概论隧道衬砌裂缝的成因及预防措施

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摘要：本文通过对隧道衬砌裂缝的调查，总结了其裂缝产生的原因在与施工不规范、原材料选用不合理、设计不合理等几个方面，并针对这几个方面，提出了提高设计精度、控制材料质量、控制施工质量等建设性的预防措施。为工程人员从事隧道衬砌工程的设计、施工、监理工作时提供参考。

关键词：隧道；衬砌；裂缝

中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：

随着我国的国民经济自改革开放以来取得的长足进步．我国的不同等级的交通建设也发展迅速。交通建设工程由于其铺展的网络遍布全国各地，其网络所经地形或平地、或山脉、或河谷。隧道工程在道路建设中是不可回避的一个客观问题．而隧道工程的衬砌出现裂缝的现象也是隧道建设工程人员公认的难题之一。经过对隧道衬砌裂缝的现象进行调查，按裂缝的成因可分为干缩裂缝、温度裂缝、荷载变形裂缝、施工缝等；按其力学性质可分为剪切裂缝、拉裂缝和弯曲受压裂缝等。

1.隧道裂缝产生的原因分析

隧道衬砌的裂缝往往不是单一的因素作用的后果．而是多种不同的有害因素综合作用的结果，了解引起公路隧道衬砌裂缝产生的原因并作出预防措施是很有必要的。据相关调查数据分析，衬砌中的混凝土出现的裂缝有80％左右是由于施工不规范而导致的。由于设计因素直接造成的衬砌裂缝占5％左右。而影响隧道的衬砌裂缝另外一大因素则是由于工程材料质量不达标或配合比不满足要求。

1.1施工不规范

如前文所述．施工的操作不规范是导致公路隧道衬砌出现裂缝现象的主要因素，通过调查．笔者总结了一些不规范施工的具体现象如下。如隧道开挖后的成形不规范．导致衬砌时为满足隧道成形的要求而使得混凝土厚度不均匀。如此使得某些范围内的隧道衬砌背后出现脱空现象引起的安全隐患就不难理解了：由于监控量测未按相关要求执行，当初期支护尚未稳定即进行二次衬砌时，该隧道衬砌的承载力很难满足设计要求。这样就容易造成衬砌出现裂缝。所以需要监控量测做到严格按规范要求执行：一般采用整体式钢模板台车施工时．会导致混凝土浇筑过程中振捣不均匀或漏振。混凝土均质性差，引起收缩裂缝：目前工程界盲目追求快速，一再压缩工期．违反事物发展规律，不尊重科学发展观．当混凝土还未完全凝固。承载力尚未达到设计要求时．就进入到下一步工序中．导致安全事故频发；不针对不同的气候条件对原料进行保护、对新浇筑的混凝土构件也未采取合理的养护措施。如在夏季施工时。将水泥高温暴晒导致失效，也有将砂、石料等露天堆放而没有采取一定的降温措施．导致混凝土人模时的温度过高而发生温度裂缝的。冬季施工时采取的防寒保温措施不力：混凝土没有严格按照施工配合比配料搅拌时，以及在混凝土运输及泵送过程中加水现象严重．导致混凝土的性能不能满足设计要求。

1.2原材料选用不合理

所选用水泥的品种、类别及其批次应严格按照设计要求及相关规范执行，不同批次的水泥混用也会导致混凝土质量变差．拌制过程中防止水泥中混入其他杂质如纸屑、包装袋、树叶、树枝等，以免影响水泥石的胶结。选用骨料的大小及其级配情况，还有骨料的类型如片石或卵石也会影响混凝土的强度性能。

1.3设计不合理

由于工程前期的地质勘察不够详尽，设计人员对工程场地的工程、水文地质状况了解不够全面，造成了对隧道围岩的类别的评价以及对支护结构的设计缺乏有效的支持，导致隧道施工质量存在安全隐患。这通常是体现设计因素所导致的衬砌裂缝产生的最普遍的情况；由于工程设计人员不可能预测到施工过程中出现的全部细节，而需要施工方、设计方以及监管部门实时沟通，而监管系统落后，导致沟通不及时，由于设计措施不当等则又是造成公路隧道施工质量差的另一个重要原因。

2．隧道衬砌混凝土裂缝的预防和治理措施

裂缝是各行业中混凝土构建中目前尚未得到较好解决的一个普遍出现的问题。混凝土构件一旦出现了裂缝，其构筑物的防渗能力必然会降低，对构筑物的使用功能有较大的影响，通过这些缝隙，混凝土对构筑物内部的钢筋的保护作用被削弱了，使得钢筋出现锈蚀的现象，加快了整个构筑物的老化的速度。导致构筑物材料耐久性变差，对构筑物的力学性能具有负面的影响效应。因此对于公路隧道的衬砌出现的不同裂缝要加以重视，研究出必要的对策以保证隧道的质量安全。

2.1提高设计精度

完善工程地质勘察报告是提高设计精度的前提条件。隧道设计人员需要对工程地点的水文地质条件做出全面有效的判断，以完成隧道围岩的承载力计算、计算衬砌的承载力设计值，为提高设计方案的质量打好基础。完善监管制度，对地质勘探队伍的资质严格把关，将工程的相关责任予以详细说明，并严格执行工程设计变更注意事项。

2.2控制材料质量

材料进场须严把质量关。严格控制原材料(包括水泥的批次、品牌、规格和骨料的级配、大小、特性等等)的质量和技术标准。

2.3控制施工质量

当采用光面爆破技术时，需要对钻爆的参数进行优化设计，强化隧道在开挖过程中对隧道断面的检测工作，为隧道衬砌施工作业创造良好的工作条件；需确保围岩及初期的支护结构已经达到变形稳定的要求，方可进行二次衬砌施工；对于按规定需将二次衬砌提前施工的，如果围岩的变形过大时，或者流变特性较为明显，则必须加强衬砌结构的承载性能或加固支护结构。

混凝土拌制过程中需监控骨料的温度，严格按照设计值进行配合比的拌合，混凝土在运输或入模时不允许加水。浇筑速度不宜过快，保证在混凝土的浇筑过程中振捣工作能快速跟上，保证混凝土振捣均匀保证其密实的状态，以防止混凝土内部出现孔洞而引起其内部强度过低，容易引起裂缝的现象。

混凝土浇筑完成后，需待其强度符合相关规范的设计要求时方可脱模，严禁为抢工期而强行提前脱模，势必会影响工程的质量，造成安全事故隐患的产生。

脱模后要对隧道衬砌进行养护保湿工作，使得混凝土构件有足够的水分进行水化凝结，利于其达到强度目标，洒水的次数应以以混凝土表面保持湿润状态为，养护用水应与混凝土拌和用水相同。

3.结论

截止2008年底。隧道衬砌开裂情况普遍存在于已建和新建隧道中，对其产生机理及稳定性的研究己成为目前隧道工程建设中的热点问题。隧道衬砌混凝土裂缝的存在会影响隧道的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响隧道工程的耐久性。因此，我们要分析隧道衬砌混凝土裂缝产生的原因，认真对待，采取良好的防控措施，同时做好裂缝的处理工作，有效控制隧道的施工质量。

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