二次衬砌的开裂与治理方案

1、二次衬砌的开裂与治理方案这里所指的开裂是指在施工工程中，不是因外力而造成的 开裂。而是由于温度收缩和干燥收缩而产生的开裂。这些在 施工过程中产生的开裂有时是很难避免的。一般说，隧道衬砌是由拱或环形构造为主体的受压构件构 成的，因此，预计不是因荷载而产生的开裂，在设计阶段一 般都不采取防止开裂的对策。但是，即使在没有外力作用的 条件下， 衬砌因全周的外缘与喷混凝土接触， 变形受到约束， 约束了混凝土的温度收缩和干燥收缩，有时也会产生拉伸开 裂。衬砌施工，是在狭小的空间内进行的，灌注和捣固等作 业是不容易的，如果施工不慎就会产生开裂或缺陷。这些开裂， 因混凝土中一般都不配置钢筋， 如果产生开裂 扩

2、大、劣化，呈三维状态时，就可能造成剥落、掉块。因此， 设计时或施工时要尽量避免这样的开裂发生。 混凝 土衬砌会因材料、 环境、施工等原因而产生各种各样的开裂。 不管何种原因，都要采取对策，来减少或控制开裂的发生。1）因材料、环境的开裂混凝土衬砌中发生的开裂因约束温度收缩及干燥收缩而 产生的开裂模式示于图 1模式的开裂易在拱顶部附近及拱下部范围内发生，大约沿隧道纵向呈直线分布。模式的开裂是与隧道纵向成直角方向分布的，易在起拱线和变断面处附近，几乎以规则的间隔产生的，但也有沿隧 道全周发生的。模式是在施工缝附近，沿隧道纵向发生的，长度比较短， 间隔规则。模式是随机方向的开裂或呈龟甲状或网目状分布，

3、易于在拱部发生。这些模式的开裂，也有贯通整个衬砌厚度的。 在模式的 开裂中，有与游离石灰不同的胶状物析出时，可能怀疑是碱 性骨料反应所致。这些开裂都是伴随温度收缩和干燥收缩而产生的。 但几乎 都达不到显著损伤衬砌功能的程度，从防水和耐久性角度 看，如有贯通的开裂或形成三维交差的开裂有可能掉块的场 合， 就应该采取对策。主要对策是重新选择材料和配比，以及缓和约束收缩变形的措施。2）因施工方法 产生的开裂模式示于图 2图 2 起因施工的开裂模式模式的开裂是在施工缝附近，沿已灌注好的混凝土的上部的模板接触面，因安装或拆除模板时的过大压力而发生的。模式是在盾构衬砌中发生的。模式的开裂是沿水平方向或混凝

4、土流的方向分布的，易在捣固难的拱上半部或在灌注中断的界面上发生。模式是在混凝土表面不易发现而在断面内部的局部发 生的，是因模板下沉或模板与混凝土附着不良等原因造成 的。防止上述开裂的方法与途径有：1）混凝土材料（1）一般山岭隧道的衬砌混凝土多采用波特兰水泥。为了 控制起因于水泥的水化热的温度收缩引起的开裂，在可选择 的水泥中，应尽量采用水化热小的水泥。 如中热波特兰水泥、 低热波特兰水泥、高炉水泥等。也开发出添加混合剂的三成 分的水泥。一般说，衬砌 厚度在 2050cm 左右，是比较薄 的，采用低水化热的水泥，对大体积混凝土没有显著的效果， 但在一定程度上能够降低开裂的发生。采用低发热水泥的混

5、凝土， 一次强度比普通波特兰水泥发 现较迟，应对拆模时期进行研究。（2）高炉矿碴微粉末具有延缓水化热发生速度的效果，品 质好的粉煤灰有水化热小的特点。同时也可利用特殊的水化 热控制剂来控制温度上升速度和温度上升量。2）混凝土配比混凝土的发热量与单位水泥量成正比。单位用水量小，能够 降低干燥收缩。因此，为降低混凝土温度上升和干燥收缩、 降低开裂，应尽可能地采用单位水泥量、单位用水量，来确 定配比。3）混凝土养生隧道洞内，除洞口外一般湿度比较高，温度也比较稳定。 没有日照作用，也几乎不受风的影响。因此隧道内保持有适 合混凝土养生的湿润状态，一般不需要附加的养生。但是， 隧道贯通后的通风等使环境发生

6、变化的场合，应设置防风板 等。在因温度应力而发生开裂的场合， 应根据条件， 采取措施使混凝土构件内外的温度差不要过大，使构件的温度下降速 度和干燥收缩不要过大。 如设置养生门或在灌注区间的前后 覆盖养生板等。4）设置隔离层 山岭隧道一般都使喷混凝土和衬砌间分离， 不约束衬砌的 收缩变形，这已为实践所证实。一般说，要设置降低背后约 束材，但有漏水的场合，最好设置防水材。此对策，虽然不 能够完全控制温度及干燥收缩引起的开裂，但可以极大地减 少开裂。因此，以降低混凝土开裂为目的，在喷混凝土和衬 砌间采用的降低背后约束材，应确保其品质。采用防水板的场合，防水板可以起到背后约束材的作用， 通常就不使用背后约束材。背后约束材的施工方法有张挂法 和喷射法。一般采用张挂法。降低背后约束的板应富有变形跟踪性和柔软性， 施工时不 能破损。但是，背后约束用的板，主要是防止在混凝土灌注 后早期发生的温度收缩和干燥收缩引起的开裂，因此并不要 求板的连续性和长期的耐久性。背后约束用的板，使用一次 阶段采用厚 0.2mm 的薄的聚氯乙烯板，但最近为确实地防止 开裂开始采用厚一些的板，如0.4mm 的 EVA