隧道衬砌开裂的分析与整治

隧道衬砌开裂的分析与整治

孙肸

成都华川公路建设集团有限公司

摘要：在国内基础建设持续性加快的背景，道路工程得到了极为迅猛的发展，就隧道工程来看来，其在建设完成后，有可能会产生隧道衬砌开裂的问题，不光会影响整个工程的质量，还会带来一定的安全隐患，为此加强隧道撑起开裂的分析与整治非常有必要。对此，笔者在参考相关文献资料的基础之上，从随带撑起开裂的原因入手，制定出几点整治衬砌开裂病害的具体措施，以供参考。

关键词：隧道；衬砌；开裂；原因；整治措施

在隧道工程建设过程中，很容易遇到软弱围岩，而受到该类不良地质条件及施工因素的影响，在后期施工完成后，混凝土衬砌很有可能会出现开裂问题，虽然目前在实际工程选线的过程中尽可能会避开软弱地带，但受勘测、地质条件以及成本等多方面因素的影响，仍然不可避免的回遇到软弱层，后期由于围岩剥落等因素影响，很容易导致衬砌开裂病害，将严重影响工程质量，对此有必要针对其开裂的具体原因，加强后期治理工程，最终在保障衬砌结构稳定性的同时，提高工程质量。

一、隧道神奇开裂原因分析

（一）设计衬砌断面不合理

目前隧道勘测过程中，大多数随带地质钻孔数量并不多，而设计方向施工方所提供的地质剖面图基本上是结合钻孔勘测结果所推测出来的，但由于地质构造情况本身就比较复杂，所以在勘测设计深度与点位数量达不到要求的情况下，很难较为清晰的完成对整体工程地质情况的充分掌握，很有可能会出现设计三类围岩而实际一类围岩的问题，在这一情况下，设计单位在衬砌类型的过程中，由于没有精准的地质资料作为参考，大多数数据为按照工程经验推测出来的，故所设计的衬砌断面往往难以达到设计要求，后期由于衬砌结构问题也就容易出现开裂病害。

（二）衬砌混凝土早期受力

隧道工程中混凝土拱圈在浇筑完成硬结但未达到受力标准的时候，如果收到外力的扰动，也容易产生裂缝。就目前隧道混凝土衬砌的浇筑过程来看，基本上是分段浇筑，在浇筑过程中需要不断的更换支撑，而在该过程中，受支撑作用力影响，其反向作用力将由岩层传递给刚刚浇筑完成的混凝土，而在超过其承载力极限的情况下，就会产生裂缝，该问题在应力集中现象下尤为显著。而混凝土在未完全硬结时，其承载力并不高，远远达不到28d龄期标准，由此也容易产生裂缝。

（三）衬砌拱圈不均匀沉降

衬砌拱圈不均匀沉降是导致隧道衬砌产生裂缝的主要原因之一。一般来说，在软弱破碎围岩区域施工的过程中，多会选用先拱后墙的做法，而受到不均匀沉降的影响，横向剪切或斜向拉伸很容易造成衬砌结构破坏，产生裂缝病害。

（四）衬砌施工过程不精细

在软弱破碎围岩区域施工中无论是采用上下导坑或是半断面开挖先拱后墙法，在实际施工的过程中不可避免的都会遇到混凝土灌注时间差问题，也就是说，混凝土在每一段灌注完毕后，其在侧向受到的约束作用极小，虽然在规定需要及时设置卡扣梁，但在实际施工的过程中，由于施工不够精细，所以容易出现未设置卡扣梁或未顶住拱脚的问题，容易导致混凝土衬砌开裂。另外，在施工时间间隔过久的情况下，由于底层的变化，衬砌拱圈梁端所受的水平作用也会增加，在其结构变形量增加的情况下，也会产生裂缝病害。

二、隧道衬砌开裂的整治措施

（一）加强设计图纸审核工作

为避免施工图纸与工程实际情况不匹配的问题，现场施工人员应该加强对设计方所提供衬砌施工图纸的审核工作，确保设计方案满足现场的实际施工需求。而在设计标准不满足的情况下，现场施工人员应该及时将围岩情况反馈给设计方，切忌盲目按照提供图纸进行施工。在设计方协商确认后，带起给出设计变更方案，提供全新图纸后，方可进行接下来的施工，避免由于设计衬砌断面不合理而造成的衬砌裂缝问题。虽然在方案改变的情况下，可能会增加开挖施工的难度以及工作量，延后工程进度，但为保障工程质量，提高衬砌结构的稳定性，必须保障设计方案与结构的适应性，这也是现场施工人员应该承担的责任。

（二）控制好拱圈早期受力问题

为防止衬砌拱圈混凝土未完全迎接就出现裂缝，通常可采用花拱，在衬砌模板架立完毕后，则需要将花拱以（0.65±0.15）m的间距架设其中，再次之后，则需要及时完成混凝土的灌注工作。在该过程中，应该及时选用预制的短柱替换原本的支撑结构，避免反向作用力过大，并促使部分围岩结构的压力由短柱传向花拱结构，进而将其传递给基底，以此防止混凝土在早期受力过大的问题，确保其强度能得以持续提升。另外，采用花拱也能够进一步缓解拱圈外侧的受拉问题，效果极佳。

（三）及时做好拱圈加固工作

一般来说，拱圈加固有两种方法。首先，可以增大拱脚，需要在起拱线上方1m的方位内，灌满混凝土，并设置合理的钢筋结构，以此防止出现下沉问题。另外，可以以注浆的方式，完成对整个拱圈的加固。应以（9±1）m间距预埋注浆管，注浆孔以2m每个为宜，并设置排气孔。选用高强度早强水泥浆，水泥：水：外加剂以1:0.33:0.01比例进行配合，注浆管直径选择20mm镀锌钢管。注浆施工过程中，应该压力与注浆量进行严格控制，当出现漏浆问题时，应该选用间歇、低压注浆的方法，仍得不到解决时，添加速凝剂。注浆完成并检验质量后，选用M10水泥浆封孔。依托于注浆，使得衬砌与防水板形成整体，提高其整体受力性能。

（四）加强施工质量管理控制

要实现对施工质量的有效控制，首先应该从制度建设上入手，要建立严格的施工流程管理制度与质量监督制度。在混凝土浇筑过程中，除了需要以现场原位实验的方式检测混凝土质量，还需要对浇筑过程进行严格控制，确保浇筑工序满足相关规范要求。为避免出现混凝土拱圈侧方无约束作用的问题呢，必须严格以程序化的方式，加强对整个施工流程的严格控制。除了必须要设置相应的卡口梁外，还需要对其是否抵紧进行严格检测。另外根据工程经验，在发现地质损坏的过程中，不能使岩层长时间的暴露，要及时给以支护，避免由于山体压力增加而导致的病害问题加剧，要严格按照施工工序，稳扎稳打的进行施工，避免出现情况的恶化。也就是说，要在控制开挖时间的基础上，做好支护工作并尽快完成衬砌施工，做到对岩层的尽早封闭，以此避免衬砌开裂问题。

三、结语

综上所述，针对隧道衬砌裂缝病害的产生原因，要想实现对其的有效控制之外，除了需要确保设计方案与地质条件的一致性，同时还需要尽可能避免对周围软弱岩层的扰动，并预先做好相应的柔性支护工作，在确保整体结构问题的条件下，尽可能减少应力集中问题。同时，还需要加强对衬砌断面收敛情况的动态性检测工作，在有必要的情况下应该以注浆等方式提高衬砌与围岩结构的整体性，要充分利用岩体力学与工程地质力学等相关方面的研究成果，严格控制施工质量，以此尽可能避免隧道衬砌裂缝问题，提高工程的整体质量。

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