公路隧道混凝土裂缝的防治

李梅

四川川交路桥有限责任公司四川德阳618300

摘要：公路隧道二衬混凝土裂缝的发展可能会出现衬砌渗漏水，会对衬砌结构混凝土及钢筋产生侵蚀，对结构强度和稳定性产生不良影响，诱发新的裂缝产生，形成恶性循环，加速隧道衬砌结构的破坏。因此，在隧道二衬施工过程中，必须要严格按照相关规范、规程要求施工，尽可能地减少二衬混凝土裂缝的出现。

关键词：公路隧道混凝土裂缝；防治

对已经出现的混凝土裂缝要进行认真调研、合理对待、综合分析，并且采用合理的方法及时进行处理，保证二衬混凝土结构安全、稳定、持久地工作。

一、隧道衬砌裂缝种类介绍

首先是温度裂缝。这种裂缝是非常普遍的一种混凝土裂缝，由于许多隧道需要浇筑的混凝土数量比较多，所以很多隧道衬砌属于大体积混凝土浇筑，容易在浇筑完成后随着水泥的水化热而导致混凝土内部和外部因为温度差而产生较大内应力，在内应力足够大的时候就可能撑破混凝土，并最终形成混凝土由内而外的裂缝，由此产生温度裂缝。这种裂缝往往是冬宽夏窄，即受到温度影响，同时还与所使用的水泥相关。其次，在公路隧道的衬砌过程中还会因为混凝土在浇筑后水分急剧蒸发，然后导致混凝土中的凝结胶体在快速干燥时产生大量变形，但是在周围骨料和外界模板的应力排挤下产生新的应力，当这种内应力很容易导致混凝土产生裂缝，这种裂缝也被称为干缩裂缝。还有就是公路隧道在投入使用的过程中由于工程塌陷等原因导致的不均匀沉降，或者在混凝土浇筑后的养护中出现问题而导致混凝土尚未达到规定压强而导致的裂缝，这也是在国内公路隧道衬砌中随着“施工效率”的要求而导致的裂缝。这种裂缝被称为变形裂缝，由于其产生变形的主要原因是混凝土强度不达标，荷载压迫所导致裂缝，所以这种裂缝的危险性比较大。

二、隧道衬砌裂缝形成因素的考虑

首先由于公路隧道设计地质比较复杂，所以对于一些地质勘查工作比较难，在岩石类型报告的准确性上会存在问题，直接导致在隧道衬砌中的支护系统出现设计问题，但是在施工中并未得到施工单位和监理的重视，导致设计变更不明显，在支护系统中存在地基下沉，混凝土也随之下沉，出现裂缝。在施工这道重要环节下很容易导致裂缝出现。由于现场施工存在许多不规范操作，最终出现许多综合类型的裂缝。在混凝土施工过程中由于对水灰比等控制不足，在混凝土中不注重对外加剂的控制，对混凝土加工随意导致在施工中产生较大的干缩裂缝。在混凝土浇筑完成后由于振捣不密实，导致混凝土在凝固过程中产生较大的骨料分离，造成均质性问题，产生严重的裂缝。还有就是不注重混凝土养护时间，造成混凝土强度不达标造成荷载裂缝。在冬夏季混凝土施工过程中不注重混凝土温度，造成混凝土裂缝。还有就是外加剂和掺合料不能正确认识，导致在混凝土中随意添加，影响混凝土性状，造成隧道衬砌裂缝。

三、公路隧道混凝土裂缝的防治

1.混凝土材料的选用：①细集料应选用含泥量小、有害杂质含量低、级配好的天然砂；②粗集料宜选用针片状颗粒含量小于5%，粒径在8～32mm间级配好的碎石，特别是要控制好8mm以下的含量，即常说的石粉、石屑的含量；③水泥宜选用对砼开裂影响小的高品质水泥。有关试验表明，水泥品质的好坏对砼开裂的温度作用有较大的影响，在施工中往往只注重水泥品种的选择，而忽略了对水泥品质的选择。不同水泥厂生产的同一品种水泥，只要是技术指标符合国家标准，通常就认为品质是一样的，其实它们对开裂的敏感性可能差别很悬殊。因此在实际施工中宜选用含碱（Na2O、K2O）量低、硫酸盐含量（相对于铝酸盐而言）高、粉磨细度小的水泥，这种品质的水泥抗裂性能较好；

2.进行科学的配合比设计：砼的配合比决定了砼强度、抗渗性、和易性、塌落度、水泥用量、水灰比大小、初凝和终凝时间以及砼收缩率等性能指标，在施工中应根据设计要求以及施工现场的生产管理状况确定合理的配比。在实际施工中，砼衬砌质量主要控制指标是砼强度和抗渗性能；

3.合理选用外加剂：隧道衬砌泵送砼主要选用改善砼拌和物流度性能和防止砼开裂性能的外加剂。①改善砼拌和物流度性的外加剂：包括普通减水剂和高效减水剂、引气剂、泵送剂等，在一般的泵送砼施工中，普遍采用减水剂。减水剂主要的作用是在保持砼配合比不变的情况下改善其工作性，或在保持工作性不变的情况下减少用水量，或在提高砼强度或保持强度不变时减少用水量，节约水泥降低成本；同时，加入减水剂后混凝土更为均匀密实，改善了一系列物理化学性能，提高了混凝土的耐久性。但是大家普遍忽视了减水剂引起的负面影响，据有关资料表明，在砼配合比相同的情况下，掺入减水剂的塌落度可增加100～150mm。②防止砼开裂性能的外加剂。为防止砼开裂，以前常用的一种外加剂是微膨胀剂，通常使用膨胀水泥，其原理是微膨胀剂与水泥水化物产生化学反应，通过钙、矾的微膨胀作用来补偿水泥的基本收缩。这种外加剂施工要求较高，水泥本身的性质会影响使用效果，掺量范围小，塌落度损失大，养护要求苛刻。另外一种外加剂是防裂纤维，它以改变砼的物理性能为主，以大量均匀分布的纤维，减慢和阻止水分的迁移，提高水泥基体的应变能力，承担和传递收缩应力，减少水泥基体材料内部的缺陷，从而防止和减少裂缝。在浙江某高速公路隧道衬砌施工中采用了此种防裂纤维，取得了较好的效果。这种防裂纤维对砼韧性、抗渗、耐火等方面都有明显作用，而且对施工设备，配比及工艺无特殊要求，对施工环境宽容，容易操作，施工简单。

4.合理的施工组织。衬砌施工的施工组织是否合理对衬砌开裂也有一定的影响，因此在施工过程中应注意如下几方面的问题：（1）要控制好输送泵的型号及其离衬砌台车的距离。这两个因素直接影响到泵的出口的压力，由于洞顶砼不能进行插入式振捣，因此泵送压力对砼密实有很大的作用；（2）要控制好开挖作业面与衬砌作业面的距离。对于围岩较稳定的短隧道，可考虑开挖结束后再衬砌；对于开挖、衬砌必须平行作业的隧道，应根据开挖时每次起爆药量确定合理的间距，并尽量减少砼终凝前的爆破作业；（3）合理安排衬砌循环时间，严格控制拆模时间，以防止因拆模过早而导致砼产生裂缝。

5.严格的施工管理。衬砌施工的管理好坏直接影响到砼施工质量的好坏，因此在施工中对以下几方面必须十分重视：（1）要注重对开挖质量的管理。由于开挖不平整非常容易产生混凝土裂缝，因此必须严格控制好光面爆破的效果，对于个别不平整的地方应进行挂网喷平后再进行二次衬砌；（2）认真做好量测工作。二次衬砌应该在围岩收敛速率稳定以及总的变形量在预计变形量的80%以上时方可进行；（3）认真做好砼施工中的管理：①必须把衬砌基底虚渣及积水清理干净；②各种集料必须符合规范要求，严格按施工配合比进行施工，特别注意对集料温度的控制，必要时搭设遮阳棚以免集料温度过高，造成砼温度过高产生裂缝；③浇筑时应严格控制每层灌注的高度、次序和方向。（4）加强养护，许多人认为隧道里空气湿度大，砼养护往往被忽视，从而造成砼表面湿度过高而产生裂缝。施工时应专门安排人员进行养护，养护时间一般不得少于14d，特别是在隧道已贯通时，由于隧道内风速较大洒水容易吹干，因此更要加强洒水频率以保持砼表面的湿润。

随着国民经济的发展，各地区新建公（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。

参考文献：

[1]刘学增，俞文生．隧道稳定性评价及塌方预警[M]．上海：同济大学出版社，2018：12.

[2]姚宏军，徐宁．隧道二衬混凝土裂缝产生原因及处理[J]．建筑工程技术与设计，2018，（11上）：117-118.