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【摘 要】隧道二次衬砌混凝土裂缝与混凝土自身的质量、施工方案以及施工管理有着很重要的关系。通过具体的分析，并提出相应的防治措施。
【关键词】隧道；二次衬砌；混凝土；裂缝
混凝土是由胶凝材料、骨料和水按适当比例配置，再经过一定时间硬化而成的人工石材。混凝土的硬度高、坚固耐用、原料来源广泛、制作方法简单、成本低廉、可塑性强、适用于各种自然环境，是世界上使用量最大的人工建筑材料。我国是世界上隧道最长的国家，随之而来的是隧道二次衬砌混凝土裂缝的增多，裂缝问题不仅仅影响着隧道内部的美观，也是一个非常大的安全隐患。严重的将引起隧道漏水等质量事故，直接影响隧道的运营条件与耐久性，甚至最终发展导致衬砌结构失稳破坏，严重危及行车安全。
1.原因分析
1.1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专业技术水平的欠缺，任意变更设计。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。
1.2隧道开挖成形，欠挖和超挖支护侵入衬砌限界，造成衬砌混凝土厚度不足，导致二衬混凝土干缩后较薄部位拉应力集中出现裂缝个别隧道衬砌混凝土背后存有脱空现象。
1.3未开展监控量测工作，仅凭经验来确定二次衬砌的施工时间，安全可靠性差，造成二次衬砌超设计荷载承受围岩压力。
1.4盲目追求施工进度，脱模时间过早，养生条件又不完善，使混凝土过早承受荷载，破坏了混凝土内部受力结构。
1.5下导坑开挖后基底有水浸泡，浮渣、浮土未清理干净就施做仰拱或边墙基础。承受行车荷载或上部混凝浇注、围岩荷载后基底产生不均匀的沉降，导致二衬出现裂缝。
1.6混凝土生产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。
1.7水泥品种选择不当，安定性不足，不同批次的水泥混用，碎石、砂继配差，含泥量超标，碎石中石粉含量大，针、片状过多，影响了水泥与骨料的结合。进行配合比设计忽略水泥用量增多对混凝土品质的影响，错误地认为水泥用量越多混凝土强度越高。此外，如果对掺合物合外加剂的选用缺乏专业技术人员的指导，往往也达不到预期效果。
1.8二衬混凝土浇筑后，因受爆破冲击力冲击，或者沉降缝设置不合理导致产生混凝土裂缝。
2.预防措施
2.1隧道开挖应严格控制超欠挖，确保二衬混凝土厚度，防止拉应力集中，同时应该提高光爆技术水平，严格控制光爆参数，对超欠挖有良好的控制。
2.2及时对围岩沉降、初支强度进行监测，确保围岩沉降稳定后初支强度达到设计允许进行二衬施工的强度，才允许进行二次衬砌的施作。
2.3混凝土浇筑后，二次衬砌在初期支护变形稳定前施工的混凝土强度应该达到设计强度的100%才能拆模，在初期支护变形稳定后施工的，拆模时的混凝土强度应达到8MPa；特殊情况下，应根据实验及监控量测结果确定拆模时间；防止二衬超设计荷载承受围岩压力。衬砌浇筑后应该根据气候条件进行养护，养护时间应满足强度要求。拆模时，混凝土内部与表层、表层与环境质监的温差不得大于20℃，结构内外侧表面温差不得大于15℃；混凝土内部开始降温前不得拆模。
2.4应该确保地基的承载力，将浮渣、浮土清理作为仰拱、边墙、二衬施工前现场转序的重要项目来控制，隐蔽工程应留存影像资料。
2.5把好材料进场关，严格控制原材料质量：
2.5.1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，不同品牌，不同规格，不同批次的水泥不能混用。
2.5.2碎石：严格按混凝土配合比设计的规格选用碎石标准，严格控制碎石的含泥量、针片状含量。
2.5.3砂：采用继配良好的中砂，细度模数应为2.3～3.0，粒径小于0.315mm的颗粒含量所占比例宜为15～20%，严格控制含泥量在3%以内，为方便混凝土的运输和浇注。
2.5.4水：最好选用饮用水，当采用其他水时，应按国家现行标准执行，PH应大于4。水灰比越大混凝土的干燥收缩越大。严格控制泵送混凝土的用水量是减少裂缝的主要措施之一。施工中水灰比的范围一般控制在0.45～0.55之间，塌落度控制在（12±2）cm之间。
2.5.5外加剂：高效减水剂能够有效减少用水量，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膨胀和开裂，施工时必须慎重选用外加剂的品种和用量。
2.6施工缝、变形缝的施工应该符合施工缝距墙体预留孔洞边缘不应小于30cm；变形缝处混凝土的厚度不应小于30cm，嵌缝密实；在浇筑新混凝土前，垂直施工缝宜在旧混凝土面上刷一层水泥净浆；水平纵向施工缝宜在旧混凝土面上铺一层厚度不大于30mm的砂浆或不大于30cm的混凝土。施工缝应凿除混凝土表面的水泥砂浆和松软层；凿毛应使露出新鲜混凝土面积不低于75%；人工凿毛时混凝土应达到2.5MPa，风动机凿毛时混凝土应达到10MPa。
2.7在混凝土初凝前不要受到有害的振动，例如放炮；传统为洒水养护，因实际施工受其他工序影响，很难保持。各项目可根据自身条件使用喷涂混凝土养护液等方法进行养护。
3.混凝土裂缝的治理
3.1表面处理法
对于浆材难以灌入的细而浅的裂缝，深度未达到钢筋表面的发丝裂缝，不漏水的缝，不伸缩的裂缝以及不再活动的裂缝，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。这种方法的缺点是修补工作无法深入到裂缝内部对延伸裂缝难以追踪其变化。 3.2填充法
用修补材料直接填充裂缝，一般用来修补较宽的裂缝，作业简单，费用低；宽度小于0.3mm，深度较浅的裂缝、或是裂缝中有充填物，用灌浆法很难达到效果的裂缝、以及小规模裂缝的简易处理可采取开V型槽，然后作填充处理。如果钢筋混凝土结构中钢筋己经锈蚀，则将混凝土凿除到能够充分处理己经生锈的钢筋部分，将钢筋除锈，然后涂上防锈涂料，再在槽中充填聚合物水泥砂浆或环氧树脂砂浆等材料。
3.3灌浆法
从细微裂缝到大裂缝均可适用，处理效果好。利用压送设备（压力0.2～0.4MPa）将补缝浆液注入砼裂隙，达到闭塞的目的，该方法属传统方法，效果很好。也可利用弹性补缝器将注缝胶注入裂缝，不用电力，十分方便效果也很理想。灌浆材料有水泥浆材、环氧浆材、弹性环氧浆材、弹性聚氨酷浆材、水溶性聚氨醋浆材等。
4.常用裂缝灌浆材料
4.1常用灌浆材料有水泥基类浆材、环氧类浆材、丙烯酞胺类浆材、聚氨酷类浆材、甲基丙烯酸类浆材等。
4.2化学灌浆材料的品种较多，性能也各不相同，但理想的化学灌浆材料，其应满足下列特性要求：
4.3粘度低，具有很好的可灌性，因要灌的裂隙大多比较细；
4.4浆液的胶凝或固化时间，可以按需要进行 ；
4.5良好的稳定性，应达到耐水、耐酸碱介质、耐冻融、耐老化等长期的稳定性；
4.6收缩率小，以避免胶体固化过程中由于收缩率大而形成新的缝隙；
4.7常温固化，灌浆工艺较简单；
4.8粘结性能好，胶体与基材的粘结力应大于基材自身的粘结力；
4.9强度高，胶体固化后应与基材的强度接近，以达到承载传力的目的；
4.10浆液无毒或低毒，对环境的污染较少；
4.11低成本，在保证技术性能的前提下，采用低成本的材料加工，以便于市场的推广应用。
5.结语
隧道二次衬砌混凝土裂缝是一个威胁着隧道安全的重大问题，相关人员应该及时加强监控，及时的分析成因并做出科学的补救措施。混凝土裂缝修补材料的正确合理选用是修补混凝土裂缝的关键所在，优良的修补材料能最大限度的恢复二衬的安全使用。我国科技水平的不断发展，科研力量的不断强大，对于隧道二衬混凝土裂缝的处理办法也会更加科学合理。
参考文献：
[1]中华人民共和国铁道部，《高速铁路隧道工程施工技术指南》，2010.
[2]黄国兴，混凝土病害修补技术研究，《水工混凝土建筑物修补应用指南》，1995.
[3]孙立新，水泥材料[J].中国工程咨询，2003.
[4]陈志源，李启令，张云莲等.土木工程材料[J].武汉：武汉工业大学出版社.
【关键词】隧道；二次衬砌；混凝土；裂缝
混凝土是由胶凝材料、骨料和水按适当比例配置，再经过一定时间硬化而成的人工石材。混凝土的硬度高、坚固耐用、原料来源广泛、制作方法简单、成本低廉、可塑性强、适用于各种自然环境，是世界上使用量最大的人工建筑材料。我国是世界上隧道最长的国家，随之而来的是隧道二次衬砌混凝土裂缝的增多，裂缝问题不仅仅影响着隧道内部的美观，也是一个非常大的安全隐患。严重的将引起隧道漏水等质量事故，直接影响隧道的运营条件与耐久性，甚至最终发展导致衬砌结构失稳破坏，严重危及行车安全。
1.原因分析
1.1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专业技术水平的欠缺，任意变更设计。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。
1.2隧道开挖成形，欠挖和超挖支护侵入衬砌限界，造成衬砌混凝土厚度不足，导致二衬混凝土干缩后较薄部位拉应力集中出现裂缝个别隧道衬砌混凝土背后存有脱空现象。
1.3未开展监控量测工作，仅凭经验来确定二次衬砌的施工时间，安全可靠性差，造成二次衬砌超设计荷载承受围岩压力。
1.4盲目追求施工进度，脱模时间过早，养生条件又不完善，使混凝土过早承受荷载，破坏了混凝土内部受力结构。
1.5下导坑开挖后基底有水浸泡，浮渣、浮土未清理干净就施做仰拱或边墙基础。承受行车荷载或上部混凝浇注、围岩荷载后基底产生不均匀的沉降，导致二衬出现裂缝。
1.6混凝土生产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。
1.7水泥品种选择不当，安定性不足，不同批次的水泥混用，碎石、砂继配差，含泥量超标，碎石中石粉含量大，针、片状过多，影响了水泥与骨料的结合。进行配合比设计忽略水泥用量增多对混凝土品质的影响，错误地认为水泥用量越多混凝土强度越高。此外，如果对掺合物合外加剂的选用缺乏专业技术人员的指导，往往也达不到预期效果。
1.8二衬混凝土浇筑后，因受爆破冲击力冲击，或者沉降缝设置不合理导致产生混凝土裂缝。
2.预防措施
2.1隧道开挖应严格控制超欠挖，确保二衬混凝土厚度，防止拉应力集中，同时应该提高光爆技术水平，严格控制光爆参数，对超欠挖有良好的控制。
2.2及时对围岩沉降、初支强度进行监测，确保围岩沉降稳定后初支强度达到设计允许进行二衬施工的强度，才允许进行二次衬砌的施作。
2.3混凝土浇筑后，二次衬砌在初期支护变形稳定前施工的混凝土强度应该达到设计强度的100%才能拆模，在初期支护变形稳定后施工的，拆模时的混凝土强度应达到8MPa；特殊情况下，应根据实验及监控量测结果确定拆模时间；防止二衬超设计荷载承受围岩压力。衬砌浇筑后应该根据气候条件进行养护，养护时间应满足强度要求。拆模时，混凝土内部与表层、表层与环境质监的温差不得大于20℃，结构内外侧表面温差不得大于15℃；混凝土内部开始降温前不得拆模。
2.4应该确保地基的承载力，将浮渣、浮土清理作为仰拱、边墙、二衬施工前现场转序的重要项目来控制，隐蔽工程应留存影像资料。
2.5把好材料进场关，严格控制原材料质量：
2.5.1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，不同品牌，不同规格，不同批次的水泥不能混用。
2.5.2碎石：严格按混凝土配合比设计的规格选用碎石标准，严格控制碎石的含泥量、针片状含量。
2.5.3砂：采用继配良好的中砂，细度模数应为2.3～3.0，粒径小于0.315mm的颗粒含量所占比例宜为15～20%，严格控制含泥量在3%以内，为方便混凝土的运输和浇注。
2.5.4水：最好选用饮用水，当采用其他水时，应按国家现行标准执行，PH应大于4。水灰比越大混凝土的干燥收缩越大。严格控制泵送混凝土的用水量是减少裂缝的主要措施之一。施工中水灰比的范围一般控制在0.45～0.55之间，塌落度控制在（12±2）cm之间。
2.5.5外加剂：高效减水剂能够有效减少用水量，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膨胀和开裂，施工时必须慎重选用外加剂的品种和用量。
2.6施工缝、变形缝的施工应该符合施工缝距墙体预留孔洞边缘不应小于30cm；变形缝处混凝土的厚度不应小于30cm，嵌缝密实；在浇筑新混凝土前，垂直施工缝宜在旧混凝土面上刷一层水泥净浆；水平纵向施工缝宜在旧混凝土面上铺一层厚度不大于30mm的砂浆或不大于30cm的混凝土。施工缝应凿除混凝土表面的水泥砂浆和松软层；凿毛应使露出新鲜混凝土面积不低于75%；人工凿毛时混凝土应达到2.5MPa，风动机凿毛时混凝土应达到10MPa。
2.7在混凝土初凝前不要受到有害的振动，例如放炮；传统为洒水养护，因实际施工受其他工序影响，很难保持。各项目可根据自身条件使用喷涂混凝土养护液等方法进行养护。
3.混凝土裂缝的治理
3.1表面处理法
对于浆材难以灌入的细而浅的裂缝，深度未达到钢筋表面的发丝裂缝，不漏水的缝，不伸缩的裂缝以及不再活动的裂缝，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。这种方法的缺点是修补工作无法深入到裂缝内部对延伸裂缝难以追踪其变化。 3.2填充法
用修补材料直接填充裂缝，一般用来修补较宽的裂缝，作业简单，费用低；宽度小于0.3mm，深度较浅的裂缝、或是裂缝中有充填物，用灌浆法很难达到效果的裂缝、以及小规模裂缝的简易处理可采取开V型槽，然后作填充处理。如果钢筋混凝土结构中钢筋己经锈蚀，则将混凝土凿除到能够充分处理己经生锈的钢筋部分，将钢筋除锈，然后涂上防锈涂料，再在槽中充填聚合物水泥砂浆或环氧树脂砂浆等材料。
3.3灌浆法
从细微裂缝到大裂缝均可适用，处理效果好。利用压送设备（压力0.2～0.4MPa）将补缝浆液注入砼裂隙，达到闭塞的目的，该方法属传统方法，效果很好。也可利用弹性补缝器将注缝胶注入裂缝，不用电力，十分方便效果也很理想。灌浆材料有水泥浆材、环氧浆材、弹性环氧浆材、弹性聚氨酷浆材、水溶性聚氨醋浆材等。
4.常用裂缝灌浆材料
4.1常用灌浆材料有水泥基类浆材、环氧类浆材、丙烯酞胺类浆材、聚氨酷类浆材、甲基丙烯酸类浆材等。
4.2化学灌浆材料的品种较多，性能也各不相同，但理想的化学灌浆材料，其应满足下列特性要求：
4.3粘度低，具有很好的可灌性，因要灌的裂隙大多比较细；
4.4浆液的胶凝或固化时间，可以按需要进行 ；
4.5良好的稳定性，应达到耐水、耐酸碱介质、耐冻融、耐老化等长期的稳定性；
4.6收缩率小，以避免胶体固化过程中由于收缩率大而形成新的缝隙；
4.7常温固化，灌浆工艺较简单；
4.8粘结性能好，胶体与基材的粘结力应大于基材自身的粘结力；
4.9强度高，胶体固化后应与基材的强度接近，以达到承载传力的目的；
4.10浆液无毒或低毒，对环境的污染较少；
4.11低成本，在保证技术性能的前提下，采用低成本的材料加工，以便于市场的推广应用。
5.结语
隧道二次衬砌混凝土裂缝是一个威胁着隧道安全的重大问题，相关人员应该及时加强监控，及时的分析成因并做出科学的补救措施。混凝土裂缝修补材料的正确合理选用是修补混凝土裂缝的关键所在，优良的修补材料能最大限度的恢复二衬的安全使用。我国科技水平的不断发展，科研力量的不断强大，对于隧道二衬混凝土裂缝的处理办法也会更加科学合理。
参考文献：
[1]中华人民共和国铁道部，《高速铁路隧道工程施工技术指南》，2010.
[2]黄国兴，混凝土病害修补技术研究，《水工混凝土建筑物修补应用指南》，1995.
[3]孙立新，水泥材料[J].中国工程咨询，2003.
[4]陈志源，李启令，张云莲等.土木工程材料[J].武汉：武汉工业大学出版社.