隧道二衬混凝土开裂的施工因素分析及措施

   隧道二衬混凝土开裂的施工因素分析及措施

徐永军

中国二冶集团有限公司  内蒙古  包头  014020

摘要：随着基建的发展，隧道工程的数量也在不断增多。在隧道工程建设中，二次衬砌混凝土裂缝是一种常见的现象。本文以灰卡隧道为例，简述了隧道二衬混凝土常见的裂缝类型，着重分析了造成二衬混凝土开裂的主要原因，并据此提出相应的防治对策。这对提高隧道工程施工质量、防止二衬混凝土开裂有一定的实用价值。

关键词:隧道工程;二衬混凝土裂缝;施工措施

1.前言

随着我国基建步伐的加快，隧道工程日益增多。尤其是在高速公路建设中，为了使路面畅通，节约行车时间，在遇到山体的情况下，必须进行隧道的开挖。然而，在隧道建设中，由于各种原因，造成了二衬混凝土的开裂。这不但会影响到隧道的美观，而且也会危及到隧道的正常使用。因此，对隧道二衬混凝土的开裂问题进行深入的分析与研究，并找出造成二衬混凝土裂缝的根源。并根据实际情况，采取相应的对策，以达到防止裂缝问题发生的目的，从而提高工程建设的质量。

2二衬混凝土缝隙类型

2.1温差裂缝

二衬混凝土的施工需要大量的水泥，水泥在硬化时会产生水化作用。在此过程中，会产生大量的热量，如果不能及时地将其排出，就会导致混凝土的温度上升。根据相关的施工经验，在最严重的情况下，可以将混凝土的温度提高35摄氏度。例如某隧道，当时的温度是28摄氏度，而当混凝土浇筑完毕，里面的温度就会达到68摄氏度。一般来说，水化后的水泥要在1-3天内释放出50%的热量，一般要3-5天才能完全排出。具体的散热时间取决于周边环境和混凝土本身的特性。由上述结果可知，在混凝土固化期间，由于混凝土内外温差的增大，使混凝土内部产生了温度应力，且温度应力大于混凝土本身；会造成混凝土开裂的问题。

2.2变形裂缝

在混凝土浇筑之前，因未对侧墙和仰拱地基进行全面清理，造成混凝土浇筑后因各部位的杂物存在差异；因此，各地区的沉降也有一定的差别。如果封头板或模板车不能很好地固定，或者没有达到拆模的时候，模板被拆掉，或者在拆模的时候，混凝土的表面受到很大的撞击，从而引起结构的变形。根据以往的经验，二衬混凝土裂缝在荷载作用下的裂缝中占有很大比重。

2.3施工裂缝

在二衬混凝土的施工中，由于外部环境的原因，使施工进程出现突然的中断。在工程建设中，由于机械故障、突然停电等情况，往往会出现这样的情况。若工程工期延误太久，超出有关设计规范时间。然后在下一次浇注的时候，会在交接处出现施工开裂。在二次进行二衬浇筑混凝土时，一般要先将原来的混凝土部分凿毛，然后在其表面涂上灰浆，然后进行混凝土的浇注。采用这种方法可以有效地防止工程中产生的裂缝。

3隧道二衬混凝土开裂的原因

3.1地质因素问题

由于隧道工程的特殊性，其地质条件对工程建设产生了很大的影响。由于地质情况直接关系到隧道施工的受力状况，因此，隧道的开挖将会影响到原来的平衡应力。由于隧道顶板本身的自重和外部向该处的外力共同作用，使得混凝土结构发生变形，并在一定范围内引起裂缝。

3.2施工进度问题

通常，隧道二衬混凝土都是紧跟在掌子面后面进行的，以缩短工期，从而缩短工期。由于掌子面刚刚完工，邻近地区的应力状况尚未达到均衡。在这种条件下，如果直接进行二衬混凝土浇筑施工，当隧道围岩发生沉陷时，二衬混凝土会受到很大的内力，从而引起裂缝。

3.3施工材料问题

在混凝土浇筑过程中，各种原材料的质量都会对浇筑质量造成很大的影响。特别是水泥的质量，直接关系到混凝土浇注的质量。一般水泥中的游离氧化钙含量不大于1%。目前，整个水泥市场呈现出供过于求的状况，市场上的竞争十分激烈，许多水泥厂商都在通过降价来争取顾客。在水泥中加入大量粉煤灰、矿粉等以减少水泥生产成本。加入上述物质可以在一定程度上减少水泥的生产成本，但也会对水泥的质量造成一定的影响。研究发现，由于水泥中含有大量的游离氧化钙，会使水泥的体积稳定性下降；这就造成了混凝土的开裂。此外，由于水泥中含有过多的碱，很容易造成混凝土裂缝。由于水泥中的碱会和含有二氧化硅的骨料产生化学反应，使混凝土产生体积膨胀，从而引起裂缝。

3.4施工爆破影响

在隧道施工中，经常会遇到爆破问题，爆破时的剧烈震动会对周围的结构造成很大的影响，特别是对围岩的稳定有很大的影响。在围岩不太稳定的情况下，在进行爆破作业时，二衬混凝土会受到很大的荷载。二衬混凝土的外力大于其屈服强度，可引起混凝土结构开裂。

4隧道二衬开裂的处理和预防措施

4.1做好地质勘察工作

在正式实施隧道工程之前，必须对邻近地区的地质构造、水文特征、气候条件等进行全面、系统的调查。为做好隧道工程的设计和施工提供了可靠的基础依据。在设计时，要充分考虑工程地质条件，合理地设计布局，保证二衬混凝土和支护结构具有足够的强度，防止二衬混凝土开裂。在工程建设中，若发现实际地质条件与先期调查结果有出入，应立即修改，以使其更贴近实际情况。只有如此，才能减少隧道施工中的地质因素，避免二衬混凝土的开裂。

4.2做好施工进度计划

在隧道施工中，为缩短工期、加快施工进度，往往在开挖后立即进行二次衬砌。因为掌子面刚刚完工，周围的围岩结构并不十分稳固。在围岩由不稳定状态逐渐趋于稳定状态的过程中，会出现一些小的变形，这些变形的力量都会对二衬混凝土造成影响。因此，在开挖完毕后，不能立即进行二衬混凝土的灌浆，而应对邻近区域的岩体进行监测。在经过一段时间的监测后，确定其结构没有改变后，才进行二次浇筑。通过调整施工进度，可以避免二衬混凝土因围岩结构变形而产生的开裂。

4.3加强材料性能管控

在正式投入使用之前，必须正确地测定水泥中所含的游离氧化钙的含量，并对其比表面积进行测试。所有进入施工场地的水泥都要经过严格的检测，合格后才能进入工地，如果不合格，就会被送回工厂进行处理。在拌和时，必须对水泥混凝土的各项性能进行测试，以保证其符合实际的要求。鉴于水泥在混凝土中的重要作用，在购买水泥时，应选择大品牌、大厂家的产品，这样才能保证产品的稳定性。水泥在运至工地后必须进行适当的贮存，若贮存方法不当，将严重影响水泥的使用效果。在水泥混凝土中，各类细集料、粗集料均要严格按照有关技术规范和标准进行检验，并符合使用条件后方可投入使用。在水泥混凝土生产中，一般都会加入减水剂，减水剂的出厂检验是必不可少的。在进入工地之前，为了保证各批次减水剂物料的匀质性，必须进行相应的试验。减水剂物料应妥善保管，特别是夏天，不可置于户外曝晒。

4.4合理设计爆破任务

在隧道建设中，爆破是无法避免的。然而，爆破作业对二衬混凝土的稳定性有一定的影响，从而导致二衬混凝土出现裂缝。在可以不进行爆破的地区，尽量避免爆破对二衬混凝土的稳定性的影响。在需要进行爆破时，应从多个角度出发，合理地设计爆破地点，并控制爆破的强度。通过合理地设计与控制爆破作业，可以有效地防止二衬混凝土因爆破而产生的裂缝。

5结束语

从以上分析可知，二衬混凝土在施工中的开裂形式多种多样，造成二衬混凝土裂缝的原因多种多样。二衬混凝土的开裂是由多种因素共同作用造成的。通过对二衬混凝土裂缝问题的深入分析与研究，可以更好的掌握二衬混凝土裂缝，并在实际应用中得到有效的控制。

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