浅谈隧道混凝土衬砌裂缝的成因及处理

1、浅谈隧道混凝土衬砌裂缝的成因及处理摘要：铁路开通运营后，随着时间的推移，地质条件的变化，围岩 应力的重新分布，运营线上的隧道衬砌出现一定程度的病害。比较典型的 病害包插衬砌变形、漏水、裂缝、酥解、拱顶掉块等。本文主要针对裂缝 病害分析了其类型及成因，然后详细阐述了隧道混凝土衬砌裂缝的处理措 施。关键词：隧道；混凝土衬砌；裂缝；注浆；柔性防水中图分类号：u45文献标识码：a一、隧道混凝土衬砌裂缝的类型及成因(-)类型1、干缩裂缝混凝土在硬化过程中水分山于逐渐蒸发散失，使水泥石中的凝结胶体 干燥体积逐渐缩小而产生变形，由于受到围岩和二衬模板的约束，变形产 生应力，当应力值超过混凝土的抗拉强度时，就

2、会出现干缩裂缝。干缩裂 缝属于混凝土硬化后阶段发牛，属于后期裂缝。影响混凝土干缩裂缝的因 素主耍有:水泥品种、用量及水灰比，粗细骨料的大小和级配，外加剂品 种和掺量等，也与混凝土的振捣、天气、现场风速、养护有关。2、温度裂缝 混凝土硬化期间水泥释放出大量的水化热，内部温度不断上升，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。温度裂缝分内部温度裂缝和外部温度裂 缝。温度裂缝的产牛与二次衬砌混凝土的厚度及水泥的品种、用量冇关； 此外虽然部分混凝土内部温度变化很小或变化缓慢，但表层温度可能变化 较大甚至剧烈，如养护不周、时干时湿、表面干缩变形

3、受到内部混凝土的 约束也导致裂缝产生。3、荷载变形裂缝衬砌模板台车或堵头板没冇固泄牢固，以及过早脱模或脱模时混凝土 受到较大的外力撞击等而产生的变形裂缝。荷载变形裂缝在隧道衬砌裂缝 类型中的比重较大，特别是产生于衬砌边墙的荷载变形裂缝。14、施工接茬缝施工过程中由于停电、机械故障或管理不到位等原因，导致混凝土浇 筑屮断时间超过混凝土的初凝时间，继续浇筑混凝土时，若原冇混凝土表 面没有进行凿毛处理，或者凿毛后没有冲洗干净，就在原混凝土表面浇筑 混凝土，则会使新ih混凝土接茬间出现裂缝。(-)裂缝产生的原因隧道裂缝的出现以及发展是一个渐进的过程。通常来说，隧道裂缝在 初期较少，相对分散，但是随着时

4、间逐渐推移，裂缝问题开始恶化加重。 对丁隧道裂缝而言，笔者认为其形成和发展大多受到临近围岩松弛、变形 以及剥落的影响，无论是成型、发展或者闭合都与时间推移变化有关。此 外，施工技术对于裂缝的出现也有较大影响，如隧道掘进方式、混凝土水 灰比、振捣方式、养护、拆模以及拱背回填等。如果混凝土强度未满足设 计需求而过早拆模，混凝土会过早受力而出现裂缝；拱顶回填时如果无法 保障回填密实度，则会导致顶部压力向两侧拱腰区域分散，其地压分布形 式表现为“马鞍形”荷载，迥异于原始设计，进而导致拱顶剥落开裂，同 时拱腰部分也会开裂。隧道施工完成后出现围岩扰动或者地层偏压也同样 会导致隧道裂缝的产生，此外，隧道裂缝

5、还会受到内外温差以及干湿度影 响。二、隧道混凝土衬砌裂缝的处理措施(-)处理原则在处理隧道裂缝过程中，应充分参考裂缝深度、宽度、部位以及成因, 并遵循如下处理原则：1、处理总准则是以低压灌浆和封缝胶修补为主，碳纤维补强封缝为 辅，同时对个别渗漏情况进行处理。22、对于宽度不同的隧道裂缝应采取相应的处理方案，整治过程屮拱 部裂缝的修补是重点。3、在选择封缝材料时应保证科学、合理，以免充填物在修补裂缝后 对混凝土耐各类性能造成损害。4、在处理隧道裂缝时应选取可靠、成熟的施工工艺与技术确保施工 过程简单而富冇实效。()裂缝处理的技术措施1、对较大裂缝的处理若裂缝宽度±5 mm,可采用嵌补2

6、4 kg/m钢轨，并凿除破损部位后用同等级混凝土补强。钢轨设置应与裂缝垂直，间距采用1. 0 ni/环，钢 筋网格16x16，间灰20 emo2、对中等裂缝的处理若裂缝宽度介于35 mm之间，可采用w型钢带+42径向钢花管 注浆对衬砌结构进行补强。(1) 钢带釆用bhw270型钢带(宽270 mm,壁厚2. 75mm)凿槽嵌入, 槽宽40 cm,深4 cm；垂直裂缝、沿隧道衬砌内缘表面设置，间距1. 0 m0(2) 042径向钢花管每根长3 m,沿钢带环向设置，环向间距1. 0叫 钢花管尾部通过钢带屮部的管孔与钢带加垫板连接。(3) w型钢带及钢花管施作完成后，凿除破损部位采用二衬同等级 混凝

7、土回填。为加强混凝土与钢带间的连接，沿钢带环向及纵向分别设置 4钢筋n1、n2°n2钢筋与钢带焊接,n2钢筋间距10 cm, n2钢筋与n1 钢筋绑扎，n1钢筋间距12 emo(4) 施工工序及注意事项施工前首先对裂缝进行灌溉及嵌补。根据设计间距在衬砌内表面放线，确定铺设钢带的位置。钢花管注浆加固前应采用临时横撑加固衬砌，以防注浆压力过大将衬 砌破坏。3、对较小裂缝的处理若裂缝宽度w3 mm,釆用在裂缝周围设置骑缝锚杆，对裂缝进行沿缝 注浆。(1) 沿裂缝下边距裂缝0. 5 m打一排间距1. 0 m、长2. 0m的22砂浆锚杆；沿裂缝上边打两排22砂浆锚杆，第一排距裂缝0. 5 m,

8、锚杆长2. 5 m,第二排距裂缝1. 5 m,长2. om,间距均为1. 0 m;三 排锚杆呈梅花状布置并超岀裂缝长度前后两列，裂缝两端各打一根22 长2. 5 m的锁缝锚杆。(2) 沿裂缝长度方向凿倒梯形槽，槽口宽为5 cm,槽底宽大于槽 口宽，槽深8 cm,冲洗干净并风干后，用环氧砂浆嵌缝，要求填充密实。 在嵌缝的同时沿裂缝每0. 8 m埋设10注浆管。注浆管外露5 cm,以 便与注浆设备连接。(3) 坏氧砂浆的配制:将环氧树脂加热熔化后，按比例加入二丁脂 搅拌均匀，冷却后加入乙二胺搅拌均匀，然后倒入已混合均匀的水泥砂子 中，再充分搅拌后即可使用。环氧砂浆应随配随用，其施作时间为30 40

9、 mine环氧砂浆的配比为:6101环氧树脂：二丁脂：乙二胺：水 泥：砂子二 100 ： 15 ： 8 ： 200 ： 500o(4) 压水试验封缝浆液固结后，进行压水试验,以检查封缝、固管强度，疏通裂缝,确定压浆参数。压水试验釆用示踪剂,测定水压及进水量，作为注浆的依据。(5) 注浆注浆材料为环氧浆液，其配比为6101环氧树脂:二甲苯：501号稀释剂：乙二胺二100 : 3040 : 20:10o将环氧树脂加热熔化后，加入二甲苯及501号稀释剂拌匀，加入乙二胺，再搅拌均匀后均可使用;冷却后注浆压力应根据裂缝大小、衬砌质量等综合确定，一般为0. 2 0. 6mpa,但一般不超过压水试验压力；结

10、束注浆的标准：当注浆量与预计 浆量相差不多，压力较稳定且吸浆量逐渐减小至0. 01 l/min时，再压 注35 min即可结束注浆。注浆中应随时观察压力变化，当压力急剧下 降时，应暂停注浆，调整浆液的凝结时间及浆液浓度后继续注浆。4、对于点、线型渗漏选择引水处理（1）清洗表面采用高压水来清洗、清理隧道整体表层，使隧道裂缝充分、清晰地暴 露，为后续施工创造前提。（2）凿槽沿着施工缝骑缝或者渗漏裂缝凿出一个梯形槽，根据渗漏液体流量来 决定凿槽的深度与宽度，通常情况下槽的底部宽度、深度和槽口宽度分别 为6 cm, 10 cm, 10 cm；凿槽应向人行道面下部延伸，并深入25 cm, 渗漏液体在此情况下能够被有效排出，且不会受到毛细管效应影响，以免 渗漏水沿抹面砂浆向水沟盖板上方攀升。（3）引水空腔参考现场实际情况来选择拉引水空腔或者进行专用引水管材的埋设， 以此将各渗漏点以及渗漏裂缝与主引水道连接为一个整体，渗漏液休从环 形裂缝两端引入排水沟。（4）封缝对槽内混凝土表面进行严格清洗，并以此为基础采用半圆形pvc管 将槽中施工缝盖住，再以堵漏宝将两边封堵密实；同时将pvc管良好固 定，确保两边空隙被严密封堵。（5）柔性防水用材的嵌涂封缝工作完成后将遇水膨胀的嵌缝胶嵌上，保证已封堵的