公路隧道衬砌开裂损伤机理与加固补强方法

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。

隧道衬砌混凝土裂缝原因及应对措施摘要：在隧道衬砌工程中，混凝土硬化过程中会产生的大大小小的裂缝，这不仅影响了隧道的美观,还给工程质量留下了隐患。

本文分析了混凝土裂缝产生原因,并提出裂缝预防和治理方法,对提高混凝土衬砌施工水平有借鉴意义。

关键词：隧道；衬砌工程；裂缝；混凝土工程Tunnel lining concrete cracks causes and coping measuresPeng RongAbstract: in the lining of tunnel engineering, concrete hardening process will produce large and small cracks, which not only influence the appearance of the tunnel, returned to the quality of the project remain hidden dangers. This paper analyzes the causes of concrete cracks, and proposed the crack prevention and treatment methods, to improve the concrete lining of the standard reference.Key words: tunnel; lining engineering; crack; concrete engineering随着我国经济的发展和社会的进步,越来越多的新建铁路出现在复杂的山区,隧道工程在整个工程中所占的比例也越来越大。

隧道二次衬砌施工普遍采用的是整体式钢模板台车及泵送混凝土施工工艺,然而混凝土硬化过程中会产生大大小小的裂缝，这不仅影响了美观,还给工程质量留下了隐患。

通过分析混凝土裂缝的产生原因,提出了解决或缓解裂缝产生的措施,并介绍了几种常见的裂缝治理方法，以供大家学习交流之用。

浅谈隧道衬砌裂缝产生原因及整治措施摘要：随着我国交通工程建设的飞速发展，隧道工程施工技术日趋成熟，而隧道施工二次衬砌受昼夜温差大、温度应力等外界环境的影响，产生不同程度的裂缝，随着时间的增长及外界环境的不断变化，有的甚至由裂缝逐步变化为错台、裂损剥落、渗水等病害，严重危及隧道安全。

本文通过对部分高原高寒地区已完工隧道进行调查统计，对隧道二次衬砌裂缝产生的原因进行了分析整理，并制定出相应的整治措施以减少裂缝的危害。

关键词：衬砌裂缝；产生的原因；整治措施1、引言裂缝是隧道衬砌最常见的病害之一，一直以来都是隧道工程领域内技术攻关的难题，整治难度也相对较大。

衬砌裂缝往往是多种因素共同作用的结果，其对衬砌的危害程度也不一，严重的裂缝不仅危害衬砌的整体性和稳定性还会引起其它病害的发生如渗漏水、冻融等。

这些病害与裂缝形成恶性循环对衬砌的美观性及耐久性都会产生影响。

2、衬砌裂缝产生的原因分析（1）温差裂缝。

混凝土内部和外部的温差过大会产生裂缝。

温差裂缝的主要影响因素是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。

特别是大体积混凝土更易发生此类裂缝。

大体积混凝土结构一般要求一次性整体浇筑，浇筑后，水泥因水化引起水化热，由于混凝土体积大，聚集在内部的水泥水化热不容易散发，混凝土内部温度将显著升高，而混凝土表面土则散热较快，形成了较大的温度差，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，此时，混凝龄期短，抗拉强度很低。

当温差产生的表面抗拉应力超过混凝土极限抗拉强度，则会在混凝土的表面产生裂缝。

而尤其在高原高寒地区温度差异较大，此类裂缝产生的几率大大提高。

（2）收缩裂缝。

在高寒地区，混凝土浇筑成型后，因夜间温度低，不能采用洒水的方式进行养护，白天气温较高时，混凝土表面水分散失快，体积收缩大，而内部湿度变化很小，收缩也小，因而表面收缩变形受到内部混凝土的约束，出现拉应力，引起混凝土表面开裂，而出现收缩裂缝。

（3）仰拱收缩变形使二衬出现裂纹。

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。

论隧道衬砌裂缝的原因及处理措施摘要：本文结合工程实例，针对省道301线K159+170处寿庆隧道隧道部分衬砌开裂的产生原因进行了分析。

并对其病害提出了一些有效的相应处理措施。

供同行参考。

关建词：衬砌裂缝；原因分析；处理措施1、工程概况寿庆隧道位于省道301线公路改建工程内，里程桩号为K159+170，隧道单洞双向行车，长750米，采用新奥法施工。

该隧道于2007年7月正式开工，于2008年7月竣工。

2、病害现状及原因分析根据福建金通建设工程检测有限公司的隧道检测报告可以看出：裂缝类型主要包括侧墙横向裂缝和拱顶纵向裂缝，其中拱项裂8条，侧墙裂缝5条，最宽约1.55厘米。

衬砌裂缝的成因比较复杂，涉及到地质状况、衬砌施工时机、围岩应力分布、衬砌混凝土强度、衬砌厚度、衬砌脱空等多重因素，判断哪个因素占据主导地位常常依靠经验。

将根据现有资料，对该遂道衬砌裂缝产生的机理进行简单分析。

2.1根据钻孔取芯结果，隧道侧墙有三条竖向裂缝处的衬砌厚度不足，而衬砌混凝土浇注时会产生水化热，水灰比过大也会增加水化热的程度，衬砌由于内外温差产生温度内应力，温度应力可能在个别衬砌厚度不足的地方超过了混凝土抗拉强度，从而造成开裂；另一方面，衬砌每一节段浇注长度为8米；混凝土纵向收缩也可能产生裂缝。

2.2该隧道衬砌裂缝主要表现为拱顶纵向水平裂缝，根据地质雷达检测结果，拱顶局部位置存在衬背脱空或衬砌混凝土欠密实的缺陷，从而使衬砌承受的围岩压力不均衡，严重时由于两侧围岩的挤压效应在拱顶产生较大的拉应力，从而使拱顶或拱腰位置出现拉裂型裂缝。

拱顶纵向水平裂缝还可能与拆模过早和泵送混凝土有一定关系。

检测过程中未见裂缝处渗漏水，说明防水卷材基本完好，拱顶不利拉应力尚未充分发展。

需要说明的是，该隧道衬背脱空处未必产生裂缝，有些脱空处由于混凝土胶结性能较好并未出现裂缝，但如果不进行处理，可能会随着混凝土材料性能的劣化而出现新裂缝。

2.3昼夜温差和四季温差以及运营期间的环境条件变化也可能会加剧裂缝的扩展。

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。

隧道衬砌开裂的分析与整治摘要：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。

高速公路隧道衬砌裂缝及防治措施摘要：高速公路隧道施工建设时，衬砌施工质量关系到公路建设整体质量。

隧道衬砌裂缝要及时处理，避免影响到隧道的正常使用。

有鉴于此，文中以高速公路隧道为着眼点，分析衬砌裂缝的成因，给出相应的裂缝防治措施，延长隧道的使用寿命。

关键词：高速公路；隧道；衬砌裂缝；防治隧道二衬产生裂缝致使隧道发生渗漏，已经成为隧道最常见的病害，隧道结构体的受力状况和防水性能会因裂缝的产生遭到严重的破坏。

基于此现状，如何有效预防二次衬砌裂缝病害的发生、在裂缝产生后如何合理处置成为急需解决的技术难题。

1 高速公路隧道衬砌裂缝分析隧道开裂是由多种因素引起的，其成因可以从多种方面进行分析，本文将隧道开裂的成因分为3个阶段进行分析：开挖前、开挖时和开挖后。

1.1隧道开挖前在开挖之前，进行隧道勘察设计时，如果不对工程现场进行合理的地质调查，很容易造成施工条件较差的状况。

当开挖部位的围岩比较薄弱时，很可能会导致隧道出现较大的沉降，对隧道的施工不利。

围岩变形的影响，可能会导致衬砌结构出现大裂缝。

当隧道施工处于高应力、脆弱、破碎的围岩环境中时，隧道的衬砌也会发生开裂，从而影响工程安全。

1.2隧道开挖过程隧道开挖时，隧道出现裂缝的主要因素有以下3个方面，如表1所示。

表1 隧道开挖裂缝产生原因分析产生原因原因分析施工过程不可靠围岩与衬层的连接强度不足，致使在隧道出现大变形，同时无法充分利用围岩-衬砌的联合支撑，从而造成大范围的裂隙材料选择不当选用的混凝土强度较低，难以承受高的围岩压力，从而产生裂缝；选用高强度的混凝土，会使施工过程变得更加烦琐工艺选择不当施工技术也是造成隧道衬砌开裂的重要因素，合理的施工技术可以降低衬砌施工中出现裂缝的概率由表1可知，在隧道开挖过程中，产生裂缝的原因有多种，在隧道开挖时要时常注意这些因素，确保隧道的安全运行。

1.3隧道开挖后隧道开挖完成后影响隧道开裂的主要原因有隧道运营管理与监测、预测隧道附近山体蠕变、泥石流防治等。

高速公路隧道衬砌裂缝病害的原因分析及其整治措施探讨1. 建设和设计不合理在隧道的建设和设计过程中，如果没有充分考虑地质条件、水文条件和交通运输负荷等因素，可能会导致隧道衬砌的不稳定和裂缝的产生。

而且，一些设计规范和标准可能并不够完善，导致了隧道结构在实际工程中出现了问题。

2. 地质和水文条件地质和水文条件是导致高速公路隧道衬砌裂缝病害的主要因素之一。

在复杂的地质构造和多变的水文地质条件下，地下水的渗漏和水压的变化会对隧道结构产生不利影响，导致衬砌的变形和裂缝的产生。

3. 交通运输负荷随着社会经济的不断发展，交通运输负荷不断增加，隧道所受到的压力也在不断增加。

由于高速公路隧道的结构和材料限制，隧道衬砌很容易因为超载而产生裂缝和变形。

4. 材料和施工质量隧道衬砌的材料和施工质量直接影响着隧道结构的稳定性和耐久性。

如果材料质量不合格或者施工工艺不规范，就容易导致衬砌的裂缝和病害。

在设计和建设隧道的过程中，应该充分考虑地质和水文条件，合理选择材料和施工工艺，采取科学的技术措施，提高隧道衬砌的稳定性和耐久性。

2. 定期检测和维护对于已经建成的高速公路隧道，应该定期进行结构安全检测和维护保养工作，及时发现和处理隧道衬砌的裂缝和病害，保障隧道的安全运营。

3. 优化管理机制建立健全的隧道管理机制，落实隧道使用和维护责任，加强对隧道使用过程中的过载和超限等行为的监管和执法，有效减少隧道衬砌裂缝病害的发生。

4. 加强科研创新加强高速公路隧道衬砌裂缝病害的科研创新工作，推动隧道结构和材料的优化和更新换代，提高隧道的抗震抗裂性能和耐久性能。

5. 加强国际合作借鉴国外先进的管理经验和技术成果，加强国际合作和交流，推进高速公路隧道衬砌裂缝病害整治工作，提高我国高速公路隧道的安全性和可靠性。

高速公路隧道衬砌裂缝病害是一个复杂的工程问题，要想有效解决这个问题，就需要政府部门、科研机构、设计单位、施工企业和运营管理者等各方面的共同努力，采取综合性的措施，不断完善管理制度，提高技术水平，保障隧道的安全运营。

高速公路隧道衬砌裂缝病害的原因分析及其整治措施探讨高速公路隧道是现代交通建设工程中不可或缺的重要组成部分，隧道衬砌作为隧道结构的重要组成部分，是确保隧道安全运行的关键因素之一。

在隧道衬砌运行过程中，常常出现裂缝等病害现象，影响隧道的安全性和稳定性。

对高速公路隧道衬砌裂缝病害的原因进行深入分析，并探讨相应的整治措施，具有重要的理论和实践意义。

1. 材料质量问题隧道衬砌的主要材料为混凝土和钢筋混凝土，在制作过程中如果出现水泥品种、配比、搅拌、浇筑等环节存在质量问题，就容易导致隧道衬砌材料内部结构不均匀，容易产生裂缝。

2. 强度设计不足隧道衬砌的强度设计不足会导致隧道在运行中受到车辆荷载和地质应力作用时，隧道衬砌容易发生开裂和破坏。

3. 温度变化隧道内部与外部温度的差异会导致隧道衬砌的温度变化，从而产生温度应力，加速了裂缝的产生和扩展。

4. 地质条件隧道所处的地质条件对隧道衬砌的稳定性有重要影响，如果隧道穿越的地质环境复杂，地质条件不稳定，则容易导致隧道衬砌产生裂缝和破坏。

5. 车辆振动高速公路隧道内车辆经常通过，车辆振动会传导到隧道衬砌上，长期累积下来容易导致隧道衬砌的疲劳破坏和裂缝产生。

1. 加强材料质量管理在隧道衬砌制作过程中，需要加强水泥品种的选择和质量控制、混凝土配比的优化设计、搅拌浇筑的工艺管理等方面的工作，以确保隧道衬砌的材料质量符合要求，减少裂缝的产生。

2. 合理设置隧道衬砌的强度设计在进行隧道衬砌的强度设计时，需要充分考虑到隧道所处的地质条件、车辆荷载等因素，合理设置隧道衬砌的强度设计参数，以保证隧道衬砌在运行中不易产生裂缝和破坏。

3. 采取有效的防护措施针对隧道衬砌裂缝病害，可以采取一些有效的防护措施，比如在隧道衬砌表面设置钢筋混凝土保护层、使用聚合纤维增强混凝土等方式来提高隧道衬砌的抗裂性能。

4. 地质条件加固对于隧道所处的地质条件不稳定的情况，可以采取地质条件加固的措施，比如使用锚杆加固、喷浆加固等技术手段，以加强隧道衬砌的稳定性和抗裂能力。