公路隧道衬砌混凝土裂缝成因与控制技术
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摘要：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。本文分析了混凝土裂缝产生的原因，提出了缓解裂缝产生的措施，并介绍了几种常见的裂缝治理方法。
中图分类号： TV543文献标识码：A 文章编号
Abstract: along with the development of national economy, regions and new (iron) more and more road tunnel engineering of proportion of increasing. The second lining tunnel construction generally adopt and steel template pallet, pumping concrete construction technology, but hardened concrete cracks occurring in the process not only affect the beautiful, back to the engineering quality left hidden trouble. Construction must take reasonable engineering technical measures to control and reduce the number of crack in concrete and width. This paper analyzes the cause of concrete crack, puts forward the measures to alleviate cracks, and introduces some common methods for cracks.
Keywords: highway tunnel construction; Concrete crack; Reason analysis; Control technology
1 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。
2 隧道衬砌裂缝产生的原因
衬砌裂缝产生的原因主要是温度和湿度的变化，混凝土的脆性和不均匀性，以及施工操作不规范和结构不合理，原材料不合格(如碱骨料反应)，配合比不当、模板变形，仰拱基底不均匀沉降等。
2．1 因环境、材料引起的裂缝
温度和湿度的变化、混凝土的脆性和不均匀性以及原材料的不(如碱骨料反应)，酸、碱、盐等对构筑物的侵蚀都是衬砌混凝土产生裂缝的原因。混凝士硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或老混凝土的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝士表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。目前温度裂缝产生主要原因是由温差造成的。温差可分为以下三种：混凝土浇注初期，产生大量的水化热，由于混凝土是热的不良导体，水化热积聚在混凝土内部不易散发，常使混凝土内部温度上升，而混凝土表面温度为室外环境温度，这就形成了内外温差，这种内外温差在混凝土凝结初期产生的拉应力当超过混凝土抗拉强度时，就会导致混凝土裂缝；另外，在拆模前后，表面温度降低很快，造成了温度陡降，也会导致裂缝的产生；当混凝士内部达到最高温度后，热量逐渐散发而达到使用温度或最低温度，它们与最高温度的差值就是内部温差；这三种温差都会产生温度裂缝。在这三种温差中，较为主要是由水化热引起的内外温差。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢化但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。混凝土衬砌中发生的开裂因约束温度收缩而产生的开裂一般产生的位置：①在拱顶部附近及拱下部范围内，大约沿隧道纵向呈直线分布；②在起拱线和变断面附近，几乎以规则的间隔产生，有时也有沿隧道全周发生的；③在隧道施工缝附近，沿隧道纵向发生的，长度较短且规则；④在拱部，是随机方向的开裂或呈龟甲状或网目状分布。温度裂缝的产生与二次衬砌混凝土的厚度及水泥的品种，用量及水灰比，骨料的大小和级配，外加剂品种和掺量有关。在水泥话性大、混凝土温度较高，或在水灰比较低的条件下会加剧引起开裂。因为这时混凝土的泌水明显减少，表面蒸发的水分不能及时得到补充，这时混凝士尚处于塑性状态，稍微受到一点拉力，混凝土的表面就会出现分布不均匀的裂缝，出现裂缝以后，混凝土体内的水分蒸发进一步加大，于是裂缝进一步扩展。所以，原材料的好坏也是决定有无裂。
2．2因配合比不当引起的裂缝
配合比不当指水泥用量过大，水灰比大，含砂率不适当，骨料种类不佳，选用外加剂不当等，这几个因素是互相关联的。有关试验资料显示：用水量不变时，水泥用量每增加10％，混凝土收缩增加5％；水泥用量不变时，用水量每增加l0％，混凝土强度降低20％，混凝土与钢筋的粘结力降低10％。配合比不当产生裂缝主要原因有：①粗细集料含泥量过大，造成混凝土收缩增大，诱导裂缝的产生。②骨料粒径越细、针片含量越大，混凝土单方用灰量、用水量增多，收缩量增大。③混凝士外加剂、掺和料选择不当、或掺量不当，对掺合料和外加剂的选用缺乏专业技术人员的指导。④错误认为水泥用量越多，混凝土强度越高，水泥品种选择不当，安定性不良，不同批次的水泥混用。⑤水泥等级及混凝士强度等级原因：水泥等级越高、细度越细、早强越高对混凝土开裂影响很大。混凝土设计强度等级越高，混凝土脆性越大、越易开裂。
2．3因施工操作不规范引起的裂缝
隧道测量不精确，造成开挖断面净空不合设计，出现超欠挖，造成初期支护喷射混凝土厚度不均匀或初期支护侵入衬砌限界以及衬砌混凝土背后存在空洞都是产生裂缝的直接原因。输送泵操作人员在泵送施工中精力不集中，没有时刻注意泵送压力表的读数，泵送混凝土，速度选择很关键，操作人员不能一味地图快，有时欲速则不达。采用整体式钢模板台车施工，在泵送混凝土浇筑过程中，没有先两边窗口再中间窗口，而是先从中间窗口泵送混凝士且没有及时振捣，振捣或插入不当，漏振、过振或振捣棒抽撤过快，均会影响混凝土的密实性和均匀性，诱导裂缝的产生。泵送时，操作人员须随时观察料斗中的余料，严禁出现中途断料。对于停机时间过长，已初凝的混凝土，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。上次泵送完毕，管道未清洗干净，会造凝土的质量，另一方面漏浆后，将导致混凝土的塌落度减小和泵送压力的损失，从而导致成形后混凝土出现开裂。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，使其产生了裂缝。
3 混凝土裂缝的治理