公路隧道衬砌混凝土裂缝原因治理方法论文
论隧道衬砌裂缝的原因及处理措施

论隧道衬砌裂缝的原因及处理措施摘要:本文结合工程实例,针对省道301线K159+170处寿庆隧道隧道部分衬砌开裂的产生原因进行了分析。
并对其病害提出了一些有效的相应处理措施。
供同行参考。
关建词:衬砌裂缝;原因分析;处理措施1、工程概况寿庆隧道位于省道301线公路改建工程内,里程桩号为K159+170,隧道单洞双向行车,长750米,采用新奥法施工。
该隧道于2007年7月正式开工,于2008年7月竣工。
2、病害现状及原因分析根据福建金通建设工程检测有限公司的隧道检测报告可以看出:裂缝类型主要包括侧墙横向裂缝和拱顶纵向裂缝,其中拱项裂8条,侧墙裂缝5条,最宽约1.55厘米。
衬砌裂缝的成因比较复杂,涉及到地质状况、衬砌施工时机、围岩应力分布、衬砌混凝土强度、衬砌厚度、衬砌脱空等多重因素,判断哪个因素占据主导地位常常依靠经验。
将根据现有资料,对该遂道衬砌裂缝产生的机理进行简单分析。
2.1根据钻孔取芯结果,隧道侧墙有三条竖向裂缝处的衬砌厚度不足,而衬砌混凝土浇注时会产生水化热,水灰比过大也会增加水化热的程度,衬砌由于内外温差产生温度内应力,温度应力可能在个别衬砌厚度不足的地方超过了混凝土抗拉强度,从而造成开裂;另一方面,衬砌每一节段浇注长度为8米;混凝土纵向收缩也可能产生裂缝。
2.2该隧道衬砌裂缝主要表现为拱顶纵向水平裂缝,根据地质雷达检测结果,拱顶局部位置存在衬背脱空或衬砌混凝土欠密实的缺陷,从而使衬砌承受的围岩压力不均衡,严重时由于两侧围岩的挤压效应在拱顶产生较大的拉应力,从而使拱顶或拱腰位置出现拉裂型裂缝。
拱顶纵向水平裂缝还可能与拆模过早和泵送混凝土有一定关系。
检测过程中未见裂缝处渗漏水,说明防水卷材基本完好,拱顶不利拉应力尚未充分发展。
需要说明的是,该隧道衬背脱空处未必产生裂缝,有些脱空处由于混凝土胶结性能较好并未出现裂缝,但如果不进行处理,可能会随着混凝土材料性能的劣化而出现新裂缝。
2.3昼夜温差和四季温差以及运营期间的环境条件变化也可能会加剧裂缝的扩展。
浅析隧道衬砌混凝土裂缝成因和防治

照;塑:丝凰.浅析隧道衬砌混凝土裂缝成因和防治方彩虹叶长征(浙江金顺路桥建设有限公司,浙江东阳322100):’c}i%要]在隧道施工中,村砌混凝±出现裂缝具有普遍性。
本文针对混凝土裂缝产生的原因,提出裂缝的预防和治理方法.对提高混凝土一4衬砌施工水平有借鉴意义。
+p揪】村砌混凝士;裂痕成因;防治‘,,随着近年来经济的发展,我国修建了大量的公路隧道。
随着隧道的数量和里程的迅速增长,隧道二次衬砌施工普遍采用整体式钢模板台车、泵送混凝土的施工工艺,但隧道二次衬砌砼出现裂缝也成为一种比较普遍的现象。
由于二衬砼裂缝会对隧道结构的受力、防排水、外观等产生不良影响,如果处理不及时,则可能引起二衬渗i漏)水、钢筋锈蚀,并造成结构受力重分布,引起裂缝扩展,形成恶性循环。
严重时可能引起=衬局部掉落,甚至造成结构的整体性破坏,从而缩短隧道的维护周期和使用寿命;因此我们也必须重视裂缝对隧道的影响。
1裂缝的类型隧道二衬裂缝类型主要有:温度裂缝、干缩裂缝、施工缝处裂缝、外力荷载作用裂缝等。
L1温度梨缝混凝土施工中,水泥水化过程中产生大量的热量,在混凝土内部及其表面形成温度梯度,内外张力超过混凝土内外约束力时就会产生温度裂缝。
裂缝宽度、深度冬季较明显,夏季较窄;施工中产生温度裂缝主要与衬砌混凝±厚度及水泥品种、用量有关。
12干缩磊L缝二衬砼在硬化过程中水分慢慢蒸发故失,而水泥石中凝结胶体干燥收缩产生变形,受到二衬台车整体钢模及围岩的约束,产生徐变应力,当应力值超过混疑土的抗拉强度时,就会出现表面裂缝,其走向没有明显规律。
影晌因素主要为:水泥种类用量以及水灰比,砂石料粗细、级配的合理性,外加剂品种和掺量多少。
13施工缝伪矧在二衬砼施工过程中,由于停电、机械故障等原因迫使混凝土浇注中断时间超过混凝土的凝结时间,或超过混凝土的正常连续作业时间。
因而产生明显裂缝。
隧道整体=衬前—般先在隧道两边浇注矮边墙(高80cm左右),矮边墙混凝表面应进行凿毛处理,再用水泥砂浆垫层,如直接在原混凝土E进行衬砌,以致新旧混疑接茬间出现裂!逢o 1.4外力荷栽作用裂缝仰拱或边墙基础未清理干净,混凝浇注后,基底产生不均匀的沉降,而使整体钢模台车定位不牢固以及脱模过早,或在脱模时混凝土受到较大外力撞击等都容易产生变形裂缝。
隧道施工工程论文隧道施工技术论文

隧道衬砌裂损及其防治【摘要】作为地下工程的重点项目隧道工程,由于其复杂性,难维修与难管理,质量问题一直困扰着广大工程技术人员和科研工作者。
本文先对运营隧道衬砌裂损进行相关分析,主要对隧道衬砌裂损问题阐述了作者的对策。
【关键词】衬砌裂损;隧道;防治随着基础设施建设的逐步加强,中国已经成为世界上隧道工程数量最多、发展最快的国家。
作为交通运输的咽喉,运营隧道结构的安全状况影响着客货运输的效益及安全。
但是,由于水害、冻害、不良地质及衬砌材料侵蚀等原因,运营隧道的衬砌混凝土出现开裂、变形、疏松、剥落、掉块等现象,降低了衬砌结构的承载能力,缩短了使用寿命,甚至导致衬砌结构失稳、遭到破坏。
如何对运营隧道进行健康诊断、病害与灾害的预防和控制就显得极为重要。
本文主要针对运营隧道衬砌裂损病害及其防治措施进行分析。
1 衬砌裂损的类型隧道衬砌裂损的类型主要有衬砌变形、衬砌移动、衬砌开裂3种。
1.1 衬砌变形:衬砌变形有横向变形和纵向变形两种,其中横向变形是主要变形。
横向变形是指衬砌由于受力原因而引起拱轴形状的改变。
1.2 衬砌移动:衬砌移动是指衬砌的整体或其中一部分出现转动、平移和下沉等变化,也有纵向和横向之分。
1.3 衬砌开裂:衬砌开裂是指衬砌表面出现裂纹、裂缝或贯通衬砌全部厚度的裂纹的总称,是衬砌变形的结果。
衬砌开裂包括张裂、压溃和错台3种:①张裂。
张裂是弯曲受拉和偏心受拉引起的裂损。
②压溃。
压溃是弯曲或偏心受压引起的衬砌裂损。
③错台。
错台是由剪切力引起的裂缝,裂缝宽度在表面至深处大致相同。
2 衬砌裂损的防治措施2.1 衬砌裂损的防治原则防治衬砌裂损病害首先要消灭已有的衬砌裂损带来的对结构及运营的一切危害,并防止裂损再加大。
其次是采用以稳固围岩为主,稳固围岩与加固衬砌相结合的综合治理措施。
隧道衬砌裂缝产生原因分析及预防和治理措施

兰州交通大学继续教育学院毕业设计(论文)专业(班级):12级土木工程指导教师:刘永孝学生姓名:王建龙学号: 5设计题目:隧道衬砌裂缝产生原因分析及预防和治理措施毕业设计成绩评议表有无错误等。
毕业设计(论文)任务书班级:土木工程12级学生姓名:王建龙指导老师:刘永孝开题报告班级:12级土木工程专升本学生姓名:王建龙指导老师:刘永孝几中期报告班级:12级土木工程专升本学生姓名:王建龙指导老师:刘永孝结题验收班级:12级土木工程专升本学生姓名:王建龙摘要随着国民经济的迅速发展,我国交通运输事业得到了蓬勃发展。
隧道作为公路工程建设中的一个重要结构物,也迎来了规模空前的建设热潮。
因其在改善路线线形、缩短里程和行车时间、提高运营效益以及减少占地面积等方面发挥的重要作用,必将得到更为广泛的推广和发展。
但是,我国地域自然条件差异较大,隧道穿越的山体地质及水文等条件复杂多变。
由于对局部软弱围岩、膨胀性围岩以及对衬砌有侵蚀性的环境水等调查不足;未能采用加强衬砌结构或防治措施不当;部分地段隧道衬砌施工质量缺陷等,造成了许多运营隧道出现衬砌裂缝。
如衬砌裂缝处治不当就会出现渗漏水,不但不易修缮而且影响隧道正常运营,造成隧道衬砌和通风、照明及消防设备的腐蚀损坏,造成路面积水使行车环境恶化,从而降低行车速度和安全性能。
因此对隧道衬砌裂缝进行相关研究是十分必要的。
本文从隧道衬砌裂缝的类型入手,从施工角度分析了隧道衬砌裂缝产生的原因,再现衬砌裂缝特征及破坏形式,得出隧道衬砌裂缝产生及发展规律,从而对隧道设计、施工以及衬砌裂缝病害的防治提出一些粗浅见解。
关键词:隧道;衬砌;裂缝;产生原因;预防;治理AbstractWith the rapid development of national economy, transport undertakings have developed vigorously in our country. Tunnel as a highway (railway) is a very important part in engineering construction structure,also ushered in the unprecedented building in the improvement of the route, shorten the distance and travel time, improve the operating efficiency and reduce the area played an important role,will get more extensive promotion and development.However, the regional differences in natural conditions in our country, tunnel through the mountain complex geological and hydrological conditions, the local weak surrounding rock and swelling rock and transform Qi You corrosive environment such as water survey, failed to use improper measures, strengthening prevention and control of lining structure or sections of tunnel lining construction quality defects, such as tunnel in tunnel lining crack caused many operation. Such as lining crack treatment inappropriate lining will appear, not only is not easy to repair and affect the normal operation of tunnel, tunnel lining and all kinds of ventilation, lighting and fire fighting equipment corrosion damage,worsen water surface driving environment, thereby reducing driving speed and safety performance. So the relevant study on the tunnel lining crack is very necessary.From the type of tunnel lining crack, this paper analyzed from the points of view of the construction of tunnel lining crack reason, represent the lining crack characteristics and damage forms, draw a tunnel lining crack and the law of development, thus the design and construction of the tunnel and tunnel lining crack disease prevention and control of some shallow opinions are put forward.Key Words: Tunnel Lining Crack;The cause of prouduct;Prevent Administer目录第一章目前国内隧道衬砌裂缝研究方法及现状 (1)一、现场原位试验 (1)二、室内模型试验 (1)三、理论与数值分析 (1)第二章隧道衬彻裂损变形的现状和主要危害 (2)一、现场原位试验 (2)二、隧道衬砌裂缝的主要危害 (2)第三章隧道衬砌开裂的类型 (3)一、按裂缝与隧道轴向相互关系分类 (3)二、按照衬砌受力变形形态和裂口特征分类 (4)第四章隧道衬砌裂缝观测方法 (6)一、纸条测标观测 (6)二、钢钉测标观测 (6)三、标记测标观测 (7)第五章隧道施工对衬砌裂缝的预控 (8)第六章衬砌开裂原因分析 (10)一、设计方面的原因 (10)二、施工方面的原因 (10)第七章隧道衬砌裂缝的预防和治理措施 (12)一、预防 (12)二、治理 (13)(一)围岩加固 (13)(二)二次衬砌表面补强 (21)(三)套衬补强 (22)(四)换拱换衬 (23)结论 (26)致谢 (27)参考文献 (31)第一章目前国内隧道衬砌裂缝研究方法及现状与发达国家相比,我国隧道建设起步较晚,针对运营中隧道呈现出越来越多的裂缝状况,国内学者对裂缝形成机理及处治方案进行了一系列的研究,其采用的研究方法主要有:一、现场原位试验现场原位试验是地下工程研究最直接的研究方法,现场试验的研究数据不仅可以为科研提供重要的数据,更重要的是通过现场量测数据分析可以直接指导实际工程的建设,同时与数值模拟分析的结果进行对比分析,以验证其计算的正确性。
浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施(5大理毕业论文)

远程与继续教育学院本科生毕业论文(设计)题目:浅谈混凝土结构裂缝成因及控制措施学习中心:层次:专升本专业:年级:年春/秋季学号:学生:指导教师:完成日期:年月日内容摘要铁路工程混凝土结构在施工过程中经常出现宽度大于0.2mm的裂缝,这不仅对结构物观感质量产生影响,同时对运营安全和结构物使用功能产生影响。
目前,裂缝问题已越来越受到人们的关注。
因此,探讨混凝土结构裂缝的产生原因和预防措施及其处理方法是很有必要的。
本文介绍了混凝土裂缝类型及成因,阐述了干缩及塑性收缩裂缝、温度裂缝和沉陷裂缝及其他裂缝的预防措施,提出3种常用的裂缝处理方法。
并结合实例分析了裂缝的产生原因及处理方法。
关键词:混凝土结构;裂缝成因;预防措施;处理方法目录内容摘要 (I)引言 (1)1 绪言 (1)2 混凝土裂缝的分类及成因 (2)2.1 混凝土结构裂缝的分类 (2)2.1.1 按裂缝的成因分类 (2)2.1.2 按裂缝产生的时间分类 (4)2.1.3 按裂缝的形状分类 (5)2.1.4 按裂缝的发展状态分类 (5)2.2 混凝土裂缝的产生原因 (6)2.2.1 收缩裂缝的产生原因分析 (6)2.2.2 温度裂缝的产生原因分析 (7)2.2.3 沉陷裂缝的产生原因分析 (8)3 混凝土裂缝的预防措施及处理技术 (9)3.1 混凝土结构裂缝的预防措施 (9)3.1.1 干缩及塑性收缩裂缝的预防措施 (9)3.1.2 温度裂缝的预防措施 (10)3.1.3 沉陷裂缝及其他裂缝的预防措施 (10)3.2 混凝土结构裂缝的处理技术 (12)3.2.1 表面封闭法 (12)3.2.2 灌浆、嵌缝封堵法 (13)3.2.3 结构加固法及混凝土置换法 (14)4 工程实例分析 (17)5 结论与展望 (20)参考文献 (21)随着我国基础设施建设的高速发展,铁路建设里程在不断增多。
在铁路工程施工过程中,混凝土是被广泛使用的结构材料,但是伴随这类材料的生产研究与应用,混凝土结构的裂缝问题一直受到人们关注。
隧道二衬混凝土裂缝

浅谈隧道二衬混凝土裂缝原因分析与防治摘要:在山岭隧道施工中,二次衬砌混凝土裂缝成为带有一定普遍性的质量问题,本人在工作之余,查阅各类规范和部分科技论文,总结了以下几种原因和防治措施,本文针对裂缝产生的原因,提出裂缝的预防和治理方法,对提高混凝土衬砌施工水平具有一定的借鉴意义。
关键词:隧道二衬;混凝土裂缝;原因分析;防治随着国民经济的发展,山岭地区新建隧道工程所占比例逐步增大,隧道二衬衬砌施工普遍采用整体式钢模板台车、泵送混凝土施工工艺,但是混凝土硬化过程中产生的裂缝不仅影响了美观,还给工程质量留下了隐患。
施工中必须采取合理的工程技术措施,控制和减少混凝土中裂缝的数量和宽度。
1、裂缝的类型1.1干缩裂缝混凝土在硬化过程中水分逐渐蒸发散失,使水泥中的凝结胶体干燥收缩产生变形,由于受到围岩和模板的约束,变形产生应力,当应力超过混凝土的抗拉强度时,就会出现干缩裂缝。
干缩裂缝多为表面性的,纹理较细小,走向没有规律,产生干缩裂缝的主要原因有:水泥品种、用量及水灰比,骨料的大小和级配,外加剂品种和掺量。
1.2温度裂缝水泥水化过程中产生大量的热量,在混凝土表面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。
裂缝宽度冬季较宽,夏季较窄。
温度裂缝的产生与二衬混凝土的厚度及水泥的品种、用量有关。
1.3荷载变形裂缝地质原因或防水设施处理不当,围岩沉降产生荷载;仰拱和边墙基础的虚渣未清理干净,混凝土浇筑后,基底产生不均匀沉降,模板台车或堵头板没有固早定牢固,或过早脱模,或脱模时混凝土受到较大的外力撞击都容易产生变形裂缝。
荷载变形裂缝在隧道衬砌混凝土病害中所占比例逐年增大,已经引起广大工程技术人员的重视。
1.4施工缝(接茬缝)施工过程中由于停电、机械故障等原因迫使混凝土浇筑中断时间超过混凝土的初凝时间,继续浇筑混凝土时,原有的混凝土表面没有进行凿毛处理,或凿毛后没有用水冲洗干净,致使新旧混凝土接茬间出现裂缝。
浅谈衬砌混凝土裂纹原因分析、处理及防治措施

实际围岩与设计有差异时,支护结构未得到及时的补强,开挖过程中存在局部坍塌现象未引起重视予 以支护加强,从而使坍塌再次或多次发生,造成多次应力重分布,进而改变了受力条件。 3.3施工中盲目追求进度,缺乏科学施工组织
在施工中一味追求进度,扩大开挖安全距离,仰拱施工未能及时跟上,没有及时封闭成环,同时出现坍塌 后未进行有效处理,而是抱有侥幸态度,致使洞口掌子面进尺多次坍塌,使得原有结构受力造成破坏。另外 模板台车偏长,泵送混凝土灌注不集中,养护和振捣不及时,围岩尚未稳定时就灌注混凝土,而且混凝土早 期强度偏低时就拆模,使结构过早受力,也可引起裂纹。此外,隧道边墙基础施工缝或变形缝与衬砌混凝 土施工缝或变形缝不对应、边墙基础底部截面尺寸不够、虚碴清理不彻底、积水等因素可能会造成基底不均 匀沉降,产生纵向、斜向或环向裂纹。另外,施工中为确保安全,未满足二衬施工条件就开始施工,如各测试 项目的位移速率未明显收敛,围岩未基本稳定,或是周边位移速率和拱顶下沉速率大于规定值等。这样就造 成盲目施工,不注重隧道监控量测技术控制,因此我们应该及时动态反馈信息,科学指导施工作业,及时修正 设计参数。 3.4混凝土干缩、缺乏有效养护
3.5 m。工作荷载50 kN,特殊情况下,可适当加密锚杆。加固部位为隧道圆心以上部分。此外对裂纹压注
环氧树脂浆液,注浆压力为O.3~0.5 MPa。 4.2.2局部锚杆加固
隧道衬砌裂缝产生原因分析及预防和治理措施

兰州交通大学继续教育学院毕业设计(论文)专业(班级):12级土木工程指导教师:刘永孝学生姓名:王建龙学号:120003625设计题目:隧道衬砌裂缝产生原因分析及预防和治理措施毕业设计成绩评议表有无错误等。
毕业设计(论文)任务书班级:土木工程12级学生姓名:王建龙指导老师:刘永孝开题报告班级:12级土木工程专升本学生姓名:王建龙指导老师:刘永孝几中期报告班级:12级土木工程专升本学生姓名:王建龙指导老师:刘永孝结题验收班级:12级土木工程专升本学生姓名:王建龙摘要随着国民经济的迅速发展,我国交通运输事业得到了蓬勃发展。
隧道作为公路工程建设中的一个重要结构物,也迎来了规模空前的建设热潮。
因其在改善路线线形、缩短里程和行车时间、提高运营效益以及减少占地面积等方面发挥的重要作用,必将得到更为广泛的推广和发展。
但是,我国地域自然条件差异较大,隧道穿越的山体地质及水文等条件复杂多变。
由于对局部软弱围岩、膨胀性围岩以及对衬砌有侵蚀性的环境水等调查不足;未能采用加强衬砌结构或防治措施不当;部分地段隧道衬砌施工质量缺陷等,造成了许多运营隧道出现衬砌裂缝。
如衬砌裂缝处治不当就会出现渗漏水,不但不易修缮而且影响隧道正常运营,造成隧道衬砌和通风、照明及消防设备的腐蚀损坏,造成路面积水使行车环境恶化,从而降低行车速度和安全性能。
因此对隧道衬砌裂缝进行相关研究是十分必要的。
本文从隧道衬砌裂缝的类型入手,从施工角度分析了隧道衬砌裂缝产生的原因,再现衬砌裂缝特征及破坏形式,得出隧道衬砌裂缝产生及发展规律,从而对隧道设计、施工以及衬砌裂缝病害的防治提出一些粗浅见解。
关键词:隧道;衬砌;裂缝;产生原因;预防;治理AbstractWith the rapid development of national economy, transport undertakings have developed vigorously in our country. Tunnel as a highway (railway) is a very important part in engineering construction structure,also ushered in the unprecedented building boom.Tunnel in the improvement of the route, shorten the distance and travel time, improve the operating efficiency and reduce the area played an important role,will get more extensive promotion and development.However, the regional differences in natural conditions in our country, tunnel through the mountain complex geological and hydrological conditions, the local weak surrounding rock and swelling rock and transform Qi You corrosive environment such as water survey, failed to use improper measures, strengthening prevention and control of lining structure or sections of tunnel lining construction quality defects, such as tunnel in tunnel lining crack caused many operation. Such as lining crack treatment inappropriate lining will appear, not only is not easy to repair and affect the normal operation of tunnel, tunnel lining and all kinds of ventilation, lighting and fire fighting equipment corrosion damage,worsen water surface driving environment, thereby reducing driving speed and safety performance. So the relevant study on the tunnel lining crack is very necessary.From the type of tunnel lining crack, this paper analyzed from the points of view of the construction of tunnel lining crack reason, represent the lining crack characteristics and damage forms, draw a tunnel lining crack and the law of development, thus the design and construction of the tunnel and tunnel lining crack disease prevention and control of some shallow opinions are put forward.Key Words: Tunnel Lining Crack;The cause of prouduct;Prevent Administer目录第一章目前国内隧道衬砌裂缝研究方法及现状 (1)一、现场原位试验 (1)二、室内模型试验 (1)三、理论与数值分析 (1)第二章隧道衬彻裂损变形的现状和主要危害 (2)一、现场原位试验 (2)二、隧道衬砌裂缝的主要危害 (2)第三章隧道衬砌开裂的类型 (3)一、按裂缝与隧道轴向相互关系分类 (3)二、按照衬砌受力变形形态和裂口特征分类 (4)第四章隧道衬砌裂缝观测方法 (6)一、纸条测标观测 (6)二、钢钉测标观测 (6)三、标记测标观测 (7)第五章隧道施工对衬砌裂缝的预控 (8)第六章衬砌开裂原因分析 (10)一、设计方面的原因 (10)二、施工方面的原因 (10)第七章隧道衬砌裂缝的预防和治理措施 (12)一、预防 (12)二、治理 (12)(一)围岩加固 (12)(二)二次衬砌表面补强 (21)(三)套衬补强 (22)(四)换拱换衬 (23)结论 (26)致谢 (27)参考文献 (31)第一章目前国内隧道衬砌裂缝研究方法及现状与发达国家相比,我国隧道建设起步较晚,针对运营中隧道呈现出越来越多的裂缝状况,国内学者对裂缝形成机理及处治方案进行了一系列的研究,其采用的研究方法主要有:一、现场原位试验现场原位试验是地下工程研究最直接的研究方法,现场试验的研究数据不仅可以为科研提供重要的数据,更重要的是通过现场量测数据分析可以直接指导实际工程的建设,同时与数值模拟分析的结果进行对比分析,以验证其计算的正确性。
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公路隧道衬砌混凝土裂缝的原因与治理方法【摘要】本文笔者根据自己工作经验与实践,对隧道的裂缝病害的成因进行了总结分析,并对各种加固方法的适应性进行了分析,并将以上方法综合应用到工程实践中,对类似工程具有一定的借鉴作用。
【关键词】公路隧道;衬砌裂缝;产生原因;治理方法
1.隧道衬砌裂缝产生的原因
隧道衬砌裂缝的因素很多,主要有四方面的原因:一是材料的影响;二是受温度、环境等因素的影响;三是受力条件的不利因素;四是施工方面的影响。
1.1材料因素
(1)水泥混凝土自收缩:混凝土收缩性能引起地下结构渗水,混凝土的收缩分为自收缩和干缩。
混凝土的自收缩即在恒温绝湿的条件下(不与外界进行水分交换)由胶凝材料的水化作用引起自身体
积收缩;混凝土干缩指的是混凝土停止养护后,失去内部毛细孔和凝胶孔的吸附水而发生的不可逆收缩,所以减少或延缓混凝土干燥对预防混凝土开裂尤为重要。
(2)钢筋配筋率:有关资料表明配筋率增加,收缩变形减小,有利于减小衬砌的裂缝。
(3)骨料:在隧道衬砌中,一些骨料配制的衬砌混凝土收缩变形较大,衬砌容易产生裂缝,如砂岩;一些骨料配制的衬砌混凝土收缩变形较小,衬砌不易产生裂缝,如石灰岩。
所以在施工过程中一
定要注意骨料方面的影响,选用石灰岩的骨料比较理想,衬砌不容易产生裂缝。
(4)外加剂:在隧道衬砌配制的混凝土中添加一些外加剂对衬砌裂缝有一定的影响。
如果在混凝土中添加适当的泵送剂、减水剂等这些都有能够减少混凝土的收缩变形,有利于减少衬砌的裂缝;但是如果外加剂过量,则起反作用,会增加其收缩变形,从而增加衬砌的裂缝;如果掺加缓凝剂和用氯化钙做催凝剂会增加衬砌混凝土的收缩变形,则衬砌容易产生裂缝。
1.2温度、环境的因素
温度对隧道衬砌的影响主要由环境温度、环境湿度和混凝土内水泥水化热引起温度三方面决定。
环境温度降低的越多,温度收缩变形就越大,越容易出现裂缝。
洞口段的隧道衬砌影响最大,最易出现裂缝;冬季时混凝土冷收缩达到最大,再加上其他不利因素则可能造成短隧道和中长隧道的洞口衬砌的开裂。
使用环境湿度较小,隧道衬砌混凝土收缩变形越大,衬砌越容易产生裂缝。
随着大流动性泵送混凝土在隧道及地铁结构中广泛应用,以及混凝土强度等级的提高,普遍认为“强度等级越高安全度越大,就高不就低”的原则,导致了混凝土中水泥用量增加,使水化热提高,散热集中。
1.3受力方面
从受力方面考虑隧道衬砌的开裂有多种原因,主要表现以下几个方面:
(1)光面爆破不完善,局部欠挖,衬砌厚度不均匀,导致局部断
面应力过大。
(2)隧道偏压,受力不均匀,造成局部开裂。
(3)混凝土强度还未形成,就去掉支撑或拆模板,使衬砌混凝土过早受力,从而造成衬砌开裂。
(4)隧道仰拱地基和拱圈不均匀的沉降,以及当地的围岩与设计所依据的围岩类型不相符,以致造成衬砌断面与所需的受力不相符。
1.4施工方面
在施工方面对衬砌裂缝的因素有多种,主要概况以下几点:
(1)隧道拱部开裂,特别是施工时就出现的拱部裂纹,主要原因之一就是施工采用先拱后墙的施工方法,拱部完工后在拉中槽开挖马口时放炮对拱圈混凝土的影响和拱脚杀尖缝不饱满导致拱圈下沉。
(2)施工过程中支护不及时或根本不作施工支护,容易导致围岩条件恶化而导致衬砌裂缝的产生。
(3)边墙基础底虚渣未清除干净就灌注边墙混凝土,破碎泥岩遇水软化导致边墙承载力不足,边墙下沉将边墙混凝土拉裂。
这是隧道边墙出现纵向水平裂纹的主要原因。
2.二衬裂缝治理方法
综合国内外已有研究成果和经验,针对不同类型衬砌裂缝,以下对隧道衬砌裂缝的不同的加固方法适应性进行总结分析。
2.1普通加固方法
(1)直接涂抹:裂缝宽度在0.2~0.5mm之间,无明显的剪切滑移、渗水迹象。
(2)注浆:裂缝宽度在0.2~0.5mm之间,无明显错动迹象;有渗水现象;衬砌背后空调及地层压力注浆等。
(3)锚固注浆:裂缝有明显的剪切滑移或明显的错动迹象;围岩为ii﹑iii级,裂缝宽度在1.0~5.0mm,且密度较小的混凝土裂缝。
(4)凿槽嵌补:裂缝宽度在0.5~1.5mm之间、且无明显的剪切错动渗水迹象。
2.2衬砌裂缝治理其它技术
(1)粘钢加固:粘钢加固技术是用钢板代替钢筋,用高强结构胶把钢板牢固粘接在衬砌表面,提高衬砌的承载力。
在粘钢加固前,必须进行加固设计,并绘制设计详图。
混凝土实际强度等级不小于c15时,可用此法。
(2)碳纤维布补强:碳纤维布适用于曲面和不规则形状的结构物;重量轻、密度小,施工便捷,有极强的耐久性,碳纤维材料充分利用。
碳纤维材料可提高衬砌结构强度和结构承载力,已在日本著名的yoshino隧道为代表的大型土木工程结构加固中应用,且不影响隧道净空,有良好的防水效果。
因此对渗漏水隧道的治理,碳纤维材料具有广阔的应用前景。
3.工程实例
(1)工程概况:国内某高速公路隧道建成后,2008年6月下旬出现以下病害:该隧道左右墙角均出现纵向和环向裂缝,裂缝宽度大
多在1~3mm之间,个别裂缝宽度约5mm,仰拱局部最大隆起达12cm,渗水中含有泥沙等物质。
据该隧道施工的变更会议纪要,病害段处于不良地质段,拱顶有2道溶沟槽,溶槽部分充填红黏土,沟槽内裂隙水发育,呈涌水柱状,溶槽宽度最大55cm,最窄处20cm,围岩稳定性差。
该隧道病害区段衬砌按照s4支护,40cm厚c25素混凝土,仰拱设计采用c25素混凝土。
(2)成因分析:结合现场钻孔伴有涌水、涌砂现象,分析认为该隧道仰拱隆起与衬砌边墙开裂产生的原因:2008年6月中上旬该隧址区连降暴雨,地表水和地下水通过溶洞溶槽及白云质灰岩与钙质页岩层面渗入到隧道周边,由于围岩较差及岩溶填充物流出导致排水管堵塞,在隧道周边、仰拱下部形成一定的水压力;同时该隧道衬砌设计是不考虑水压作用的,仰拱采取素混凝土,仰拱中无型钢、也无钢筋。
水压力作用下打破隧道原有的平衡状态引起隧道从拱部到边墙的水平裂缝及环状开裂;基底在水压的浸泡下软弱,造成仰拱强度不足,产生不均匀沉降,进而仰拱隆起。
(3)治理方案:基于该隧道病害,本着“综合治理、一次到位、不留后患”和“安全可靠、易于操作、节约投资”的治理原则,合理确定总体处治方案,即“仰拱底部注浆加固、边墙增设泄水孔排水、二次衬砌增设型钢钢架补强、裂缝凿槽埋管封堵注浆”。
该隧道病害处治理具体要点如下:①针对渗漏水的裂缝,采用凿槽嵌补,沿裂缝凿出宽4cm,深5cm的沟槽并埋设注浆管,采用强度高、水溶性和粘结性好的注浆材料进行注浆。
注浆过程中要始终
注意观察注浆压力和输浆管的变化,当泵压骤增、注浆量减少,多为管路堵塞;当泵压升不上去,进浆量较大时,应检查浆液粘度和凝固时间。
注浆过程中出现跑浆、冒浆,应停止注浆,重做封闭工作;②在该隧道病害严重段,两边墙锁脚锚管采用φ50×6mm钢花管,长度5m,水平向间距1.5m,注浆材料采用纯水泥浆。
③对裂缝病害严重区段的二次衬砌增设型钢钢架补强,在仰拱施工的同时,已施工仰拱回填强度达到设计强度70%后,可施工对应桩号处的边墙及拱部钢架。
型钢沟槽深度25cm左右,槽底宽20cm,槽口宽30cm,槽面凿毛,以利槽内喷射c25纤维微膨胀混凝土,确保喷射混凝土密实。
4.结语
随着隧道工程在交通运输工程中所占比例的增加,隧道衬砌裂缝的问题也会越来越多的受到广大工程技术人员的重视。
随着科学技术的发展和各种新型材料在施工中的广泛应用,隧道病害整治应采取治标与治本并重的原则,特别是克服隧道衬砌裂缝这种常见病害至关重要,以避免造成不必要的重大事故发生。
【参考文献】
[1]刘学增,俞文生.隧道稳定性评价及塌方预警[m].上海:同济大学出版社,2010.。