隧道衬砌裂缝产生的原因分析及预防措施

摘要 ：随着我国社会经济的快速发展，国内多山地区以前的盘山公路到现在的隧道，我国公路建设事业不但缩短了公路里程、提高了公路等级，也取得翻天覆地的变化，加速了我国经济的发展。隧道工程使我国公路建设事业中重要且难度大的一项工程项目，因为隧道工程很难准确预测它的地质条件，不易察觉隐蔽的内部应力变化情况，运营过程中很难管理或维修。隧道工程最常见的问题就是隧道衬砌裂缝，造成工程运营的安全隐患，给企业带来人、财、物等各方面的损失，对企业的健康发展有严重的影响。因此，本文从隧道衬砌裂缝的概述入手，主要探讨衬砌裂缝产生的原因及预防措施。

关键词 ：隧道衬砌裂缝；产生原因；预防措施

中图分类号：TV543文献标识码： A

一、衬砌裂缝的概述

隧道衬砌裂缝是隧道工程最大的病害之一，其产生的时间各有差异，隧道贯通的早起或者修建过程中最常见，也有可能产生在运营后几十年内。隧道围岩压力是隧道外部荷载的主要原因，然而隧道承载抵抗力主要依赖于隧道周边围岩和初期喷锚支护结构组成的综合结构层，其体现出弧形拱力。根据《公路隧道设计规范》的规定，隧道的二衬砌受到的应力超过其承受的应力，导致二次衬砌表面将会出现竖向、斜向及水平等不同方向的裂缝。根据以上隧道衬砌裂缝的受力状况分析，我们可以知道隧道衬砌裂缝的产生原因不仅仅是内部原因，还有外部原因引起衬砌裂缝，造成隧道酿成安全隐患，导致安全事故的发生。

二、隧道衬砌裂缝产生的几大原因

（一）混凝土本身引起的隧道衬砌裂缝。隧道衬砌裂缝产生的原因有隧道原材料引起的两种裂缝类型，施工不当引起的隧道衬砌裂缝、施工管理不到位及质量低下等原因。下面我们详细探析隧道衬砌裂缝产生的几大原因：

1.干缩裂缝。隧道衬砌干缩裂缝产生的原因众多，其产生原因有原材料没有过关，采购人员没有选择优质水泥，施工人员没有配置好水泥用量，不重视骨料的级配与大小等。隧道工程使用劣质的水泥是干缩裂缝产生的主要原因。因为干缩裂缝在混凝土硬化过程中水分逐渐蒸发散失，导致水泥石中的凝结胶体的变形，这种变形受到模板和围岩的约束而产生压力，当混凝土的抗拉强度小于这种应力时产生的一种裂缝。干缩裂缝没有产生的规律，大多呈现为表面性的，严重影响隧道的外观质量和美化。

2. 温差裂缝。隧道温差裂缝是指水泥在水化过程中产生大量的热量，混凝土表面和内部呈现一种梯度是温差，这种由大量的热量产生的温差形成一种应力，当混凝土本身的内外部约束力小于这种应力时产生的一种裂缝。温差裂缝的形成与水泥的品种、用量以及二次衬砌混凝土的厚度等因素有关，也受到气候的影响，夏季和冬季裂缝宽窄不同，即夏季时裂缝较窄而冬季时裂缝较宽。

（二）施工不当引起的隧道衬砌裂缝。因施工不当引起的隧道衬砌裂缝表现的形式多种多样，下面主要介绍变形裂缝、沉降裂缝和施工缝开裂等三种形式：

1. 变形裂缝。隧道工程施工对操作工艺和施工工艺的要求较高，但是在这种严格要求之下隧道还是会出现变形裂缝，严重影响隧道的质量。隧道变形裂缝是衬砌裂缝的一种表现形式，其产生原因有三项。其一，施工人员质量意识薄弱、质检人员责任心较差，混凝土振捣工作不到位，导致其均匀性差而产生裂缝。其二，施工单位盲目追求施工进度，大量缩短混凝土脱模时间，导致混凝土强度低下，郑重混凝土过早地承受荷载，严重破坏混凝土的结构而造成变形裂缝。其三，混凝土脱模后没有进行潮湿养护工作，导致混凝土缺水、干燥，造成隧道衬砌裂缝。

2. 沉降裂缝。隧道出现沉降裂缝的原因有两个，其一是，在施工过程中对边墙和仰拱基础部位清理不彻底，混凝土浇筑后导致基底产生不均匀沉降，最后造成隧道的沉降裂缝。其二，对于连拱隧道来说，中隔墙混凝土浇筑后开挖主洞过程中，对中隔墙顶与初期支护之间空洞处理不彻底而出现沉降裂缝。

3. 施工缝开裂。这是一种由施工过程中机械故障、停电等原因引起的，特殊的二次衬砌裂缝。因为，施工缝开裂是机械故障与停电等原因导致混凝土浇筑中断时间过长，超过其初凝时间，又没有对接茬部位进行处理，而继续对混凝土进行浇筑形成的一种裂缝。

（三）施工管理方面不善，工程质量不高。我国隧道建设事业虽然取得了不小的成绩，但是在实践中出现了很多问题，问题的根源就在于施工管理方面没有严格按照国家的有关规定程序执行。比如，施工单位使用的混凝土配合比达不到国家规定的强度要求，容易出现施工过程中的衬砌裂缝现象。还有施工单位盲目追求施工进度，施工振捣工作不到位，导致衬砌中有蜂窝，严重降低混凝土强度。施工管理方面的众多不善，对工程质量的影响重大，施工过程中的问题导致工程整体质量的下降。

三、预防隧道衬砌裂缝产生的具体措施

（一）加强对原材料的控制。预防隧道衬砌裂缝的第一步应该要从施工原材料的质量控制开始，做好原材料的质量控制工作，保证水泥、粗骨料、细骨料的质量。隧道工程使用的水泥和骨料等原材料应当符合国家现行标准，大体积混凝土的选择必须考虑混凝土内外温差，选用发热量较低的水泥，从而防止由混凝土内外温差引起的裂缝。细骨料过粗会导致混凝土容易产生离析现象，过细则水泥用量较多增加混凝土自身收缩量，所以细骨料必须选用细度模数控制在2.4～3.0的中砂，这样可以减少因细度模数产生的以上问题。

（二）控制好混凝土浇筑过程。由于高温季节混凝土内水含量损失过快，造成混凝土浇筑特别困难，容易造成干缩裂缝的产生。因此，夏季混凝土的浇筑时间应该避开高温、大风天气，控制好混凝土内水分的含量，保证混凝土浇筑质量。

（三）做好混凝土养护工作。混凝土浇筑完毕后就开始进行养护工作，但是必须在浇筑后12小时后开始养护，且养护时间应当大于14天。对于养护时间的长短具体问题要具体分析，高温季节和重要部位可以适当加长养护时间，并用保水材料覆盖。冬季浇筑混凝土拆模时间可以在5天左右，拆模后要采取保温措施，防止混凝土在寒冷的空气中产生温度裂缝。

（四）完善施工管理体制，提高施工质量。隧道施工单位的每件工作必须按照国家规定的有关规定执行，严格按照设计单位和监督单位要求进行施工，加强每个部门、岗位及员工的工程质量意识，达到完善施工管理体制和提高施工质量的目标。

结语：总之，隧道衬砌裂缝产生的原因很多，对此，隧道工程企业应该采取上文中提到的预防措施，控制隧道衬砌产生裂缝，改善我国隧道的运营安全，减少安全事故的发生，为国家和广大群众营造一个安全舒适的交通环境。

参考文献：

[1] 董亮亮. 隧道衬砌裂缝产生的原因分析及预防措施[J]. 科技信息. 2011(1)

[2] 杨晓龙.关于隧道衬砌裂缝的成因分析与治理探析[J].山西建筑.2007(36)

[3] 王泽龙. 试论隧道衬砌混凝土裂缝的成因与防控[J].科技资讯.2009(32)

作者简介：李国安男汉族安徽砀山1962年生 工程师主要从事铁路、公路、隧道工程施工工作