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摘要：近年来，高速公路隧道病害现象变得越来越普遍，存在着震害、冻害、裂缝、剥落等问题，其中最为普遍也最为严重的就是二次衬砌裂缝，如果在公路隧道中出现了衬砌裂缝，就会对隧道结构的整体性造成很大的影响，从而威胁其安全性和可靠性。本文结合工程实际对裂缝类型进行了介绍，对裂缝的成因进行了分析，最后提出了处理和防治裂缝问题的相关建议。
关键词：公路隧道；二次衬砌；裂缝成因；裂缝防治
1 概述
在高速公路建设中，隧道二次衬砌裂缝随着隧道建设比例的增大也呈上升态势，二衬裂缝会引起钢筋锈蚀和混凝土碳化，这就给工程质量留下了质量安全隐患；在隧道施工中，二衬普遍采用整体式钢模板台车加泵送混凝土施工工艺[1]，必须采用合理的技术措施，减少和消除混凝土裂缝的数量和宽度，从而提高隧道的建设质量，提高后期运营的可靠性与耐久性。
2 二衬裂缝类型
2.1按位置划分
2.1.1纵向裂缝
纵向裂缝是指同隧道的轴线平行关系的裂缝，多出现在边墙以及拱部，这种类型裂缝的危害性最大，随着裂缝的发展极有可能出现边墙断裂以及隧道掉顶，严重情况可能引起局部隧道塌方。如下图所示：
2.1.3环向裂缝
环向裂缝形式多是由于沉降缝、围岩地质变化以及纵向荷载不均匀等问题导致的，常常出现在岩石地层同不良地质地带或者是洞口的交接处，这种形式的裂缝对于隧道的结构安全影响也较大，需要做进一步观测，防止整体下沉，需要高度重视。
2.2按成因划分
2.2.1干缩裂缝
干缩裂缝形成的机理是混凝土在凝固过程中水分散失，使得水泥中的凝结胶体干燥收缩产生变形，同时由于受到围岩的约束，内部产生应力，当应力值超过混凝土抗拉强度时就会出现表面性裂缝。影响干缩裂缝的因素主要有水泥品种与水灰比，骨料大小与级配，外加剂品种与掺量等。
2.2.2温度裂缝
温度裂缝与温度变化存在着较为复杂的关系，普遍的认识为水泥会释放大量的水化热，在混凝土内部和表面间形成温度梯度而产生应力，当温度应力超过其内部约束力时，便会产生温度裂缝[2]，温度裂缝与季节关系较大，更与二衬厚度以及原材料、配合比有关。
2.2.3变形裂缝
变形裂缝主要是由荷载导致的，一般由于基底产生不均匀沉降，从而导致二衬混凝土受力不均匀，产生变形裂缝，这类裂缝一般危害较大，已严重影响结构运营安全；此外，还因模板台车或堵头板固定不牢，加之过早拆模，导致混凝土受到外力极易产生变形裂缝。
3 隧道二衬裂缝成因分析
3.1 原材料及配合比不合理
因水泥、碎石等原材料使用问题，一方面是由于不同批次的水泥混用或水泥过细，使得水化反应快，抗徐变能力弱，另一方面由于碎石含泥量超标，石粉含量大或针片状物过多等问题，影响了水泥与骨料的胶结作用；此外，在施工工程中，不能严格按照设计配合比进行控制，特别是对掺合料和外加剂的使用控制不严，达不到预期效果。
3.2施工不规范
（1）隧道开挖不规范，局部超欠挖导致二次衬砌混凝土厚度不均匀，个别存在厚度不足或背后脱空等现象，极易造成二衬裂缝。
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（2）混凝土浇筑时振捣不充分或存在漏振，造成混凝土均质性差，混凝土拆模时间控制不佳，因拆模时间过早导致强度不足，以及拆模后混凝土养生不到位等不规范施工，导致混凝土因内部收缩应力增大产生裂缝。
（3）未按照相关要求严格开展监控测量工作，致使围岩收敛和初期支护尚未趋于稳定的情况下浇筑二衬混凝土，而围岩后期沉降和应力释放，出现二衬承载力不足时便会发生裂缝。
（4）施工缝、沉降缝设置不合理或施作不规范等原因，使得结构物出现不均匀沉降，导致混凝土产生裂缝。
4 二衬裂缝的处治措施
4.1 细微裂缝
细微裂缝一般指在隧道衬砌表面出现的裂缝，宽度小于0.15mm，这类裂缝基本没有扩展性，不会影响结构的安全性与稳定性，但对结构耐久性有一定的影响，一般的处理方法是可先洗净衬砌裂缝表面，然后涂刷环氧树脂浆液2-3遍，最后用特定涂料刮抹，目的是调整衬砌混凝土外观，确保被处理部位与周围混凝土色泽一致。
4.2 常规裂缝
常规裂缝主要是指裂缝宽度大于0.15mm的裂缝，部分可能还为贯通性裂缝，此类裂缝的危害往往较大，对结构物的可靠性已造成一定的危害，必须采取有效的方法进行处理；此类裂缝的处理方法一般采用刻槽注浆法，即沿裂缝方向凿出一个V形槽，并骑缝每隔一定的间距设置一个压浆管，并以一定的压力压入水泥-水玻璃浆液或环氧树脂浆液，最后在裂缝表面用专用涂料等进行外观处理。
5 预防二衬裂缝的措施
5.1 确保各类原材料符合相关技术要求
尤其在水泥的使用上，要尽量控制单位工程中水泥的用量，尽量确保在同一板二衬施作时使用同一批次的水泥，从而保证水泥的稳定性。
5.2 要严格控制水的使用
在使用前，应按国家相关技术规定进行检验，确保pH值满足要求；务必严格控制泵送混凝土的用水量，实践证明，水灰比越大，二衬混凝土就越容易产生干缩裂缝，所以要保证施工水灰比控制在0.45-0.55之间。
5.3 合理掺加粉煤灰，减少水泥用量
因粉煤灰比表面积小，需水量较低，可有效降低混凝土的干燥收缩，改善混凝土的流动性、粘裹性以及保水性，可以降低混凝土中水泥的水化热，有利于控制温度裂缝的产生。此外，还可以掺加适量的膨胀剂用于补偿混凝土的收缩，增加密实度，从而提高混凝土的防渗抗裂性能。
5.4 严格控制混凝土的拌和，控制混凝土的入模温度
尤其是在混凝土的运输和泵送过程中严禁加水，适当放慢浇筑速度，两侧边墙要对称分层浇筑，待边墙混凝土稳定后再灌注拱部混凝土，并保证整个浇筑过程充分振捣，提高混凝土的密实性和均质性，提高抗裂性。
5.5 做好混凝土的养生工作
首先要控制好拆模时间，严禁现场施工人员未经试验部门同意擅自提前拆模，拆模时不得损伤混凝土；建议积极采用雾炮、混凝土养护液等设备材料进行养生，并确保养生均匀到位。
结语：公路隧道二次衬砌裂缝直接影响着隧道的可靠性与耐久性，并会降低隧道外观质量，因此，作为公路隧道的建设者应该进行更深入的研究，从而制定科学合理的预防措施，对已出现的隧道裂缝进行有效处治，充分发挥公路隧道的功能性，推动公路建设更快更好的发展。
参考文献：
[1]卢志强，罗志军.通过斜井施工长大隧道的几点认识[J].隧道建设，2009，29（2）：1-6.
[2]叶 飞，何 川，夏永旭.公路隧道衬砌裂缝的跟踪监测与分析研究[J].土木工程学报，2015，07：97~104.
论文作者:魏富斌
论文发表刊物:《基层建设》2017年第22期
论文发表时间:2017/11/13
标签：裂缝论文; 混凝土论文; 隧道论文; 水泥论文; 应力论文; 温度论文; 围岩论文; 《基层建设》2017年第22期论文;