摘 要：隧道二次襯砌混凝土的開(kāi)裂不僅降低隧道的安全質(zhì)量及耐久性，而且影響隧道的施工與應(yīng)用環(huán)境。文章分析了引起隧道襯砌開(kāi)裂的相關(guān)因素，分析了產(chǎn)生隧道襯砌混凝土裂縫的原因，提出了相應(yīng)的預(yù)防措施，為今后類似工程的設(shè)計(jì)與施工提供了參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：隧道；襯砌混凝土；開(kāi)裂；對(duì)策

隧道二次襯砌結(jié)構(gòu)混凝土開(kāi)裂會(huì)影響其長(zhǎng)期使用性能，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)耐久性退化。公路或者客運(yùn)專線隧道二次襯砌的細(xì)微裂縫甚至?xí)谲囕v運(yùn)行作用下（振動(dòng)、氣動(dòng)壓力）擴(kuò)展，影響行車安全。隧道二次襯砌混凝土開(kāi)裂是一種普遍現(xiàn)象，裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展不僅會(huì)影響工程結(jié)構(gòu)的自身強(qiáng)度。同時(shí)，裂縫的存在會(huì)導(dǎo)致隧道滲漏水現(xiàn)象的發(fā)生，特別是在地下水豐富且水質(zhì)有腐蝕性的情況下會(huì)對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)造成非常大的危害。由于隧道襯砌裂縫的出現(xiàn)是不可避免的，因此如何將早期裂縫控制在可以接受的范圍內(nèi)，而不影響結(jié)構(gòu)自身的使用性能和安全性能。因此，對(duì)隧道襯砌早期裂縫控制與防治進(jìn)行研究具有重要意義。

1 工程概況

拉庚拉隧道位于青海省玉樹州稱多縣境內(nèi)，進(jìn)口位于珍秦鄉(xiāng)，隧道走行于青藏高原三江源東部，海拔較高，地貌單位主要為冰緣水流構(gòu)造侵蝕中山，冰緣水流構(gòu)造侵蝕低山丘陵、河谷帶沖洪積平原、侵蝕堆積河谷等，巖性主要為三疊系砂巖、頁(yè)巖、泥巖、板巖、砂質(zhì)板巖及片巖，受區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造影響，巖體節(jié)理裂隙十分發(fā)育，巖體較碎。隧道襯砌采用復(fù)合式襯砌施工，襯砌為C30鋼筋混凝土，雙層鋼筋層距39cm，Φ22環(huán)向主筋間距20cm，Φ12縱向分布筋間距30cm，φ8箍筋于節(jié)點(diǎn)布置。襯砌厚50cm，預(yù)留30cm補(bǔ)強(qiáng)空間。襯砌須及時(shí)施作，與掌子面距離不大于70m，保證安全步距。

2 隧道襯砌開(kāi)裂機(jī)理分析

從襯砌本身材料缺陷及施工缺陷上考慮，由于隧道襯砌在澆筑過(guò)程中不可避免會(huì)存在微孔洞和微缺陷，而這些孔洞、缺陷的存在就是初始微裂縫發(fā)生并發(fā)展的起源。在圍巖壓力作用下，襯砌結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力逐漸增大，特別是在襯砌的某些部位諸如拱頂，由于澆筑不足夠等原因造成襯砌后背空洞等問(wèn)題，會(huì)使襯砌產(chǎn)生拉力區(qū)，當(dāng)其抗拉壓強(qiáng)度超過(guò)其自身所能承受的拉壓強(qiáng)度時(shí)，混凝土就會(huì)發(fā)生損傷出現(xiàn)微觀甚至宏觀裂縫，而這些缺陷在外力場(chǎng)和變形場(chǎng)的作用下，裂縫的尖端處由于應(yīng)力集中而成為高應(yīng)力區(qū)，這些區(qū)域的存在又將進(jìn)一步使已產(chǎn)生的缺陷發(fā)生進(jìn)一步的損傷。隧道襯砌混凝土裂縫主要為溫度應(yīng)力裂縫、干縮裂縫、變形裂縫、接茬縫等。

3 隧道襯砌開(kāi)裂的原因分析

導(dǎo)致二次襯砌砼干縮應(yīng)力和溫度應(yīng)力過(guò)大的施工因素主要是隧道工程施工質(zhì)量管理工作做的不到位、混凝土的搗實(shí)質(zhì)量較差、施工配合比控制的不準(zhǔn)確、混凝土等原材料檢測(cè)工作不到位、水灰比不符合設(shè)計(jì)要求以及二次砼施工后期的保養(yǎng)工作不力等等，在混凝土失水的過(guò)程中以及水泥水化熱的過(guò)程中就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的干縮應(yīng)力和溫度應(yīng)力，而如果這個(gè)應(yīng)力值超過(guò)了混凝土的抗拉極限強(qiáng)度時(shí)，那么就會(huì)導(dǎo)致干縮裂縫或是溫度裂縫的出現(xiàn)。

4 隧道襯砌混凝土裂縫的預(yù)防措施

4.1 嚴(yán)格控制原材料

通過(guò)合理選擇原材料和混凝土配合比，降低混凝土的熱強(qiáng)比，提高混凝土的抗裂性能。選用熱膨脹系數(shù)波折巖石骨料，使拌制的混凝土彈性模量低，極限拉伸值也較大；選用符合規(guī)定要求的低熱水泥，在配合比設(shè)計(jì)時(shí)，在滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度的前提下，盡可能改善骨料級(jí)配，特別要發(fā)揮外加劑的作用，最大限度地減小水泥用量，同時(shí)減小水灰比。應(yīng)用能滿足和易性要求的最小用水量，不用過(guò)大的坍落度。根據(jù)外加劑對(duì)混凝土性能的影響，綜合考慮多種因素的共同作用，通過(guò)試驗(yàn)選擇合適的外加劑。

4.2 嚴(yán)格控制混凝土施工質(zhì)量

施工中認(rèn)真執(zhí)行“三檢制”，對(duì)包括水灰比、骨料級(jí)配、拌和時(shí)間、平倉(cāng)、振搗、初凝等各個(gè)環(huán)節(jié)嚴(yán)格控制，確保原材料符合標(biāo)準(zhǔn)要求，混凝土拌和質(zhì)量?jī)?yōu)良，混凝土試件設(shè)計(jì)齡期保證強(qiáng)度、離差系數(shù)等均滿足設(shè)計(jì)要求。采用二次振搗工藝，以提高混凝土的密實(shí)度和抗拉強(qiáng)度，并采用附著式振搗器振實(shí)，去除浮漿，以減少表面收縮裂縫。均勻澆筑混凝土，施工時(shí)充分考慮模板內(nèi)圍繞鋼筋和斜面部位的混凝土早期沉淀收縮作用。

4.3 加強(qiáng)施工養(yǎng)護(hù)

采取灑水養(yǎng)護(hù)和覆蓋養(yǎng)護(hù)法盡早開(kāi)始養(yǎng)護(hù)，保證混凝土在適宜溫度、濕度條件下使硬化過(guò)程正常進(jìn)行，不致由于蒸發(fā)變干而引起水化作用失常，發(fā)生強(qiáng)度增長(zhǎng)受阻、干縮裂縫等有害現(xiàn)象。

4.4 控制拆模時(shí)間

根據(jù)試件齡期強(qiáng)度條件確定拆模時(shí)間，在初期支護(hù)變形穩(wěn)定后施工二次襯砌的，拆模試件強(qiáng)度達(dá)到8.0MPa以上時(shí)，方可拆模；在初期支護(hù)變形未穩(wěn)定而提前施作二次襯砌的，拆模時(shí)混凝土強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)值的100%以上。

5 結(jié)語(yǔ)

隧道二次襯砌混凝土的開(kāi)裂是一種較為嚴(yán)重的病害，會(huì)對(duì)隧道的安全質(zhì)量以及耐久性產(chǎn)生不良的影響。當(dāng)襯砌的開(kāi)裂行為發(fā)生時(shí)，圍巖地下水會(huì)由裂縫滲漏流出，對(duì)混凝土產(chǎn)生侵蝕作用，在一些寒冷地區(qū)，滲漏水又會(huì)產(chǎn)生反復(fù)持續(xù)的凍融破壞，降低使用強(qiáng)度。因此應(yīng)對(duì)隧道開(kāi)裂應(yīng)引起足夠的重視，在設(shè)計(jì)階段，應(yīng)運(yùn)用綜合分析手段選擇合理的技術(shù)參數(shù)，在施工階段要加強(qiáng)混凝土的施工組織和過(guò)程控制，盡最大可能采用工程技術(shù)措施預(yù)防隧道裂縫的發(fā)生。要有效地控制襯砌混凝土開(kāi)裂，應(yīng)加大現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)工作，并及時(shí)進(jìn)行信息反饋；保證初期噴射混凝土及時(shí)得到封閉，二次襯砌混凝土及時(shí)形成環(huán)體；不斷提高初期支護(hù)施工質(zhì)量，確保初期支護(hù)的穩(wěn)定；要堅(jiān)持“勤量測(cè)”原則，按照現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)指導(dǎo)施工；在施工過(guò)程中，不斷優(yōu)化施工方案，對(duì)不合理的施工工藝及時(shí)進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)；盡可能的采用一次襯砌全斷面施工。當(dāng)隧道二次襯砌混凝土不可避免的出現(xiàn)裂縫后要引起足夠的重視，要調(diào)查和分析開(kāi)裂原因，適時(shí)采取相應(yīng)措施進(jìn)行加固或處理，只有這樣才能確保隧道不滲不漏，耐久性才能得到保證。

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作者簡(jiǎn)介：張偉光（1983- ），男，河北涿州人，工程管理專業(yè)，助理工程師，項(xiàng)目總工程師，研究方向：現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)管理。