公路隧道衬砌裂缝成因与处治技术分析

时间：2024-07-28

王雄

（中交二公局第三工程有限公司，陕西西安 710016）

一、工程概况

某公路隧道项目的总长度为4.5km，在向阳堡附近进洞，穿越摩天岭至塔尔镇，止于蓼子乡附近，与长湾大桥相接。经过现场分析发现，在进口右洞方向二衬施工中，901m范围内存在7处裂缝；在进口左洞方向二衬施工中，805m范围内存在7处裂缝；出口左洞及右洞各有1处裂缝。

图1 右侧边墙（Y1）

图2 左侧边墙（Y3）

二衬裂缝主要出现在洞口位置，内部则比较少，四级、五级围岩的裂缝发生率最高，三级围岩基本上不会出现裂缝问题。裂缝通常会出现在隧道两侧的边墙结构上，以单侧裂缝、双侧对称等形式存在。二衬裂缝一般长度为1m～6m，竖向形式较多，大多未出现贯穿形式的裂缝问题。

图3 衬砌裂缝

二、衬砌裂缝的成因

通过分析发现，该隧道产生二衬裂缝的原因如下：

（一）地质环境影响

隧道结构与所处的地质条件存在直接关系，众所周知，隧道施工作业会对隧道岩体内力产生影响，导致隧道掌子面掘进产生较大的承受力，一旦其超出隧道结构的承载力上限，必然会产生裂缝。

（二）施工进度影响

为避免发生安全事故，隧道二衬施工需要在掌子面施工后立即进行，但在围岩不稳定时开始二衬作业，容易导致围岩发生明显沉降，进一步出现混凝土开裂问题。

（三）水泥材质影响

当水泥的水化反应较快时，弹性模量较大，这会导致施工后其内力较大，后期强度难以满足运行要求，出现结构裂缝问题。

（四）光爆质量影响

在该隧道施工过程中，采用的是光面爆破的作业方式，致使初期结构强度与稳定性无法达到标准。如果爆破作业的质量较差，会导致开挖面结构的环向轴线无法和围岩应力拱轴线处于协调范围内，出现围岩稳定性不足、支护性能变差等问题，影响二衬混凝土结构性能，进而出现裂缝问题。

（五）施工振捣影响

在某施工环节中，有些部位的振捣质量不合格，混凝土结构的密实度较差，导致混凝土凝固后个别部位的强度较差、承载力不足，从而引发裂缝问题。

三、衬砌裂缝的处治措施

针对当前已发生的裂缝问题，该项目组建了高水平的施工处理团队，并结合现场实际情况，采取了系列应对措施，切实提升公路隧道衬砌质量。

（一）表面覆盖法

表面覆盖法可以应用到温差大、养护不足、水泥质量不高等原因产生的裂缝问题，需要将准备好的材料均匀涂抹在裂缝表面，能够实现细微裂缝的修补和处理。一般来说，涂抹方式包含部分涂抹、全部涂抹两种，这种处理方式不能将材料直接嵌入裂缝内部，也不会追踪裂缝的变化。该处理方法使用的主要原料是弹性涂膜防水材料，在施工开始前，需要对整个混凝土表面实施凿毛、清洗等必要处理，确保表面干净、粗糙度符合要求，待晾干表面水分后方可开展涂覆施工，以确保各项性能符合要求。

（二）低压注浆法

低压注浆法主要应用于爆破震动、应力集中等原因产生的裂缝问题，处理工序如下：先清理裂缝，然后制作符合工程要求的浆液，陆续开展压力注浆、二次注浆作业，并将表面清理干净。如果裂缝数量较多，首先要在表面铺设一层医用白胶布，然后使用毛刷蘸上浆液沿着裂缝反复涂刷，直至裂缝达到封闭状态为止，经过10min的静置，方可撕去胶布，如仍露出缝隙，可重复上述处治措施。

注浆时，先用补缝器吸取注浆液，然后插入注浆咀，用手推动补缝器活塞，使浆液通过注浆咀压入裂缝，当相邻的咀中流出浆液时，就可以拔出补缝器，堵上铝铆钉。按照从上到下、从一侧到另外一侧的方式开展注浆作业，若要进一步提升注浆效果，可在注浆后0.5h反向开展补浆处理。

（三）开槽修补法

开槽修补法主要应用到地质条件、施工进度等原因产生的裂缝问题。根据施工技术要求制作合适的浆液，保证各个材料的加入比例符合工程要求。首先，将经过晒干处理的砂、水泥按规定比例搅拌均匀，再加入环氧树脂、聚硫橡胶充分搅拌，达到配合比要求；然后，加入质量合格的砂、水泥材料，再次充分搅拌；最后，掺入少量丙酮将已经拌和完毕的浆液调整至合适浓度，再利用设备将材料灌入槽内完成填充处理。从砂浆拌和到灌入施工完成，时间通常控制在30min以内。需要注意的是，在灌入材料后，一定要彻底清理缝槽，并使用改性环氧树脂覆盖，待全部达到凝固标准后，方可开展喷水养护作业。