隧道衬砌破损原因分析

分析隧道二衬施工的裂缝原因分析及治理措施作者：贺云来源：《科技探索》2012年第11期摘要：隧道二次衬砌施工普遍采用整体式钢模板台车、泵送混凝土施工工艺,但隧道工程施工完工后二次衬砌均会有不同程度的纵横裂缝，产生裂缝的原因、二次衬砌裂缝治理措施，是值得广大技术人员探讨和研究的。

本文结合多年的工作经验，主要介绍隧道二次衬砌裂缝产生原因和防治措施。

关键词：隧道施工裂缝原因治理措施1 隧道裂缝类型1.1 干缩裂缝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,纹理较细小,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 荷载变形裂缝地质原因或防水设施处理不当,围岩沉降产生荷载; 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)施工过程中由于停电、机械故障等原因迫使混凝土浇筑中断时间超过混凝土的初凝时间,继续浇筑混凝土时,原有的混凝土基础表面没有进行凿毛处理,或者凿毛后没有用水冲洗干净,也没有铺水泥砂浆垫层,就在原混凝土表面浇筑混凝土,致使新旧混凝土接茬间出现裂缝。

2 裂缝成因分析2.1受力条件不利因素的影响隧道衬砌开裂的因素很多。

从受力的角度分析，可能有以下几种原因：(1)拱圈不均匀下沉。

混凝 土所代 替 。为保 证 混 凝 土 浇 捣 的 和 易性 ， 混凝
土 中加入 的水 量往往 比水泥水 化作 用需 要 的要 多几
料沉 落 不均 匀造成 开裂 。该 类 裂缝 在结 构较 复杂 的 建筑 物 中较 易 出现 ， 钢 筋混 凝 土 顶 面 如 墩 柱顶 部 在 主 筋处 、 隧道衬 砌表 面 中较少 见 ， 在 即使 出 现也在 衬
于 出现 ， 缝多 为 中间 宽 、 端 细且 长 短 不 一 ， 不 裂 两 互
防治措 施如 下 ：） 采 用稠 度 适 当的低 流 动 性 混凝 １可
土 ； ） 强混 凝 土振捣 ， 能 漏振 ； ） ２加 不 ３ 初凝 前 两 次 振 捣 和两 次抹 压混凝 土 表 面。 （ ）干 燥 收缩 裂缝 ： 在 混凝 土养 护 一沿 短方 向分 布 。裂缝 产生 的原 因 主 要 是混 凝 土 养 护 不 周 ， 风 受 吹 日晒 ， 面水 分散 失太 快 ， 表 而混凝 土 内部 湿度 变化
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隧 道 衬 砌 混 凝 土 裂 缝 原 因 分 析
汤 宪 高
砌顶 面靠 防水板 处 ， 外 可能 出现 在边墙 基 础顶 面 。 另
倍 以上 ， 部分 游离 水蒸 发后 ， 这 在混 凝土 内部 留下许 多毛 细孔 ， 混凝 土会 产生 体积 收缩 ， 一般 称 为游离 水 蒸发 收缩 。另 外水 泥水 化作 用也会 引起 混凝 土体 积 的收 缩 ， 为混 凝 土 自收缩 或 称 混 凝 土 干 缩 。后 者 称 收缩 量是 前者 的 １５ １１ 。所 以说 混 凝 土本 身 存 ／ ／０ 在 肉眼看 不见 的微 细裂缝 是 它 固有 的一 种 特性 。 （ ）塑性 收缩 裂 缝 ： 般 在 干 热 或 刮 风天 气 易 １ 一

3.2 施工错台
1、加固矮边墙模板 模板的刚度是保证混凝土浇筑后线型顺直的有效途径，对目前在使用的矮边 墙模板进行全面排查，通过加固增加其刚度，对变形严重不满足使用要求的模板 予以汰制，从新定制。 2、板缝错台处治（环缝） 台车初步定位后，再次复测并进行精调。为有效避免错台产生，台车与上一 板二衬搭接应控制在5-10cm。对已形成的错台，在错台处弹设两条间距为5cm的 环向平行线，在该5cm的范围内利用打磨的方式进行过渡。 3、严格控制矮边墙模板安装精度 在每板仰拱施工前，测量人员精确测设模板的平面位置和高程，确保安装质 量，同时要求作业工人振捣过程中，确保振捣器距离模板5cm，以免碰撞模板
1.2 二次衬砌实体检测合格率低
存在问题：根据玉楚公司“关于质量整治提升活动第一次考评结果” 数据显示 ，我项目部二衬实体检测合格率较低，具体数值如下：
（1）钢筋保护层合格率为55%，距验收标准合格率相差25%； （2）钢筋间距合格率为42%，距验收标准合格率相差53%。
二、原因分析
2.1 混凝土外观存在问题原因分析
2、模板与混凝土接缝的处理 针对矮边墙接缝处漏浆现象，在通过改善矮边墙的施工质量的基础上，对局
部细小缝隙采用泡沫胶进行封堵，确保该处封堵严密不漏浆，杜绝蜂窝麻面现象 发生。
二衬台车打磨
二衬台车打磨
3、严格落实混凝土分层浇筑振捣工艺 前面已叙述（同上） 4、加强混凝土养生
养护对于二衬混凝土的强度和外观质量控制十分重要；项目部采用人工 辅助雾炮车养护的方式进行混凝土养护，确保二衬混凝土的施工质量
二衬边墙部位振捣施工以人工插入式和机械附着式振捣相结合的方式进行， 拱部采用附着式振捣，台车上配置足够的附着式振捣器，同时在混凝土浇筑过程 中通过各个窗口进行人工插入式振捣，每一振点的捣固延续时间以混凝土不再下 沉，表面呈现浮浆为度，振捣器移动距离不超过振捣器作用半径的1.5倍（一般 为30-40cm）；附着式振捣时间宜为30秒。在浇筑过程中严格控制间歇时间，上 层混凝土在下层混凝土初凝之前浇筑完毕，在振捣上层混凝土时，振捣棒插入下 层10cm,使上下层混凝土之间更好的结合。

公路隧道二次衬砌裂缝的成因及其对结构耐久性的影响对于初期支护的设计,业界现在已达成比较一致的看法，换句话说，在相同的开挖断面、相似的地质条件下初期支护设计都是大同小异的。

但对于二次衬砌的厚度、是否需要配筋的看法则有很大的不同。

而二次衬砌直接关系到开挖断面的大小和工程造价。

公路隧道混凝土二次衬砌结构裂缝的出现是不可避免的，而裂缝的出现将迅速的加快其腐蚀劣化过程。

本文首先对隧道衬砌构件裂缝的成因及其对衬砌结构耐久性的影响进行了分析。

然后结合某次静力实验裂缝观测、统计结果，根据建立的隶属度函数对裂缝诸因素的隶属度进行了计算，并运用最大隶属度原则对裂缝对衬砌结构耐久性的影响程度进行了模糊综合评价。

标签：裂缝公路隧道二次衬砌耐久性隶属度函数公路隧道工程由于其工作环境的特殊性，如侵蚀性地下水的渗漏、汽车尾气产生的有害气体的侵蚀等，均会导致隧道结构混凝土腐蚀及钢筋锈蚀等多种病害产生。

在影响耐久性的因素中，裂缝起着主要的作用。

裂缝的出现将迅速加快以上的腐蚀过程，使隧道结构未达设计基准期即需大修，既浪费了大量资金，又影响隧道的正常使用，缩短了隧道的维护周期和使用寿命，严重时还会威胁隧道内行车的安全。

而长期以来，国内外学者对地下结构的耐久性研究严重不足，研究裂缝对衬砌钢筋混凝土结构耐久性影响规律的文献更是寥寥无几。

因此有必要针裂缝对衬砌结构耐久性的影响开展定量研究，为公路隧道的耐久性评定及加固维护提供必要参考。

为此，本文针对裂缝对公路隧道结构的耐久性影响相关问题进行了全面系统研究。

论文首先对公路隧道结构裂缝的成因及其对管片结构耐久性的影响进行了分析，然后采用模糊集理论（Fuzzy set theory）研究、评价了了裂缝的宽度、长度、方向和密度等因素对衬砌结构耐久性损伤度的单独和综合影响。

1 二次衬砌裂缝的成因隧道施工中，因受现场管理和客观因素和的影响，变形形式及对工程影响的大小不同，隧道二次衬砌混凝土裂缝类型常见几种类型有:干缩裂缝、温度裂缝、因外力作用造成的变形裂缝、施工处理不当引起的施工缝、混凝土徐变造成的裂缝等。