隧道二衬混凝土表面裂纹防治

陈良杰

（中交第四公路工程局有限公司 北京 100022）

二衬混凝土表面裂纹是隧道施工中常见的质量问题，其不仅会降低二次混凝用的抗渗能力，同时还会影响二衬的应用功能发挥，会使工程的整体的耐久性降低，从而大大影响隧道二衬施工质量，因此，采取有效措施解决隧道二衬混凝土表面裂纹问题十分有必要[1]。文章对隧道二衬混凝土表面裂纹防治进行探究，以此为保障隧道二衬混凝土稳定、持久性奠定基础。

1 二衬裂缝产生的原因分析

（1）地质环境影响

地质环境与隧道工程受力结构有着密切联系，隧道施工过程中，地质环境因素会给隧道原有的岩体内力带来不良影响，如果这种内力变化达到二衬混凝土自身无法承受的应力时，将会导致二衬混凝土表面出现微小的裂缝[2]。

（2）施工进度的影响

为了保证隧道施工的安全性，隧道二衬紧跟掌子面施工，使围岩收敛在还没有稳定的情况下就展开二衬混凝土的浇筑，这样会使围岩后期沉降、应力释放，极易造成二衬混凝土表面出现裂纹的现象。

（3）水泥材料的影响

在隧道二衬混凝土施工中，由于水泥材料质量不符合实际需求、混凝土的掺料水泥过细、水化反应快等因素，在施工后期将会降低混凝土后期的强度，出现微小裂缝的现象[3]。

（4）光爆质量影响

在隧道工程施工当中，将光面爆破开挖技术应用到实际中，将给隧道初期支护强度带来不良影响。如果光面爆破效果没有控制到位，会导致开挖断面环向轴线无法协调围岩压力拱轴线，由此降低围岩自稳能力，无法保障其表面平顺，给初期支护稳定性带来一定影响，由此造成二衬混凝土表面产生裂纹。

（5）爆破振动影响

隧道施工中的爆破发挥重要作用，然而在爆破开挖过程中会产生较大的振动，其将直接影响周围围岩的稳定性，如果周边围岩的沉降收敛变形在较长时间内没有稳定，会使二衬混凝土的外部压力变大，由此导致二衬混凝土表面产生裂缝。

（6）拆模时间的影响

二衬混凝土施工过程中，施工人员只是根据以往的经验确定拆模时间，而在实际中，每次浇筑的温度与湿度存在差异，而随意的拆模将会导致二衬拆模时间不科学。由于二衬混凝土拆模时强度没有达到实际要求，使二衬混凝土的应力无法满足实际施工要求，由此造成二衬混凝土产生裂缝。

（7）混凝土养护的影响

隧道二衬施工中，没有将养护工作落实到位，有的隧道没有采取有效措施展开养护，由此导致混凝土表面产生裂纹的现象。

（8）环境温差的影响

在气温急剧变化或者昼夜温差较大的情况下，二衬混凝土极易受到环境温差因素的影响而产生内部裂缝，由此导致二衬混凝土表面出现裂纹。

（9）水灰比的影响

在实际泵送施工中，要求保证混凝土水灰比，如果二衬混凝土水灰比较大，将使混凝土凝固成型时的内部收缩应力增大，由此产生裂缝现象。

（10）施工振捣的影响

在施工的振捣环节，由于个别部位不充分的振捣，造成混凝土的密实度无法满足实际需求，由此降低了这部分的强度与应力承受能力，最终使二衬混凝土出现裂缝。

（11）施工缝设置的影响

在隧道施工当中，将仰拱填充、矮边墙、二衬的环向施工缝的设置为错开状态，没有将三者设置为同一环，由此使仰拱填充、矮边墙、二衬难以实现同时沉降，极易导致二衬混凝土表面产生裂纹。

（12）沉降缝设置的影响

在隧道工程施工中，有的地段没有按照设计要求展开，在围岩级别变化处设置沉降缝，使围岩级别变化处因不同的支护结构而造成沉降不均匀的现象，最终使二衬混凝土产生裂缝。

（13）施工工艺不当的影响

在施工中，施工人员采取的施工工艺不当也是导致产生裂缝的原因之一，由此出现隧道回填不理想、隧道拱顶岩石破碎等问题，最终造成隧道二衬混凝土表面产生裂纹。

2 二衬裂缝的防治措施

二衬混凝土裂缝一般是由多种因素综合作用而产生的结果，因此，在施工中应当考虑到各个方面，采取有效措施进行防治。

2.1 施工缝对齐控制

为了防止二衬混凝土产生裂缝，应当保证仰拱施工缝与二衬施工缝的相对应，需提前安排仰拱施工缝留置，以此使二衬施工缝与仰拱小边墙保持一致。

2.2 仰拱沉降观察

（1）在进行仰拱与混凝土浇筑之前，应当将高压水与高压风应用实际中，清理基地虚碴，对于有水的地段，应当设置集水坑，需要注意的是，集水坑水位应处于仰拱地面的下端，使浇筑底板与仰拱的作业在基地无积水无虚碴的情况下展开，现场施工人员应当严格把关施工质量。

（2）选定试验段。隧道施工过程中的选定试验段时，应当根据不同隧道不同围岩进行选定；完成仰拱浇筑作业后，应当在填充表面进行沉降测点的设置，施工人员应每天做好观察记录；在进行下一道工序施工时，应保证仰拱沉降的稳定性。

2.3 改进衬砌浇筑工艺

（1）将混凝土投料布料的方式进行改进：每浇筑层在中间及两端3个投料孔均匀投料，每车混凝土左右侧各投1/2，在浇筑过程中，应当实施对称浇筑，并将振捣工作落实好。另外，在振捣过程中，应当加固端头模板，对附着式振捣器的位置进行适当的调整，使端头模板周围的混凝土振捣质量得到提高。

（2）在脱模过程中，应保证二衬脱模混凝土强度，完成脱模作业后，应当采取有效措施进行混凝土的养护，一般采用洒水养护的方式，养护时间为5d左右，需要保证水与混凝土温差在15℃以下，且需要使混凝土表面达到潮湿的效果。

2.4 原材料质量的控制

（1）控制水泥比，在施工中应严格进行水泥比的检验，当每车次水泥进入施工场地后，应对其质量进行检验，只有使其达到实际需求的情况下才可卸车，且需要保证其余各项指标达到检验标准。

（2）应当保证减水剂的原厂生产，使其符合出厂检验合格产品的需求。检验人员应当明确减水剂外包装的封条及标准，对每批进场的减水剂应展开均质性试验，使其达到标准要求后才能使用。另外，还需要保证减水剂科学的储存方式，一般在温度适宜、通风的环境下存储。

3 隧道二衬混凝土表面裂纹的整治措施

当二衬混凝土裂缝基本稳定的情况下，对裂缝的整治应当进行分类处理，主要分为两类：①裂缝宽度＜0.2mm，可对裂缝进行修复的方法，将表面封闭工艺应用实际中；②裂缝宽度＞0.22mm，可将低压注浆工艺的整治方法来修复裂缝。

3.1 表面封闭工艺修复措施

修补材料。选择CARS-J型修补材料进行二衬混凝土表面裂纹的修复处理，该材料由高分子乳液、无机粉料构成，具有的特点有：①材料与基面良好的亲和性。即使基面较为潮湿，对施工质量也不会带来很大影响；②冷施工，较强的涂层整体性，且材料具有较高的耐久性与良好的柔韧性，整体缺陷较少；③可以对材料的性能灵活设计，对聚合物乳液、粉料、助剂的比例进行调整，获得性能不同的产品；④修补机具。采用钢丝刷、真空吸尘器、砂纸、吹风机、喷枪、角磨机、毛刷、手持搅拌机等；⑤修补工艺：a.基层处理：在清理混凝土表面时，可以采用钢丝刷或砂纸进行清理，将混凝土表面的灰尘与杂质清除干净，之后将杂质用清水冲洗；b.界面处理：在进行涂料的刷涂之前，应当保证粉料与乳液1：1的比例，并对其混合搅拌；对于面积较小的裂缝，可以实施喷枪喷涂的方式，之后再展开下一步涂料施工；c.涂料涂覆。将毛刷、手持式喷枪应用实际中，主要采用“十字法”的方式展开涂覆，在干燥与大风的环境下，可以将薄膜覆盖的方法展开养护，以此防止涂层材料由于失水过快而影响涂层的效果，由此产生开裂的现象。

3.2 注浆修复方案

（1）修补材料。将CARS-B低粘度树脂材料应用到低压注浆工艺中，该工艺的实施关键在于修补材料的选取，要求修补材料的粘度与适用期达到实际需求，使其能在外加压力作用下渗透到混凝土的细微裂缝中；且具有较强的环境适应性，能在温度较低及潮湿的环境下实现固化；另外，材料的抗拉强度与粘接强度应当满足实际需求，未取得良好的补强作用奠定基础。

（2）修补机具。将低压注浆器、吹风机、毛刷、电子称、角磨机等应用到裂缝修补过程中。

（3）修补工艺。①首先将裂缝表面的灰层与杂质清除，可采用毛刷或钢丝刷进行清理，对于裂缝内的灰尘可采用吹风机或高压空气清除；②在裂缝周围封闭过程中，可以采用专用封缝材料沿裂缝走向展开作业，需要注意注浆嘴的设置，其目的是为了防止封缝材料堵塞注浆嘴；③等封缝材料固化之后，注入低粘度树脂材料，可以将低压逐渐器应用其中；④在注浆过程中，需要注意不断进行注浆的补充，需保证浆液渗透裂缝时不再向下渗透为止；⑤等修补材料完全固化之后，应当将表面修补的材料去除，可以采用角磨机打磨的方法使表面达到平整的状态。最后在表面将聚合物水泥浆保护层喷涂于表面，为保证裂缝修补的质量奠定基础。

4 结束语

综上所述，隧道二衬混凝土表面裂纹是隧道工程中常见的病害，其不仅会影响结构的耐久性，还会给隧道结构的质量埋下安全隐患，对隧道工程的整体质量带来不良影响。因此，为了保证隧道工程的稳定性，应当根据实际情况有效措施防治措施，以此为保证隧道工程的安全性、耐久性奠定良好基础。

[1]邹永祥.无外部荷载隧道二衬裂纹成因分析与研究[D].南昌：华东交通大学，2014.

[2]唐世斌.混凝土温湿型裂缝开裂过程细观数值模型研究[D].大连：大连理工大学，2009.

[3]黄威然，竺维彬.盾构隧道混凝土管片表面裂纹成因及防治[J].现代隧道技术，2003（03）：47～50.