隧道二衬混凝土裂缝分析、预防与处理
发表时间：2015-05-15T16:21:09.653Z 来源：《工程管理前沿》2015年第5期供稿作者：王德坤林在掏[导读] 从裂缝宽度与深度，及对结构影响的角度，提出有效预防与处理措施。

王德坤林在掏
中铁十二局集团第四工程有限公司陕西西安710000 摘要：在众多隧道施工项目中，二次衬砌混凝土裂缝危害已十分常见，不仅严重破坏隧道结构体的防水性能，更会严重影响其受力状况。

怎样有效处理二衬混凝土裂缝危害，提高施工质量，成为现阶段隧道施工有待解决的一项难题。

基于此，文章在逐一分析衬砌结构材料性能、配合比、温湿度和施工等因素的基础上，从裂缝宽度与深度，及对结构影响的角度，提出有效预防与处理措施。

关键词：隧道施工；二衬混凝土；裂缝；预防与处理
一、隧道二衬混凝土裂缝分析
1.1原因分析
①原材料原因：水泥品种安定性不好，或选择不良，或混用不同批次的水泥，都可导致二衬裂缝出现。

其中，细度越细和等级越高的水泥，严重影响混凝土开裂。

②配合比因素：在设计配合比时，必须严格遵循科学比例分配水泥、外加剂和掺合料的用量，同时所有材料规格需与要求相符。

加入太多水泥会导致水热化加大，造成混凝度内外温差较大，最终形成梯田温度而产生裂缝。

③温差与湿度的因素：大多数裂缝在混凝土施工中，都是由外界温湿度变化而造成。

浇注温度、水泥水化热的绝热升温以及结构散热的温度，共同叠加形成混凝土内部温度。

大气气温在浇筑混凝土时，对浇筑温度有明显影响，大气升温升高而混凝土温度也随之升高，大气温度下降，会使混凝土内部与表面形成温度差。

④施工因素：由测量不精确引起的中线偏位会形成二衬受力不均匀，会造成薄弱部位开裂；未按预期设定标准开挖断面净空，出现超欠挖现象，造成初期支护喷射混凝土薄厚不均而引起裂缝。

未在仰拱施工时彻底清理积水和基底虚渣，在二次浇筑前，未清理干净矮边墙杂物，导致二衬浇筑后矮边变形及下沉，最终出现裂缝。

抢工期赶进度，衬期支护变形为未稳定时就进行二衬浇筑，导致二衬承受的变形应力过大，从而引起裂缝。

1.2混凝土裂缝分类
①由变形受到约束引起的裂缝：混凝土因收缩、膨胀、温湿度变化及不均匀沉降等引起裂缝，这是因为混凝土因受到约束不能自由变形而产生内应力，内应力超过标准值，就会产生裂缝。

②由外在负荷作用引起的裂缝。

二、二衬混凝土裂缝预防
2.1事前做好环境勘测
衬砌施工前，为了达到预期施工质量，应将地质环境勘测放在设计环节，对施工现场的地质构造、水文地理、和温湿度变化等有一个全面了解，为施工设计提供参考依据，最终将衬砌和支护的承载能力有效提高。

2.2加强材料检测
对砂石、水泥及外加剂等材料进行严格检测，对照相关标准后，对所有进入施工场地的材料进行严格的质量检验，如型号、规格、质量与施工要求有出入，则需立即调整；规格不同的水泥材料不得拌入混合料，在甄选粒径、针片含量和含泥量时要严格依据设计要求，选用合格的骨料
2.3温湿度控制
①混凝土表面温度与室外最低气温间的差值应<20℃，中心温度与表面温度间的差值应<20℃。

如果混凝土抗裂能力较强，其两温度间的差值应≦30℃。

②混凝土拆模时的温差应<20℃。

③在降低混凝土内部温差时，要采取内部降温法来实现降温。

④将保温材料覆盖于结构外露的混凝土表面以及模板外侧，将混凝土内外温差控制在20℃以下。

⑤将抗裂钢筋网片设立在混凝土表明层，这是防止混凝土在收缩时产生裂缝。

2.4过程控制和质量管理
加强和改进二衬混凝土施工质量的有效措施离不开过程控制和质量管理。

在开挖爆破时，炸药量要控制得当，避免过度扰动围岩，将外部应力对二衬混凝土的破坏作用有效释放。

初期支护阶段质量控制的要点是平顺度以及二次衬砌厚度的严格控制。

三、隧道二衬混凝土裂缝处理措施
3.1表面处理法
表面涂抹和表面贴补是表面处理法的两种操作方式，主要适用于相对稳定及不会影响结构承载能力的表面裂缝和深度裂缝的处理上，也是普遍使用的处理方法。

这种处理方法具有工序简单和易于操作两大优点。

采用表面涂抹方式可有效处理浆液难以灌入、不漏水、不伸缩，以停止活动的细浅裂缝。

对于大面积漏水的防渗堵漏则使用表面贴补法，将玻璃纤维布粘贴在裂缝表面，在粘贴前，要处理基面，使基面平整干燥、无尘无油污。

3.2电化学防护法
通过施加电场在介质中的电化学作用，将混凝土或钢筋混凝土所处的环境状态改变，同时使钢筋钝化，最终达到防腐的目的就是电化学防护法。

阴极防护法、碱性复原法和氯盐提取法是常用的三种有效的电化学防护法，三种方法工作参数如表1所示：表1三种电化学防护法的作用及工作参数
3.3灌浆处理法
将密封剂或粘合剂灌入裂缝深部，防止裂缝纵深扩展扩大，同时将构件性能修复提高的方法就是灌浆处理法。

各种类型的裂缝都可使用灌浆处理法，且有较好的修复效果。

具体操作是：①先将水泥浆等胶结材料压入混凝土裂缝中，与混凝土结构融合，从而将混凝土的整体性能有效提高；此外，一些聚氨酯、环氧树脂和甲基丙烯酸脂等化学材料，也是裂缝修补材料的优选。

裂缝修补前，在指定位置埋设灌浆管，如果是细浅裂缝，可将裂缝表面用钢丝刷清洁彻底后，再将灌浆管用环氧胶泥骑缝粘贴；如果是宽深裂缝，需要沿着裂缝，开一个V 行切槽，再将灌浆管粘贴在裂缝较宽的部位或裂缝贯穿处、交叉处及顶端。

②第二部是封缝，将环氧树脂基液沿着裂缝开始刷，刷完后涂上一层环氧胶泥。

进行封缝，主要使裂缝可形成一道密闭性空腔通道。

浆液配置，影响浆液可灌性的两大因素是浆液粘度和注浆压力，注浆压力随浆液粘度的增加而增加，注浆压力增加，灌注时间也会增加。

如果是不贯通裂缝，其裂缝深部很难灌入浆液；而且可灌性与、固化时间长短、固化后构件的粘接强度，这三者之间存在相互矛盾，这就需要在可灌性的情况下，应优先灌入粘度较大的浆液。

浆液配合好后灌浆，灌浆是因注意是从裂缝一边逐步向另一边灌浆，对于纵向裂缝和斜裂缝来说，应采取自上而下的灌法，同时逐渐升高灌浆压力，避免骤然施压而使缝隙加大。

3.4拆除重砌法
在裂缝采取修补措施也无法弥补的情况下可采用拆除重砌法。

当整个衬砌界面的裂缝大量存在，且裂缝整体贯穿，严重影响结构稳定和受力的情况下，将既有裂缝二衬拆除，拼装衬砌模板的同时，重新浇筑二次衬砌。

逐段进行拆除重砌，拆除时首先采用微差爆破，将爆破冲击波、飞石、噪音和震动有效控制，不仅操作便捷，还迅速安全，几乎不会影响到相邻衬砌，且破碎程度高。

拆除时，要逐一在切彻拱顶、左右拱腰、左右拱脚、等5条线上纵向打眼，25cm的眼格间距，逐一装药后，开始有顺序的起爆。

另外，为了预防路面不被爆破的二衬砸损，需在路面铺出一条50cm厚的砂土。

二衬爆破后，将废渣用挖掘机清理掉，将破损的防水板割除，并重新铺装新防水板，安装止水条后浇筑二衬。

四、结论
在当前各种隧道施工项目中，应全面重视二次衬砌混凝土裂缝的危害。

在预防和处理二衬混凝土裂缝时，应注意从设计、材料、施工等方面出发，多方面、全方位的着手预防二衬混凝土危害。

参考文献：
[1]李洪涛，刘荣平.隧道二次衬砌施工的工程质量控制[J].山西建筑，2008-09-20
[2]吴荣峰，李淑琴.隧道衬砌混凝土裂缝控制技术[J].铁道标准设计，2013-12-10
[3]耿芳.谈施工中混凝土裂缝的预防与处理[J].价值工程，2011-05-28。