑，砂率取35%-45%。
（4）水：最好选用饮用水。
（5）外加剂：施工时必须慎重选择外加剂的品种和掺量，高效减水剂能够有效减少拌合用水，降低水化热，延缓水化热释放速度，从而减少温度裂缝，但掺量过多会引起混凝土的肿胀和开裂。
3、混凝土配合比的控制及选用。
（1）严格按施工配料单计量，定期检查校正计量装置；加强砂石料含水率检测，及时调整拌合用水量。
（2）改善骨料级配，掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量，降低水化热。
（3）混凝土中掺加一定量的具有减水、增朔、缓凝等作用的外加剂，改善混凝土拌合物的流动性、保水性，降低水化热，推迟热峰的出现时间。
（4）控制混凝土的入模温度；夏季施工時，当气温高于30℃时，砂石料、拌合机应搭设遮阳棚，用冷水冲洗碎石降温；尽量安排在夜间浇筑混凝土。
4、严格控制隧道各道施工操作，提高施工质量。
（1）加强隧道开挖断面检测，严格控制超欠挖，为后期衬砌施工创造良好的条件。
（2）在保证开挖断面成型满足设计要求的前提下，严把初期支护，不能让其喷射混凝土侵占二次衬砌净空，造成衬砌厚度不满足设计要求。
（3）仰拱及矮边墙施工前一定要把基底虚渣、杂物、积水清理干净，以避免成型后混凝土出现不同程度的下沉及变形而影响后期二次衬砌的质量。
（4）二次衬砌施工时间，应在围岩和初期支护变形基本稳定时进行。当围岩变形较大、流变特性明显，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。
（5）二次衬砌混凝土灌注，全过程应有技术人员进行旁站，且严禁在运输和泵送过程中给混凝土加水。
四、混凝土裂缝的治理 混凝土作为多组材料组成的脆性材料，裂缝的存在是客观的。在混凝土施工中应加强衬砌混凝土的施工管理，避免或减少混凝土裂缝的产生；对于出现的裂缝，应认真分析原因，分清是有害裂缝还是无害裂缝，并对有害裂缝进行处理，防止裂缝继续发展，影响衬砌结构的稳定。
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，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。
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。
2、贯通性裂缝
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￠10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。待环氧树脂砂浆有一定的强度后，以0.15MPa-0.2MPa压力压入水泥-水玻璃浆液或环氧树脂浆液。压浆结束后在0.2MPa压力下压水检查压浆效果。裂缝表面用刮抹料和调色料处理。
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， 必须进行防水和地层加固处理。沿裂缝两侧每隔1.2m-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3m，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0.4MPa-0.6MPa为宜。注浆结束后，另凿新孔在0.6MPa-1.0MPa压力下压入纯水泥浆检查注浆效果，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。
五、结束语
总之，隧道衬砌裂缝病害的发生除不利的受力因素影响外，随着大流动性、泵送混凝土施工技术的应用，混凝土的收缩、温度（水热化）、配合比及施上工艺不当等因素正在成为隧道病害发生的主要原因，应引起足够注意。
参考文献
[1]朱汉华、秦顺飞、魏水平，关于隧道二次衬砌砼裂缝原因分析和防治措施《浙江交通职业技术学院学报》 2001年01期.
[2]杨小峰，浅析隧道二次衬砌混凝土裂缝产生的原因及预防措施，《北方交通》 2011年05期.
[关键词]隧道 二次衬砌 裂缝 原因 防治
中图分类号：TU383 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）14-0128-01
一般隧道二次衬砌施工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美观，还给工程质量留下了隐患。隧道二衬混凝土开裂，以后在使用环境中水汽，空气的湿度、酸碱度、氧化碳化腐蚀、冻涨等破坏混凝土裂缝内部，使裂缝发展，影响混凝土结构整体性，破坏混凝土结构，从而影响隧道的安全通车和结构使用寿命。
一、隧道衬砌混凝土裂缝类型
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、干缩裂缝：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缩产生变形，由于受到围岩和模板的约束，变形产生应力，当应力值超过混凝土的抗拉强度时，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，外加剂品种和参量。
2、温度裂缝：水泥水化过程中产生的大量的热量，在混凝土内部和表面间形成温度梯度而产生应力，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。
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，基底产生不均匀沉降；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害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。
4、施工缝（接茬缝）：施工过程中由于停电、机械故障等因素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，就在原有混凝土表面浇筑混凝土，致使新旧混凝土接茬间出现裂缝。
二、混凝土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。根据隧道门洞边墙处表面裂缝的形状以及可判定为干缩裂缝，混凝土生产时原材料计量误差大，尤其是外加剂的掺量随意性大，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。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；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，影响了水泥和骨料的胶结。在混凝土运输及泵送过程中加水的现象也比较普遍；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，脱模后没有进行混凝土的潮湿养护；这些都是造成衬砌裂缝形成的原因。
三、隧道衬砌混凝土裂缝的预防控制
1、提高设计精度同时加强超前地质预报工作。加强工程前期地质工作，为设计提供详细的工程地质、水文地质勘探资料，提高设计的质量、同时在施工中加强做好超前地质预报工作，为不良地段提供准确的数据基础。
2、把好材料进场关，严格控制原材料的质量和技术标准。
（1）水泥：不同品牌、不同规格、不同批次的水泥不能混用；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。
（2）碎石：根据泵送管路的内径，尽可能选用较大粒径的碎石；严格控制含泥量不大于1%，针、片状物含量不大于15%，粒径以531.5mm为宜，最大不超过40mm。
（3）砂：采用级配良好的中砂，细度模数应为2.3-3.0，粒径小于0.135mm的颗粒，含量所占比例宜为15%-20%，严格控制含泥量在3%以内；为方便混凝土运输、泵送和浇筑，砂率取35%-45%。
（4）水：最好选用饮用水。
（5）外加剂：施工时必须慎重选择外加剂的品种和掺量，高效减水剂能够有效减少拌合用水，降低水化热，延缓水化热释放速度，从而减少温度裂缝，但掺量过多会引起混凝土的肿胀和开裂。
3、混凝土配合比的控制及选用。
（1）严格按施工配料单计量，定期检查校正计量装置；加强砂石料含水率检测，及时调整拌合用水量。
（2）改善骨料级配，掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量，降低水化热。
（3）混凝土中掺加一定量的具有减水、增朔、缓凝等作用的外加剂，改善混凝土拌合物的流动性、保水性，降低水化热，推迟热峰的出现时间。
（4）控制混凝土的入模温度；夏季施工時，当气温高于30℃时，砂石料、拌合机应搭设遮阳棚，用冷水冲洗碎石降温；尽量安排在夜间浇筑混凝土。
4、严格控制隧道各道施工操作，提高施工质量。
（1）加强隧道开挖断面检测，严格控制超欠挖，为后期衬砌施工创造良好的条件。
（2）在保证开挖断面成型满足设计要求的前提下，严把初期支护，不能让其喷射混凝土侵占二次衬砌净空，造成衬砌厚度不满足设计要求。
（3）仰拱及矮边墙施工前一定要把基底虚渣、杂物、积水清理干净，以避免成型后混凝土出现不同程度的下沉及变形而影响后期二次衬砌的质量。
（4）二次衬砌施工时间，应在围岩和初期支护变形基本稳定时进行。当围岩变形较大、流变特性明显，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。
（5）二次衬砌混凝土灌注，全过程应有技术人员进行旁站，且严禁在运输和泵送过程中给混凝土加水。
四、混凝土裂缝的治理 混凝土作为多组材料组成的脆性材料，裂缝的存在是客观的。在混凝土施工中应加强衬砌混凝土的施工管理，避免或减少混凝土裂缝的产生；对于出现的裂缝，应认真分析原因，分清是有害裂缝还是无害裂缝，并对有害裂缝进行处理，防止裂缝继续发展，影响衬砌结构的稳定。
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，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。
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。
2、贯通性裂缝
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￠10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。待环氧树脂砂浆有一定的强度后，以0.15MPa-0.2MPa压力压入水泥-水玻璃浆液或环氧树脂浆液。压浆结束后在0.2MPa压力下压水检查压浆效果。裂缝表面用刮抹料和调色料处理。
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， 必须进行防水和地层加固处理。沿裂缝两侧每隔1.2m-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3m，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0.4MPa-0.6MPa为宜。注浆结束后，另凿新孔在0.6MPa-1.0MPa压力下压入纯水泥浆检查注浆效果，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。
五、结束语
总之，隧道衬砌裂缝病害的发生除不利的受力因素影响外，随着大流动性、泵送混凝土施工技术的应用，混凝土的收缩、温度（水热化）、配合比及施上工艺不当等因素正在成为隧道病害发生的主要原因，应引起足够注意。
参考文献
[1]朱汉华、秦顺飞、魏水平，关于隧道二次衬砌砼裂缝原因分析和防治措施《浙江交通职业技术学院学报》 2001年01期.
[2]杨小峰，浅析隧道二次衬砌混凝土裂缝产生的原因及预防措施，《北方交通》 2011年05期.