1、浅谈公路隧道二次衬砌开裂的控制方法摘要：隧道是公路工程建设项目中必不可少的一项单位工程，由于地质、环境、设计施工及养护等因素，在公路工程山岭隧道施工修建和使用过程不可避免会出现许多隧道病害。其中隧道二次衬砌开裂是最为常见，也是比较严重的病害之一。笔者从事公路工程隧道施工技术管理工作多年，认真分析了二次衬砌开裂的原因，并提出了开裂的控制方法，希望能给同行带来一定的帮助。 关键词：二次衬砌开裂 原因 控制方法 中图分类号：U45 文献标识码： A 一、前言 随着我国经济的飞速发展，公路工程建设正在全面展开，公路工程建设中山岭隧道所占比例越来越高，随着我国公路隧道施工技术的不断提高，同时隧道长度也越
2、来越长，全国最长隧道已接近 20 公厘，比如秦岭隧道、终南山公路隧道，但同时隧道施工质量控制也给我们带来的一定的压力和难度，二次衬砌是隧道工程非常重要的一个部位，二次衬砌质量控制直接关系着隧道运营的安全性和耐久性，目前二次衬砌开裂已普遍存在，形成一种通病，在施工过程中很难避免。因此，在隧道工程设计、施工等阶段，我们必须加强重视隧道二次衬砌开裂的问题，在建设过程中认真研究可行性方法，将二次衬砌开裂降低到最小程度。 二、二次衬砌引起开裂的原因 二次衬砌引起开裂的主要有内因和外因：内因主要是混凝土衬砌会因材料、环境、施工等原因引起混凝土的温度收缩和干燥收缩；外因主要是隧道洞身开挖光面爆破不理想引起初
3、期支护喷射水泥混凝土不平整产生集中应力、衬砌初期支护围岩未稳定、二衬拱脚虚渣未清理干净受力不均引起沉降、模板拆除时间等外力造成的开裂。 三、控制开裂的方法和途径 1、加强隧道设计阶段地质勘察控制 公路隧道工程设计阶段必须重视地质勘察，准确的地质勘察数据是隧道初期支护、二次衬砌设计参数的依据，但地质勘探也是按频率进行检测，也会有忽略的地方，因此需要认真分析地质勘探结果，结合现场实际情况和以往的经验，可适当的增加勘探频率，确保地质勘探数据更加接近实际情况，给隧道设计阶段提供准确的数据。目前，很多隧道设计情况与现场实际情况有很大不同，当然也会提出工程变更，改变隧道设计参数满足实际情况需求，但也会在变
4、更后而未满足实际需求，给二次衬砌开裂埋下了隐患。因此，在设计阶段加强重视地质勘察工作，检测数据能作为设计阶段隧道初期支护、二次衬砌设计参数的依据，在施工过程也应加强超前地质预报检测，并提供相应的数据作为调整设计参数的参考依据，避免在二次衬砌施工因设计参数达不到实际要求而产生开裂。 2、隧道洞身开挖光面爆破控制 隧道洞身开挖光面爆破应根据工程地质围岩情况、开挖方法、循环进尺、爆破材料等因素综合考虑，合理布设炮眼（包括掏槽眼、辅助眼、周边眼） 、数目、深度和角度、装药量和装药结构、起爆方法和爆破顺序，并根据实际爆破效果及时对爆破设计参数进行调整，确保光面平整、周边炮眼痕迹保存率满足相关规范要求等光
5、面爆破效果。初期支护喷射混凝土应按规定厚度进行喷射，使整个平面平整，未有凹凸不平现象，若因超挖引起凹凸不平现象，应采用喷射混凝土进行喷平，保证初期支护喷射混凝土的平整度，确保二次衬砌厚度均匀，避免后期局部应力集中使二次衬砌产生开裂。 3、衬砌初期支护后围岩变化情况控制 加强隧道监控量测，并制定监控量测方案，并及时了解围岩动态情况，确定二次衬砌的合理施工时间。围岩等级不同，监控量测断面长度、观测频率及时间等参数也不同。当水平收敛位移速度为 0.1-0.2mm/天时，拱顶位移速度为 0.1mm/天以下，位移达到总位移量 90%以上，一般可认为围岩已基本稳定。二次衬砌的合理施工时间，按新奥法施工原则
6、，当围岩稳定后，即可施做，应具备以下三个条件： 1） 、各测试项目的位移速率明显收敛、围岩基本稳定； 2） 、已产生的各项位移已达到预计总位移的 8090； 3） 、周边位移速率小于 0.10.2/d,或拱顶下沉速率小于0.0070.15/d。 4、水泥混凝土配合比及材料控制 1） 、水泥混凝土配合比：严格混凝土的水灰比，不宜过大，按混凝土配合比试验相关要求，通过现场试验确定合理的配合比，按制好混凝土坍落度及和易性，避免混凝土离析，使混凝土施工顺利泵送， 确保拱顶处混凝土泵送密实。 2） 、水泥：应符合现行通用硅酸盐水泥 （GB175）规定。为了控制起因于水泥的水化热的温度收缩引起的开裂，在选
7、择的水泥中，应尽量采用水化热小的水泥，并控制好水泥混凝土中水泥最小用量，可用高炉矿渣微粉末、粉煤灰等水化热小的材料代替水泥，降低水化热。 3） 、细集料：应采用级配良好、质地坚硬、颗粒洁净的河砂或硬质岩石加工的机制砂，但钢筋混凝土严禁采用海砂，技术指标应符合相关规范要求。 4） 、粗集料：应采用坚硬的卵石或碎石，针片状含量等技术指标应符合相关规范要求。 5、水泥混凝土施工控制 1） 、混凝土衬砌台车模板及支架具有足够的强度、刚度和稳定性，避免混凝土浇筑过程中出现模板下沉或模板与模板附着不良，衬砌台车长度不宜超过 9 米。 2） 、二次衬砌混凝土浇筑前，做好对混凝土搅拌、运输、泵送等设备的检修工
8、作，各机械设备应处于正常状态，且能持续完成二次衬砌整个施工，最好有一套备用机械设备，避免因机械设备故障导致混凝土浇筑间断时间过长造成施工缝。 3） 、严格按要求设置好施工缝、变形缝、明暗洞接缝，遇水膨胀橡胶止水条、背贴式止水带、中埋式橡胶止水带原材料各项技术指标应符合相关规范要求。特别是围岩变化段、明暗洞交接处，围岩等级不一样，不能同一次进行混凝土浇筑，应设置变形缝，避免受力不均匀沉降产生开裂。 4） 、设置隔离层，使喷射混凝土和二次衬砌间分离，不约束二次衬砌的收缩变形，可极大的减少开裂。因此，以降低混凝土开裂为目的，在喷射混凝土和衬砌间采用的隔离层，应确保其品质。目前隧道施工过中均设置了无纺
9、土工布和防水卷材组成复合式防水板进行防水，复合式防水板可以起到背后隔离层的作用，可以代替隔离层，但复合式防水板各项技术指标应符合相关规范要求。 5） 、掺入纤维系补强材，即使二次衬砌发生开裂，但没有扩展到有害的宽度，对衬砌的功能影响是不大的。为了控制开裂宽度，应采用耐腐蚀好的钢纤维、尼龙纤维、炭纤维等短纤维掺入混凝土中，是比较有效的，掺入量可根据其配比和强度特性等通过试验确认。 6） 、二次衬砌混凝土浇前必须及时清理拱底、路床虚渣和积水，使衬砌拱脚立在坚硬的基岩上，若达不到要求应及时向相关单位提出变更，确保二次衬砌受力均匀，避免出现沉降而产生开裂。 7） 、混凝土应振捣密实，快插慢拔，直到混凝
10、土表面出现水泥浆液为止，避免过振与漏振，拱顶混凝土泵送时不宜过快，并间断性输送混凝土，确保混凝土密实，并使混凝土与喷射混凝土层紧贴，均匀受力。 8） 、衬砌模板拆除时间控制，以混凝土强度和弹性模量双控制，混凝土强度以同条件下试块试验检测强度为准，不承受外荷载的拱、墙混凝土强度应达到 5.0MPa，承受围岩压力的拱、墙及封顶和封口的混凝土强度应满足设计要求。 9） 、拆模后应及时做好衬砌混凝土的养护工作，喷洒水养护不少于14 天，洒水次数应使混凝土始终处于湿润状态，并做好混凝土的养护记录，同时应注意适当封闭二次衬砌浇筑段空间，防止通风过度导致水分过快流失及温度剧烈变化。 6、加强用先进设备仪器对
11、二次衬砌进行检测的控制 二次衬砌施工完成后，必须采用先进设备仪器对二次衬砌脱空、厚度按相关规定要求进行检测，对发现脱空和厚度不足的地方及时进行注浆和补强处理，达到设计参数要求，避免因应力集中而使二次衬砌产生开裂。 四、结束语 目前，公路隧道二次衬砌开裂是一种通病，在施工中很难避免，但只要我们在设计、施工阶段对存在二次衬砌开裂的问题好好总结，把相关工作做细了，使得预防二次衬砌开裂的施工技术越来越完善，能在施工和设计阶段起到预防控制作用，将会大大的减少出现二次衬砌开裂现象。 参考文献： 1、 公路隧道施工技术规范及细则 ，人民交通出版社，2009 年第 1版 2、关宝树， 隧道工程施工要点集 ，人民交通出版社，2003 年第 1版 3、罗勇， 隧道衬砌开裂机理及控制方法研究 ，西南交通大学，2011 年 第一作者 刘信所 男 浙江省交通工程建设集团有限公司 第二作者邵芬女
