高速铁路隧道二次衬砌混凝土裂缝分析与预防及整治
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混凝土的浇筑：现代高速铁路客运专线隧道施工，二衬混凝土基本都采用泵 送和台整体式模板台车施工。目前在这一环节，存在以下问题：台车混凝土入模 开仓数量不组，布置不合理，从而造成混凝土连续搭接不好，加上混凝土振捣不 密实以及防水板铺设松弛度控制不好，造成衬砌混凝土厚度不足等都给混凝土开 裂埋下隐患。
台车刚度及脱模时间控制：隧道二衬台车若刚度偏小以及隧道施工过程中因 受工期或安全距离控制影响，造成现场二衬混凝土脱模过早，都可能造成衬砌混 凝土开裂。
混凝土裂缝是混凝土结构由于内外因素的作用而产生的物理结构变化，而裂 缝是混凝土结构物承载能力、耐久性及防水性降低的主要原因。隧道二次衬砌混 凝土裂缝的形式，单独来看一般有纵向裂缝、环向裂缝和斜向裂缝等，同一部分 隧道二次衬砌裂缝多是这三种裂缝的组合形式。其中纵向裂缝危害最大，隧道掉 拱、边墙剪断等多由纵向裂缝发展严重导致。环向裂缝和斜向裂缝要视其裂缝发 育程度、裂缝宽度和深度综合来判断对隧道的防水及稳定性和耐久性的影响。 3.1 隧道开挖及初期支护阶段
2 高速铁路隧道工程质量现状
隧道做为高速铁路的线下土建重要结构物，在我国很多条高速铁路线上都占 到了较高的比例，隧道工程的质量更是确保高速铁路安全的重要组成部分。但目 前由于对高速铁路隧道的认识以及受传统隧道施工观念的影响等各方面原因，我 国在建或已通车营运的高速铁路隧道二次衬砌混凝土质量问题还是比较突出，特 别是隧道二次衬砌混凝土裂缝病害对行车安全、隧道的稳定和耐久性影响较大， 一些高铁隧道这方面造成的经济损失和社会影响都较大。
Roads and Bridges 道路桥梁 29
高速铁路隧道二次衬砌混凝土裂缝分析
与预防及整治
汤建和 （中铁八局市政公司， 贵州 贵阳 550022）
中图分类号：U45 文献标识码：B 文章编号 1007-6344（2018）03-0029-02
摘要：在目前的高速铁路隧道工程中，二次衬砌混凝土裂缝对高速铁路运营安全以及铁路隧道的安全性和耐久性影响较大，本 文通过对高速铁路隧道二次衬砌混凝土裂缝产生的原因进行分析研究，并提出有针对性的预防及整治措施，对铁路隧道二次衬砌裂 缝预防和整治有很实用的借鉴意义。
隧道施工的初期支护是新奥法隧道施工的主要承载结构，初期支护既是保证 开挖施工过程的安全，也是复合式衬砌的主要承载结构。因此，隧道初期支护设 计不到位和施做质量不好也是隧道衬砌裂缝产生的重要因素之一。在实际的隧道 开挖及初期支护施工阶段，往往由于以下原因，造成初期支护质量存在隐患，从 而为衬砌混凝土裂纹产生埋下祸根，并且不容易引起足够的重视：
3 高速铁路隧道衬砌裂纹成因分析
高速铁路隧道与普通铁路隧道相比，有其显著的特点，对二次衬砌混凝土有 更多更高的要求。一是与低速普通铁路隧道相比，为了减轻高速行车条件下隧道 瞬间气压变化产生的空气动力效应，高速客运专线隧道采用了大断面的双线隧道， 一般断面积都达到了 100m2，甚至 120 m2 以上，由于隧道断面积较大，受力比较复 杂，初期支护和二次衬砌混凝土强度等级都较一般铁路隧道有所提高，需要配置 高性对结构防水提出了更高要求，隧道防水要达到一级防水标准。
关键词：高速铁路；隧道；混凝土；裂缝
1 中国高速铁路的发展
高铁改变生活，中国高速铁路最近 10 年来取得了举世瞩目的伟大成绩，并作 为正朝着中华民族伟大复兴的“中国梦”不断前进的中国在世界的一张靓丽名片。 目前我国已建成通车的高速铁路已超过 2.2 万公里（含新建时速 250~350km 以及 时速 250km 以下客运专线、城际铁路）。高速铁路的质量和安全是“百年大计”， 更是关乎人民生命的头等大事。
（1）设计不到位或没有根据隧道开挖揭示的实际围岩级别，变更优化初期支 护参数；
（2）施工时没有严格按照设计或变更设计认真施做初期支护或开挖后造成欠 挖，二次衬砌厚度不足。
（3）隧道边墙基础开挖后存在虚碴，也是容易造成衬砌开裂。 以上几方面造成衬砌施工完后初期支护继续变形过大，混凝土二次衬砌受到 的围岩压力过大或应力集中，从而造成二衬混凝土开裂。 3.2 隧道二次衬砌施工阶段 目前高速铁路隧道二次衬砌施工大都采用自建拌合站搅拌、整体式模板台车、 泵送混凝土施工工艺。衬砌混凝土原材料、配合比设计、搅拌、运输、浇筑、台 车刚度及脱模时间控制、养护及压浆等混凝土施工的关键过程，没控制好，从而
养护：二衬混凝土脱模后，施工单位现场往往忽略衬砌混凝土的养护，也是 容易造成混凝土收缩开裂。
背后压浆：隧道二次施工完后，现场很长一段时间，不对衬砌背后进行压浆， 使隧道初期支护与二次衬砌长时间没有形成一个整体，共同承受围岩压力，就容 易造成二次衬砌因受力不均，造成混凝土开裂。
另外二衬混凝土施工缝处理不当，也是容易造成混凝土裂缝。 3.3 隧道衬砌裂缝产生其他原因分析
混凝土的搅拌：配置隧道衬砌高性能混凝土，规范里都有对搅拌方面的相应 规定，如搅拌方式，搅拌时间，加料顺序等，但在现场施工中，特别是搅拌时间， 控制不好，造成混凝土和易性不好，从而影响混凝土的质量。
混凝土的运输：混凝土在运输及现场等候方面，因施工组织等原因发生时间 滞后，造成混凝土塌落度损失较大，甚至往混凝土拌合物里加水，这些都对混凝 土质量造成了非常不利影响。
造成混凝土自身开裂。 原材料：目前混凝土原材料中，地材（砂石）的质量，特别是含泥量过大，
会影响混凝土拌合物的和易性和混凝土的强度和耐久性，另外砂石料来源广泛， 波动较大，也是控制的难点。在原材料这一方面是造成混凝土开裂的主要因素。
混凝土配合比：现代高性能混凝土品种的多样，原材料组分的选择和配制较 繁杂，迄今仍没有一个公认的简单的配合比设计方法，混凝土配合比设计是一道 复杂技术题。配合比设计必须要经过计算、试配和调整三个阶段，根据所用的原 材料的实际质量状况，科学地确定合理的配合比。配合比设计必须要有科学性和 针对性。混凝土配合比选择不当，从而给隧道二次衬砌混凝土开裂也容易埋下隐 患。
台车刚度及脱模时间控制：隧道二衬台车若刚度偏小以及隧道施工过程中因 受工期或安全距离控制影响，造成现场二衬混凝土脱模过早，都可能造成衬砌混 凝土开裂。
混凝土裂缝是混凝土结构由于内外因素的作用而产生的物理结构变化，而裂 缝是混凝土结构物承载能力、耐久性及防水性降低的主要原因。隧道二次衬砌混 凝土裂缝的形式，单独来看一般有纵向裂缝、环向裂缝和斜向裂缝等，同一部分 隧道二次衬砌裂缝多是这三种裂缝的组合形式。其中纵向裂缝危害最大，隧道掉 拱、边墙剪断等多由纵向裂缝发展严重导致。环向裂缝和斜向裂缝要视其裂缝发 育程度、裂缝宽度和深度综合来判断对隧道的防水及稳定性和耐久性的影响。 3.1 隧道开挖及初期支护阶段
2 高速铁路隧道工程质量现状
隧道做为高速铁路的线下土建重要结构物，在我国很多条高速铁路线上都占 到了较高的比例，隧道工程的质量更是确保高速铁路安全的重要组成部分。但目 前由于对高速铁路隧道的认识以及受传统隧道施工观念的影响等各方面原因，我 国在建或已通车营运的高速铁路隧道二次衬砌混凝土质量问题还是比较突出，特 别是隧道二次衬砌混凝土裂缝病害对行车安全、隧道的稳定和耐久性影响较大， 一些高铁隧道这方面造成的经济损失和社会影响都较大。
Roads and Bridges 道路桥梁 29
高速铁路隧道二次衬砌混凝土裂缝分析
与预防及整治
汤建和 （中铁八局市政公司， 贵州 贵阳 550022）
中图分类号：U45 文献标识码：B 文章编号 1007-6344（2018）03-0029-02
摘要：在目前的高速铁路隧道工程中，二次衬砌混凝土裂缝对高速铁路运营安全以及铁路隧道的安全性和耐久性影响较大，本 文通过对高速铁路隧道二次衬砌混凝土裂缝产生的原因进行分析研究，并提出有针对性的预防及整治措施，对铁路隧道二次衬砌裂 缝预防和整治有很实用的借鉴意义。
隧道施工的初期支护是新奥法隧道施工的主要承载结构，初期支护既是保证 开挖施工过程的安全，也是复合式衬砌的主要承载结构。因此，隧道初期支护设 计不到位和施做质量不好也是隧道衬砌裂缝产生的重要因素之一。在实际的隧道 开挖及初期支护施工阶段，往往由于以下原因，造成初期支护质量存在隐患，从 而为衬砌混凝土裂纹产生埋下祸根，并且不容易引起足够的重视：
3 高速铁路隧道衬砌裂纹成因分析
高速铁路隧道与普通铁路隧道相比，有其显著的特点，对二次衬砌混凝土有 更多更高的要求。一是与低速普通铁路隧道相比，为了减轻高速行车条件下隧道 瞬间气压变化产生的空气动力效应，高速客运专线隧道采用了大断面的双线隧道， 一般断面积都达到了 100m2，甚至 120 m2 以上，由于隧道断面积较大，受力比较复 杂，初期支护和二次衬砌混凝土强度等级都较一般铁路隧道有所提高，需要配置 高性对结构防水提出了更高要求，隧道防水要达到一级防水标准。
关键词：高速铁路；隧道；混凝土；裂缝
1 中国高速铁路的发展
高铁改变生活，中国高速铁路最近 10 年来取得了举世瞩目的伟大成绩，并作 为正朝着中华民族伟大复兴的“中国梦”不断前进的中国在世界的一张靓丽名片。 目前我国已建成通车的高速铁路已超过 2.2 万公里（含新建时速 250~350km 以及 时速 250km 以下客运专线、城际铁路）。高速铁路的质量和安全是“百年大计”， 更是关乎人民生命的头等大事。
（1）设计不到位或没有根据隧道开挖揭示的实际围岩级别，变更优化初期支 护参数；
（2）施工时没有严格按照设计或变更设计认真施做初期支护或开挖后造成欠 挖，二次衬砌厚度不足。
（3）隧道边墙基础开挖后存在虚碴，也是容易造成衬砌开裂。 以上几方面造成衬砌施工完后初期支护继续变形过大，混凝土二次衬砌受到 的围岩压力过大或应力集中，从而造成二衬混凝土开裂。 3.2 隧道二次衬砌施工阶段 目前高速铁路隧道二次衬砌施工大都采用自建拌合站搅拌、整体式模板台车、 泵送混凝土施工工艺。衬砌混凝土原材料、配合比设计、搅拌、运输、浇筑、台 车刚度及脱模时间控制、养护及压浆等混凝土施工的关键过程，没控制好，从而
养护：二衬混凝土脱模后，施工单位现场往往忽略衬砌混凝土的养护，也是 容易造成混凝土收缩开裂。
背后压浆：隧道二次施工完后，现场很长一段时间，不对衬砌背后进行压浆， 使隧道初期支护与二次衬砌长时间没有形成一个整体，共同承受围岩压力，就容 易造成二次衬砌因受力不均，造成混凝土开裂。
另外二衬混凝土施工缝处理不当，也是容易造成混凝土裂缝。 3.3 隧道衬砌裂缝产生其他原因分析
混凝土的搅拌：配置隧道衬砌高性能混凝土，规范里都有对搅拌方面的相应 规定，如搅拌方式，搅拌时间，加料顺序等，但在现场施工中，特别是搅拌时间， 控制不好，造成混凝土和易性不好，从而影响混凝土的质量。
混凝土的运输：混凝土在运输及现场等候方面，因施工组织等原因发生时间 滞后，造成混凝土塌落度损失较大，甚至往混凝土拌合物里加水，这些都对混凝 土质量造成了非常不利影响。
造成混凝土自身开裂。 原材料：目前混凝土原材料中，地材（砂石）的质量，特别是含泥量过大，
会影响混凝土拌合物的和易性和混凝土的强度和耐久性，另外砂石料来源广泛， 波动较大，也是控制的难点。在原材料这一方面是造成混凝土开裂的主要因素。
混凝土配合比：现代高性能混凝土品种的多样，原材料组分的选择和配制较 繁杂，迄今仍没有一个公认的简单的配合比设计方法，混凝土配合比设计是一道 复杂技术题。配合比设计必须要经过计算、试配和调整三个阶段，根据所用的原 材料的实际质量状况，科学地确定合理的配合比。配合比设计必须要有科学性和 针对性。混凝土配合比选择不当，从而给隧道二次衬砌混凝土开裂也容易埋下隐 患。
