隧道衬砌产生裂缝的原因和防止措施

公路隧道衬砌裂缝成因及治理方法摘要：。

近年来，我国公路隧道规模不断增加，并且在公路建设当中角色越来越凸显。

同时公路隧道受工程地质、水文地质及自然因素等条件的影响，导致隧道在运营过程中各种病害开始不断暴露。

根据调查统计，隧道病害中衬砌渗漏水病害较为常见，而且造成的危害非常大，已经引起越来越多相关学者的关注。

以伊犁G217线K730+577玉希莫勒盖隧道提质升级改造项目为例，通过现场调查，结合现场检测结果，探讨公路隧道衬砌渗漏水病害的成因;并且探讨隧道衬砌注浆技术在实际工程中的应用，为今后的公路隧道衬砌渗漏水病害处治提供参考。

关键词：公路隧道；衬砌；裂缝；成因；治理引言高速公路在运营过程中会受到地质条件、环境因素、车辆载荷等多种因素的影响，容易产生不同类型的路面裂缝病害，这些裂缝病害会对高速公路路面的正常使用造成较大影响。

在实际应用过程中需要仔细分析沥青路面裂缝的类型和原因，在此基础上采取针对性的措施进行治理和养护，确保高速公路的正常使用，延长其使用寿命。

1衬砌裂缝类型衬砌裂缝是由于隧道施工中水化热反应后受隧道外土体等外力导致的，其主要的表现形态可分为：弯曲受压裂缝、剪切裂缝以及拉裂缝。

针对上述三点表现形式的具体判断依据如下。

（1）弯曲受压裂缝一般情况下会出现在隧道的拱顶部分，主要形成原因为该部分的混凝土长时间受到外力的挤压作用，导致混凝土的负载过大，在达到一定数值时，即会产生弯曲受压裂缝。

此裂缝的形态通常为“V”形。

（2）剪切裂缝一般情况下会出现在隧道的拱腰部分，主要形成原因为该部分的衬砌混凝土长时间受到剪力的作用，长期处于疲惫状态下，在达到其最大承受范围后，会发生深陷等位移后产生的，导致其裂缝的形态通常为“X”形。

结合以往研究表明，此种裂缝的发生往往与围岩的最大承载力低有直接关系。

（3）拉裂缝一般情况下会出现在隧道的外侧部分，主要形成原因为该部分的衬砌混凝土在外界环境的影响下，经常会出现冷热不均的现象，由于热胀冷缩的原理，导致该部分的衬砌混凝土出现裂缝。

公路隧道衬砌裂缝成因与处治技术分析发布时间：2022-09-30T07:27:39.055Z 来源：《工程管理前沿》2022年第11期作者：王桂睿[导读] 混凝土结构产生开裂是难以避免的王桂睿中国华冶科工集团有限公司四川分公司，四川成都 641400摘要：混凝土结构产生开裂是难以避免的，宏观的来看，混凝土结构出现裂缝是一种可以接受的材料特征，只要采用科学有效的手段将裂缝控制在允许范围内，对隧道工程现场来讲就具有较大的现实意义及经济技术意义。

关键词：公路隧道；衬砌裂缝；成因分析；处治技术1.衬砌裂损原因1.1环境因素造成隧道衬砌裂损的环境因素有很多，例如温度、湿度等。

温度主要指在反复冻融循环作用下，位于寒区的隧道围岩的物理特性发会发生较大变化，低温形成的冻胀圈，会对衬砌产生冻胀压力，围岩冻胀会形成较大的冻胀附加应力，这会进一步加剧衬砌的收缩、膨胀和破裂现象。

高地温隧道产生的附加温度应力也会引起隧道初期支护及衬砌开裂，影响隧道结构的安全和耐久性。

湿度引起的干缩应力对隧道衬砌的影响同样不容忽视。

长期处于高水压状态下的隧道，在突水与渗透变形的正反馈机制下由于层间充填介质透水性差，致使混凝土性能劣化，最终导致衬砌产生开裂、突水等病害。

另外，地下水的存在会加剧衬砌的裂损，致使衬砌产生渗漏水。

在有侵蚀性地下水的隧道中，地下水的侵蚀将造成衬砌疏松、剥落、开裂加剧等现象。

季节性降水造成的围岩淹水也会影响衬砌的受力状态，导致衬砌开裂。

1.2设计因素隧道在进行设计前准备时，由于种种原因无法进行深入勘察，无法准确确定隧道围岩等级，隧道的支护结构和整体线位布置设计依据不充分。

此外，限于个别设计单位缺乏相关经验及自身专业水平欠佳，导致设计过程极不规范，常任意改变或推翻原有设计。

这些现象都是隧道产生病害的关键因素。

1.3施工因素隧道的施工要求较高，良好的施工技术是隧道质量的基本保障。

混凝土水灰比不当、钢筋配筋率不当、骨料品种选择不合理、外加剂种类选用及用量不当都会导致隧道干热地段衬砌产生开裂。

关于隧道衬砌产生裂缝的原因及防治隧道中产生的裂缝一方面是由设计原因造成的，另一方面是由于施工管理不当造成的。

它是结构内部受到与设计状态不同的应力的反映，同时也与施工过程中由于人为的因素改变了洞室的受力状态有很大关系。

1、隧道衬砌混凝土裂缝类型收缩裂缝，温度裂缝、外荷载作用产生的变形裂缝、施工缝处理不当引起的接茬缝等。

1.1干缩裂缝收缩裂缝是因为混凝土收缩所引起的裂缝。

在收缩种类中，分塑性收缩和缩水收缩是发生混凝土体积变形的主要原因。

混凝土在硬化过程中水分逐渐蒸发散失，使水泥石中的凝结胶体干燥收缩产生变形，由于受到围岩和模板的约束，变形产生应力，当应力值超过混凝土的抗拉强度时，就会出现干缩裂缝。

干缩裂缝多为表面性的，走向没有规律。

影响混凝土干缩裂缝的因素主要有：水泥品种、用量及水灰比，骨料的大小和级配，外加剂品种和掺量。

1.2温度裂缝温度裂缝是因为混凝土具有热胀冷缩性。

水泥水化过程中产生大量的热量，在混凝土内部和表面间形成温度梯度而产生应力.当温度应力超过混凝土内外的约束力时，就会产生温度裂缝。

裂缝宽度冬季较宽，夏季较窄。

温度裂缝的产生与二次衬砌混凝土的厚度及水泥的品种、用量有关。

1.3荷载变形裂缝荷载变形裂缝是因为支护背后存在空间或排水不畅形成水压，基础产生不均匀沉降，模板台车没有加固好，过早脱模，混凝土受到较大的外力撞击等容易产生变形裂缝。

仰拱和边墙基础的虚碴未清理干净.混凝土浇筑后，基底产生不均匀沉降；模板台车或堵头板没有固定牢固，以及过早脱模，或脱模时混凝土受到较大的外力撞击等都容易产生变形裂缝。

荷载变形裂缝在隧道衬砌混凝土病害中占有的比例逐年增大，已经引起了广大工程技术人员的重视。

1.4施工缝(接茬缝)施工缝是施工中停电、机械故障等原因迫使混凝土中断时间超时，在继续浇筑引起的缝；再一个就是原材料不台格、配合比不合理、和易性不好、振捣不密实，钢筋保护层厚度不够等引起的混凝土裂缝。

2、形成裂缝的原因隧道裂缝产生原因分析；混凝土裂缝形成的原因非常复杂，往往是多种不利因素综合作用的结果。

照；塑：丝凰．浅析隧道衬砌混凝土裂缝成因和防治方彩虹叶长征(浙江金顺路桥建设有限公司，浙江东阳322100)：’c}i％要]在隧道施工中，村砌混凝±出现裂缝具有普遍性。

本文针对混凝土裂缝产生的原因，提出裂缝的预防和治理方法．对提高混凝土一4衬砌施工水平有借鉴意义。

+p揪】村砌混凝士；裂痕成因；防治‘，，随着近年来经济的发展，我国修建了大量的公路隧道。

随着隧道的数量和里程的迅速增长，隧道二次衬砌施工普遍采用整体式钢模板台车、泵送混凝土的施工工艺，但隧道二次衬砌砼出现裂缝也成为一种比较普遍的现象。

由于二衬砼裂缝会对隧道结构的受力、防排水、外观等产生不良影响，如果处理不及时，则可能引起二衬渗i漏)水、钢筋锈蚀，并造成结构受力重分布，引起裂缝扩展，形成恶性循环。

严重时可能引起=衬局部掉落，甚至造成结构的整体性破坏，从而缩短隧道的维护周期和使用寿命；因此我们也必须重视裂缝对隧道的影响。

1裂缝的类型隧道二衬裂缝类型主要有：温度裂缝、干缩裂缝、施工缝处裂缝、外力荷载作用裂缝等。

L1温度梨缝混凝土施工中，水泥水化过程中产生大量的热量，在混凝土内部及其表面形成温度梯度，内外张力超过混凝土内外约束力时就会产生温度裂缝。

裂缝宽度、深度冬季较明显，夏季较窄；施工中产生温度裂缝主要与衬砌混凝±厚度及水泥品种、用量有关。

12干缩磊L缝二衬砼在硬化过程中水分慢慢蒸发故失，而水泥石中凝结胶体干燥收缩产生变形，受到二衬台车整体钢模及围岩的约束，产生徐变应力，当应力值超过混疑土的抗拉强度时，就会出现表面裂缝，其走向没有明显规律。

影晌因素主要为：水泥种类用量以及水灰比，砂石料粗细、级配的合理性，外加剂品种和掺量多少。

13施工缝伪矧在二衬砼施工过程中，由于停电、机械故障等原因迫使混凝土浇注中断时间超过混凝土的凝结时间，或超过混凝土的正常连续作业时间。

因而产生明显裂缝。

隧道整体=衬前—般先在隧道两边浇注矮边墙(高80cm左右)，矮边墙混凝表面应进行凿毛处理，再用水泥砂浆垫层，如直接在原混凝土E进行衬砌，以致新旧混疑接茬间出现裂!逢o 1．4外力荷栽作用裂缝仰拱或边墙基础未清理干净，混凝浇注后，基底产生不均匀的沉降，而使整体钢模台车定位不牢固以及脱模过早，或在脱模时混凝土受到较大外力撞击等都容易产生变形裂缝。

浅谈隧道衬砌裂缝原因分析及防治措施通过对某隧道衬砌裂纹进行现场深入调查，观察裂缝与隧道轴线的走向关系，统计发现该隧道二衬裂缝以纵向裂缝、斜向裂缝和环向裂缝为主。

现场发现的环向裂缝占多，环向裂缝大部分存在施工缝、沉降缝、洞口及不良地质地带与完整岩石地层的交接处等。

本文从工程地质条件、地下水、二衬质量、二衬模板台车、温度应力、不均匀沉降等方面展开分析并提出相应的防治对策。

标签：衬砌裂缝；原因分析；防治措施1.概况该隧道地处浙南山地，属构造剥蚀山区，区内山势连绵起伏，峰峦叠嶂，植被发育。

隧道全长12030m，为单洞双线隧道。

隧道进口里程DK156+358，出口里程DK168+388。

隧道中部下穿泽雅水库上游山谷，最小埋深约为50m，最大埋深约为660m，属于长大深埋隧道，该隧道为工程全线最长隧道，也是全线关键控制性工程。

隧道Ⅱ级围岩长5582m；Ⅲ级围岩长4983m；Ⅳ级围岩长859m；V级围岩长606m。

进口洞门形式为单侧挡墙式，出口洞门形式为倒斜切式。

隧道采用无碴轨道。

隧道采用“两斜井、进出口”的施工方案。

隧道设斜井两座，长度分别为1350m和1280m。

斜井与隧道采用斜交单联式，无轨运输双车道断面。

2.裂缝现场调查隧道已经完成的衬砌中存在15条裂纹。

通过现场观察和数据统计发现：⑴裂纹一般在边墙与仰拱连接处较宽，靠近拱顶处较窄，且逐渐消失或很细微；⑵裂纹一般均为仰拱施工缝开始发展，裂纹方向均为仰拱施工缝向衬砌施工缝方向发展；⑶裂纹角度全部大于45°，为斜向上发展；⑷仰拱施工缝与衬砌同缝地段，施工缝段微小开裂或施工缝距离变大，实际上隧道衬砌每循环间施工缝充当了伸缩缝的功能；⑸混凝土拆模后，前期均未发现裂纹，裂纹均在后期产生。

3.隧道裂缝原因分析3.1工程地质条件隧道进洞段围岩以Ⅴ级为主，为弱风化砂岩，地层破碎。

隧道围岩条件较差，容易引起不均匀变形以及地基不均匀沉降；围岩条件差以及铁道部红线管理强制要求，二衬施作以后围岩变形没有完全稳定，且低强度围岩具有流变性质，二衬仍承受一定的作用力。

浅谈隧道二次衬砌混凝土裂缝成因及防治对策隧道作为地下交通工程的一种重要形式，承载着承载着地下管线的作用，因此在不同的环境中存在差异。

浅谈隧道二次衬砌混凝土裂缝成因及防治对策，将有助于更好的了解隧道二次衬砌混凝土裂缝的成因，并采取相应的防治措施，确保隧道的安全与稳定。

一、成因分析隧道二次衬砌混凝土裂缝的成因有以下几点：1.设计及施工原因设计不合理，施工质量不达标是隧道二次衬砌混凝土裂缝的主要原因。

如采用不当的混凝土材料、混凝土配合比与强度、外加剂选择不当、施工作业失误等，都会导致混凝土裂缝的产生。

2.隧道变形及地下水渗透隧道存在变形或地下水渗透也会引起二次衬砌混凝土裂缝的形成。

隧道周围环境复杂，地表荷载，地下水位变化等均会对隧道结构产生影响，导致结构产生变形和应力集中，最终引起裂缝的产生。

3.施工及运营期间的振动在隧道施工及运营期间，常常伴随着大量的振动。

比如爆破、施工机械作业时的振动、车辆行驶时的振动等，都会对隧道结构产生影响，进而引起裂缝的产生。

4.温度效应隧道混凝土二次衬砌受到气候变化的影响，随着温度的升高和降低，混凝土会产生胀缩效应，从而引起裂缝的形成。

5.腐蚀作用地下水的化学成分和PH值、氯离子和硫酸盐的渗入等腐蚀作用对混凝土结构的破坏是不可忽视的。

隧道混凝土裂缝的成因是多方面的，设计、施工、地下水渗透、振动、温度效应和腐蚀等均是影响因素。

二、防治对策对于隧道混凝土二次衬砌裂缝问题，我们需要采取一些对策措施来进行防治：1.合理设计和优质施工隧道设计时应严格遵守相关规范，合理选择混凝土材料、配合比和外加剂，施工中要严格按照工艺要求和质量标准进行施工，确保混凝土二次衬砌的质量。

2.加强监测和维护对隧道进行定期的结构监测，对包括裂缝在内的各种隐患进行及时发现和处理，赋予隧道良好的维护，以保隧道的安全运行。

3.加强抗渗防腐采用防水涂料、抗渗剂、防腐剂等材料，对隧道二次衬砌进行抗渗处理，防止地下水、化学物质对混凝土的腐蚀。

兰州交通大学继续教育学院毕业设计（论文）专业（班级）：12级土木工程指导教师：刘永孝学生姓名：王建龙学号：120003625设计题目：隧道衬砌裂缝产生原因分析及预防和治理措施毕业设计成绩评议表有无错误等。

毕业设计（论文）任务书班级：土木工程12级学生姓名：王建龙指导老师：刘永孝开题报告班级：12级土木工程专升本学生姓名：王建龙指导老师：刘永孝几中期报告班级：12级土木工程专升本学生姓名：王建龙指导老师：刘永孝结题验收班级：12级土木工程专升本学生姓名：王建龙摘要随着国民经济的迅速发展，我国交通运输事业得到了蓬勃发展。

隧道作为公路工程建设中的一个重要结构物，也迎来了规模空前的建设热潮。

因其在改善路线线形、缩短里程和行车时间、提高运营效益以及减少占地面积等方面发挥的重要作用，必将得到更为广泛的推广和发展。

但是，我国地域自然条件差异较大，隧道穿越的山体地质及水文等条件复杂多变。

由于对局部软弱围岩、膨胀性围岩以及对衬砌有侵蚀性的环境水等调查不足；未能采用加强衬砌结构或防治措施不当；部分地段隧道衬砌施工质量缺陷等，造成了许多运营隧道出现衬砌裂缝。

如衬砌裂缝处治不当就会出现渗漏水，不但不易修缮而且影响隧道正常运营，造成隧道衬砌和通风、照明及消防设备的腐蚀损坏，造成路面积水使行车环境恶化，从而降低行车速度和安全性能。

因此对隧道衬砌裂缝进行相关研究是十分必要的。

本文从隧道衬砌裂缝的类型入手，从施工角度分析了隧道衬砌裂缝产生的原因,再现衬砌裂缝特征及破坏形式，得出隧道衬砌裂缝产生及发展规律，从而对隧道设计、施工以及衬砌裂缝病害的防治提出一些粗浅见解。

关键词：隧道；衬砌；裂缝；产生原因；预防；治理AbstractWith the rapid development of national economy, transport undertakings have developed vigorously in our country. Tunnel as a highway (railway) is a very important part in engineering construction structure,also ushered in the unprecedented building boom.Tunnel in the improvement of the route, shorten the distance and travel time, improve the operating efficiency and reduce the area played an important role,will get more extensive promotion and development.However, the regional differences in natural conditions in our country, tunnel through the mountain complex geological and hydrological conditions, the local weak surrounding rock and swelling rock and transform Qi You corrosive environment such as water survey, failed to use improper measures, strengthening prevention and control of lining structure or sections of tunnel lining construction quality defects, such as tunnel in tunnel lining crack caused many operation. Such as lining crack treatment inappropriate lining will appear, not only is not easy to repair and affect the normal operation of tunnel, tunnel lining and all kinds of ventilation, lighting and fire fighting equipment corrosion damage,worsen water surface driving environment, thereby reducing driving speed and safety performance. So the relevant study on the tunnel lining crack is very necessary.From the type of tunnel lining crack, this paper analyzed from the points of view of the construction of tunnel lining crack reason, represent the lining crack characteristics and damage forms, draw a tunnel lining crack and the law of development, thus the design and construction of the tunnel and tunnel lining crack disease prevention and control of some shallow opinions are put forward.Key Words: Tunnel Lining Crack；The cause of prouduct；Prevent Administer目录第一章目前国内隧道衬砌裂缝研究方法及现状 (1)一、现场原位试验 (1)二、室内模型试验 (1)三、理论与数值分析 (1)第二章隧道衬彻裂损变形的现状和主要危害 (2)一、现场原位试验 (2)二、隧道衬砌裂缝的主要危害 (2)第三章隧道衬砌开裂的类型 (3)一、按裂缝与隧道轴向相互关系分类 (3)二、按照衬砌受力变形形态和裂口特征分类 (4)第四章隧道衬砌裂缝观测方法 (6)一、纸条测标观测 (6)二、钢钉测标观测 (6)三、标记测标观测 (7)第五章隧道施工对衬砌裂缝的预控 (8)第六章衬砌开裂原因分析 (10)一、设计方面的原因 (10)二、施工方面的原因 (10)第七章隧道衬砌裂缝的预防和治理措施 (12)一、预防 (12)二、治理 (12)（一）围岩加固 (12)（二）二次衬砌表面补强 (21)（三）套衬补强 (22)（四）换拱换衬 (23)结论 (26)致谢 (27)参考文献 (31)第一章目前国内隧道衬砌裂缝研究方法及现状与发达国家相比，我国隧道建设起步较晚，针对运营中隧道呈现出越来越多的裂缝状况，国内学者对裂缝形成机理及处治方案进行了一系列的研究，其采用的研究方法主要有：一、现场原位试验现场原位试验是地下工程研究最直接的研究方法，现场试验的研究数据不仅可以为科研提供重要的数据，更重要的是通过现场量测数据分析可以直接指导实际工程的建设，同时与数值模拟分析的结果进行对比分析，以验证其计算的正确性。

浅谈隧道二次衬砌混凝土裂缝成因及防治对策隧道是公路、铁路等交通建设中必不可少的一部分，而隧道二次衬砌混凝土作为其重要组成部分，其质量直接影响着隧道的安全和使用寿命。

然而，在使用过程中，隧道二次衬砌混凝土不可避免地会出现裂缝问题，对此，实际上我们可以采取一些防治措施，减少裂缝的发生，延长混凝土的使用寿命。

1.施工质量不合格，材料配比不均匀、工艺不到位，从而导致混凝土的质量低下。

2.混凝土硬化过程中，由于温度差异，引起混凝土内部的热应力不均匀，从而导致裂缝的发生。

3.地基沉降或地震等外力因素的作用，导致混凝土产生重大应力集中，从而引起裂缝。

4.渗透性差的混凝土，由于混凝土的容重高，水泥石的耐久性差，因此混凝土容易收缩，从而导致裂缝的发生。

二、防治措施1.加强施工质量在施工过程中，要加强质量管理，严格控制混凝土的材料配比，确保水泥、石灰石、沙子和水等混合的比例均衡，保证混凝土的质量。

2.控制温度3.改善地基条件例如施工前进行地基加固，改善地基条件，提高隧道二次衬砌混凝土的受力稳定性。

4.采用合适的混凝土技术根据隧道的具体情况，选择相应的混凝土工艺，如使用高流动性混凝土，提高混凝土的抗渗、抗震性能，从而减少裂缝的出现。

5.加强养护和维修及时发现混凝土裂缝问题，采取合理的养护和维修措施，以保证隧道二次衬砌混凝土的安全使用。

三、结论隧道二次衬砌混凝土裂缝的出现是由多种因素引起的，只有针对性地加强质量管理、控制温度、改善地基条件、采用合适的混凝土技术以及加强养护和维修才能够有效地减少裂缝的发生，延长混凝土的使用寿命，提高隧道的安全性。