铁路隧道衬砌纵向裂缝产生原因分析及整治 许威
隧道衬砌裂缝产生原因分析
隧道衬砌裂缝产生原因分析李 新(中铁十八局集团第二工程有限公司 河北唐山 063030)摘 要 通过对隧道开裂现象的调查,总结隧道开裂的规律性,将隧道二衬作为受力实体,从温度应力、不均匀沉降、拱部不均匀受力3个方面进行分析,得出隧道衬砌背后“马鞍形”荷载分布对衬砌的影响特点,并采取相应措施以减小或消除“马鞍形”荷载分布对隧道衬砌的影响。
关键词 铁路隧道 衬砌裂缝 受力分析收稿日期:2005-03-28 隧道及地下工程的裂缝整治和渗漏水防治是国内外公认的难题,据统计,1990年我国有3100座铁路隧道由于衬砌结构开裂渗漏而存在不同程度的病害,占当时隧道总数的65%左右。
近几年来,随着一些新型防水材料的出现和隧道施工技术水平的提高,特别是设计、施工单位对隧道防排水重视程度的提高,使隧道的防排水施工工艺有了较大的发展,并取得了较好的效果。
至90年代末期,基本上形成了比较完善的防排水施工工法。
1 隧道衬砌开裂现象调查隧道的裂缝大多出现在隧道建成的早期,有的甚至在隧道修建的过程就出现了大量的裂缝,而在建后5～10年出现的机率较少,隧道使用10年以后,由于多种原因,隧道也开始出现裂损、错台、渗漏等现象。
通过调查可以得到以下一些规律:(1)裂缝产生的地段多位于洞口、冲沟底部。
这些地方覆盖岩层薄、岩体松散、裂隙发育、垂直压力大;在隧道通过断层、破碎带区、地下水富集区时,由于隧道的开挖改变了地下水的渗流通道,使隧道成为地下水的汇集地,这不但会增加隧道衬砌的外压力,同时由于裂隙水的流动,会把岩体中的充填物带走,大大降低了岩体的完整性,甚至造成岩体坍塌,衬砌开裂。
(2)裂缝多为纵向拉裂缝,特别是在拱腰。
裂在雨季,最大涌水量2330m 3/d,因涌水顺边墙向下,两根<200钢管能满足排水要求。
涌水处理在枯水季节进行,涌水量约为850m 3/d 。
同DK177+280拱部涌水处理方法基本相同,即开挖沟槽→焊接双排钢管与斜管→并排固定安装钢管→处理截水→封堵→喷混凝土。
浅谈隧道衬砌裂缝原因分析及防治措施
浅谈隧道衬砌裂缝原因分析及防治措施通过对某隧道衬砌裂纹进行现场深入调查，观察裂缝与隧道轴线的走向关系，统计发现该隧道二衬裂缝以纵向裂缝、斜向裂缝和环向裂缝为主。
现场发现的环向裂缝占多，环向裂缝大部分存在施工缝、沉降缝、洞口及不良地质地带与完整岩石地层的交接处等。
本文从工程地质条件、地下水、二衬质量、二衬模板台车、温度应力、不均匀沉降等方面展开分析并提出相应的防治对策。
标签：衬砌裂缝；原因分析；防治措施1.概况该隧道地处浙南山地，属构造剥蚀山区，区内山势连绵起伏，峰峦叠嶂，植被发育。
隧道全长12030m，为单洞双线隧道。
隧道进口里程DK156+358，出口里程DK168+388。
隧道中部下穿泽雅水库上游山谷，最小埋深约为50m，最大埋深约为660m，属于长大深埋隧道，该隧道为工程全线最长隧道，也是全线关键控制性工程。
隧道Ⅱ级围岩长5582m；Ⅲ级围岩长4983m；Ⅳ级围岩长859m；V级围岩长606m。
进口洞门形式为单侧挡墙式，出口洞门形式为倒斜切式。
隧道采用无碴轨道。
隧道采用“两斜井、进出口”的施工方案。
隧道设斜井两座，长度分别为1350m和1280m。
斜井与隧道采用斜交单联式，无轨运输双车道断面。
2.裂缝现场调查隧道已经完成的衬砌中存在15条裂纹。
通过现场观察和数据统计发现：⑴裂纹一般在边墙与仰拱连接处较宽，靠近拱顶处较窄，且逐渐消失或很细微；⑵裂纹一般均为仰拱施工缝开始发展，裂纹方向均为仰拱施工缝向衬砌施工缝方向发展；⑶裂纹角度全部大于45°，为斜向上发展；⑷仰拱施工缝与衬砌同缝地段，施工缝段微小开裂或施工缝距离变大，实际上隧道衬砌每循环间施工缝充当了伸缩缝的功能；⑸混凝土拆模后，前期均未发现裂纹，裂纹均在后期产生。
3.隧道裂缝原因分析3.1工程地质条件隧道进洞段围岩以Ⅴ级为主，为弱风化砂岩，地层破碎。
隧道围岩条件较差，容易引起不均匀变形以及地基不均匀沉降；围岩条件差以及铁道部红线管理强制要求，二衬施作以后围岩变形没有完全稳定，且低强度围岩具有流变性质，二衬仍承受一定的作用力。
隧道衬砌裂缝及渗水处理方案
隧道衬砌裂缝及渗水处理方案针对目前隧道衬砌表面存在裂缝和渗水的质量缺陷，特制订本处理方案，要求施工现场参照方案内容做好衬砌裂缝及渗水的治理工作。
一、衬砌裂缝原因及处理措施1、裂缝成因分析裂缝的类型主要分为：干缩裂缝、温度裂缝、外荷载作用产生的变形裂缝及施工缝处理不当引起的接茬缝等。
（1）干裂裂缝混凝土在硬化过程中水分逐渐蒸发散失，使水泥石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，当应力值超过混凝土的抗拉强度时，就会出现干燥裂缝。
干燥裂缝多为表面性的，走向没有规律。
影响混凝土干燥裂缝的原因主要有：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。
（2）温度裂缝水泥水化过程中产生大量的热量，在混凝土内部和表面间形成温度梯度面产生应力，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次衬砌混凝土的厚度及水泥品种、用量有关。
（3）变形裂缝仰拱和拱墙基础的虚碴未清理干净，混凝土浇筑后，基底产生不均匀沉降；过早脱模，在外力荷载的作用下发生变形进而产生裂缝；脱模时混凝土受到较大外力撞击（大型施工机械、爆破产生的冲击波或大块石等）产生变形裂缝。
（4）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注中断时间超过混凝土的初凝时间，继续浇筑混凝土时，原有的混凝土基础表面没有进行凿毛处理，或者凿毛后没有用水冲洗干净，也没有铺水泥砂浆垫层，就在原混凝土表面浇筑混凝土，致使新旧混凝土接茬间出现裂缝。
2、裂缝调查及观测（1）对排查出的裂缝进行统计，根据裂缝的里程位置、长度、宽度建立观测记录，在裂缝未稳定前指派专人按一定频率进行观测，记录裂缝是否有新的发展。
（2）结合裂缝分布及工程实际情况，采用仪器检测裂缝发展的深度和宽度，同时采用定位钢筋的仪器测定裂缝段的钢筋位置并检测对应位置的钢筋保护层厚度和衬砌厚度，在此基础上判定裂缝是否穿透钢筋保护层厚度或贯穿隧道衬砌。
铁路软岩隧道二次衬砌纵向裂缝成因及防范措施姜海涛
铁路软岩隧道二次衬砌纵向裂缝成因及防范措施姜海涛发布时间：2021-09-27T06:49:32.217Z 来源：《防护工程》2021年14期作者：姜海涛[导读] 在隧道衬砌施工及使用过程中，受多方面因素的影响容易产生裂缝，若未在第一时间采取有效地防范措施，则容易加剧裂缝病害的发展，从而出现渗水、腐蚀等问题，隧道衬砌结构的耐久性受到影响，难以充分发挥出隧道衬砌的应有优势。
姜海涛中铁十九局集团第三工程有限公司摘要：在隧道衬砌施工及使用过程中，受多方面因素的影响容易产生裂缝，若未在第一时间采取有效地防范措施，则容易加剧裂缝病害的发展，从而出现渗水、腐蚀等问题，隧道衬砌结构的耐久性受到影响，难以充分发挥出隧道衬砌的应有优势。
关键词：铁路隧道；二次衬砌；纵向裂缝；裂缝防范；二次衬砌裂缝是铁路隧道中较为普遍的质量问题，轻则影响铁路隧道的美感，重则诱发严重的质量问题乃至安全事故，因此加强施工质量控制至关重要。
鉴于此，文章以某铁路隧道工程为依托，根据现场软岩的地质特点，探讨二次衬砌裂缝的成因，据此进一步提出针对性的防范措施，以起到抛砖引玉的作用。
1 二次衬砌裂缝的成因分析具体来说，在铁路隧道施工过程中，地质条件、混凝土性能、施工不合理等方面都会造成二次衬砌裂缝。
1.1 地质条件方面压扭性断层、围岩应力偏高、施工现场地下水等多方面因素均会对支护结构的受力条件带来显著的影响，所处位置的地层具有较明显的软化特性，其强度相对较低，伴有膨胀现象，较正常状态而言，围岩、二衬各自所受的压力均有所增加。
1.2 混凝土性能方面混凝土灌注施工后发生较明显的水泥水化热现象，混凝土的温度随之增高。
支护结构与衬砌间有防水材料，由于水化热而产生的热量难以快速传递，导致该部分热量被聚集在衬砌表面，此过程中混凝土表面温度有较为明显的下降，容易在短时间内降低至常温状态，混凝土有收缩的变化特点，可见衬砌表层形成拉应力，随水泥水化热的持续发生，当其超过最大承载能力时则会显现出开裂问题。
浅谈隧道二次衬砌混凝土裂缝成因及防治对策
浅谈隧道二次衬砌混凝土裂缝成因及防治对策
近年来，在隧道建设中，出现了一些隧道二次衬砌混凝土裂缝的问题，这给隧道的使
用和维护带来了很大的影响。
因此，深入分析隧道二次衬砌混凝土裂缝成因及防治对策，
是保障隧道质量和可靠性的重要举措。
隧道二次衬砌混凝土裂缝的成因比较复杂，主要有以下几个方面：
1、施工质量不良
隧道二次衬砌混凝土裂缝的一大原因是施工质量不良，例如混凝土拌合不匀、砂浆使
用不当、坍落度不足等，这些问题会导致隧道二次衬砌混凝土强度不够，易出现裂缝。
2、设计不合理
3、地质条件
隧道所处的地质条件也是影响隧道二次衬砌混凝土裂缝的因素之一。
例如隧道处于地
震带，地下水丰富等因素都会引起地面变形，而这些变形都会对隧道二次衬砌混凝土产生
影响。
4、使用环境
二、防治对策
施工完全按照设计要求进行，注意混凝土拌合、浇筑工艺，避免出现混凝土强度不足，以及空鼓、脱模等问题。
在设计隧道二次衬砌混凝土时，应充分考虑地质条件以及使用环境，合理布置钢筋、
增加混凝土厚度等，减少裂缝产生的可能性。
3、加强监测
通过搭建隧道二次衬砌混凝土结构的检测系统，能够及时发现隧道二次衬砌混凝土裂缝，及时进行维护和处理，防止裂缝扩大。
4、加强维护管理
为了保证隧道二次衬砌混凝土强度、延长隧道寿命，需要定期进行维护和管理，及时
清理隧道杂物、维护隧道附属设施，减少使用环境带来的影响。
综上所述，隧道二次衬砌混凝土裂缝是隧道建设中的一个重要问题，理解裂缝成因，
采取有效的防治对策，能够降低隧道裂缝的发生率，保证隧道的安全运行。
隧道衬砌裂缝的成因及防治措施
隧道衬砌裂缝的成因及防治措施摘要隧道工程的重点在于衬砌质量的把握，而开裂又是隧道衬砌最常见的病害。
本文从设计、施工、力学等方面分析衬砌裂缝的成因并针对性的提出防治措施，在实际工程中，具有一定的借鉴意义。
关键字衬砌裂缝成因防治措施0 引言随着国民经济的发展，全国各地涉及隧道工程的项目越来越多。
隧道衬砌施工普遍采用粗喷砼后整体式钢模板台车、泵送混凝土施作二衬，但在混凝土施工过程中或者衬砌完成后产生的裂缝不仅影响了美观，还给工程质量留下了隐患。
在隧道工程项目中，因衬砌裂缝造成的隧道工程渗漏、坍塌等危害越来越受到各单位的重视。
1 衬砌裂缝的成因衬砌裂缝的形成是多种因素的结果，但不同部位不同类型的裂缝还是有其形成的主要诱因。
接下来我们对其主要成因做出分析并探索出防治措施。
1.1勘察设计原因隧道工程因其隐蔽性的特点，在工程施工之前，勘察设计单位无法深入地开展地质勘探工作，带有一定的盲目性，只能采用代表性的抽检来判断围岩地质等状况，对隧道围岩类别评价及支护结构设计缺乏科学依据。
如杭州803地下粮库工程，在设计初期，勘察单位判断地质围岩以Ⅲ级、强Ⅳ级围岩为主，造成最初的设计支护强度不够。
在实际施工过程中，发现围岩情况复杂，变化很大，以弱Ⅳ级、Ⅴ级围岩为主。
在施工初期阶段，较弱的设计标准使得初期支护的喷射混凝土出现了裂缝。
1.2施工因素及其造成的力学影响施工因素在整个隧道的建设过程中是最不确定的一个因素。
也是造成隧道衬砌裂缝的重要原因。
常见的主要施工因素有：1.2.1隧道开挖成型差，衬砌混凝土厚度严重不均匀；欠挖或初期支护侵入衬砌限界，造成衬砌混凝土厚度不足。
这些因素导致局部断面应力过大，隧道偏压，受力不均匀，造成局部开裂。
1.2.2混凝土生产时原材料计量误差大，尤其外加剂的掺加随意性大，没有根据砂、石料的实际含水率及时调整施工用水量，造成混凝土水灰比增大，从而产生裂缝。
1.2.3采用整体式钢模板台车施工，混凝土浇筑时不振捣或漏振，混凝土均质性差。
浅谈隧道二次衬砌混凝土裂缝成因及防治对策
浅谈隧道二次衬砌混凝土裂缝成因及防治对策【摘要】隧道二次衬砌混凝土裂缝是一个影响隧道安全的重要问题。
在本文中，我们分析了隧道二次衬砌混凝土裂缝的成因，并对其进行了分类。
我们提出了一些防治措施和修复方法，以及对防治技术的发展趋势进行了讨论。
通过加强隧道二次衬砌混凝土质量控制，科学有效地预防和处理裂缝，可以促进隧道工程的安全稳定发展。
这些措施将有助于提高隧道工程的质量和安全性，为隧道交通运输提供更可靠的保障。
【关键词】隧道二次衬砌混凝土裂缝、成因、分类、防治措施、修复方法、质量控制、安全稳定发展、影响、预防、处理、技术发展、重要性、关键性。
1. 引言1.1 隧道二次衬砌混凝土裂缝问题的重要性隧道二次衬砌混凝土裂缝问题的重要性在隧道工程中是一个值得重视的难题。
隧道二次衬砌混凝土作为隧道结构中的重要组成部分，其质量直接关系到隧道的使用寿命和安全性。
隧道二次衬砌混凝土裂缝问题若得不到有效解决，将会对隧道的运行和维护造成极大的影响。
隧道二次衬砌混凝土裂缝问题会影响隧道的结构稳定性和承载能力。
裂缝会导致混凝土结构的强度减弱，加速结构的老化和破坏，进而威胁隧道的安全运行。
裂缝会影响隧道的密封性和防水性能，使得隧道容易受到地下水的侵蚀和泄漏，增加了隧道维护的难度和成本。
裂缝还可能导致隧道内部环境变差，引起空气污染和细菌繁殖，影响隧道内部的通风和通行。
解决隧道二次衬砌混凝土裂缝问题对于保障隧道的安全、稳定运行具有重要意义。
必须加强对隧道二次衬砌混凝土质量的管理和控制，采取科学有效的预防和处理措施，确保隧道工程的长期安全稳定运行。
1.2 隧道二次衬砌混凝土裂缝对隧道安全的影响隧道二次衬砌混凝土裂缝可能导致隧道结构整体稳定性下降，影响隧道的承载能力和耐久性。
裂缝的存在会减弱混凝土结构的承载能力，一旦裂缝扩大或者较多，就会加剧结构的变形和破坏，从而威胁隧道工程的安全运行。
裂缝可能导致渗水渗漏，引发地下水源涌入隧道内部，增加了隧道工程的维护和修复难度。
土质隧道衬砌裂缝产生原因分析及预防措施(一)
土质隧道衬砌裂缝产生原因分析及预防措施(一)摘要：我国已建成的隧道工程中有很大一部分属于土质隧道，土质隧道由于其介质的特殊性及施工过程易于发生塌方等原因，使建成的土质隧道或多或少都存在大大小小的裂缝，给正常的运营管理带来很大的困难。
如何预防或减少土质隧道的裂缝是广大隧道工作者的责任，本文从土质隧道受力变化及设计施工等各个方面分析了土质隧道产生裂缝的原因，并在此基础上提出了预防或减少土质隧道裂缝的方法。
主题词：土质隧道裂缝分析及预防1.前言近几十年来我国在各种工程中修建了数以千计的隧道工程，其中土质隧道占了很大的比重。
本文所说的土质隧道包含公路、铁路、地下铁道工程中在土质围岩中修建的隧道工程。
经过国家有关部门对运营隧道的调查，发现大部分已建成运营的土质隧道或多或少都存在衬砌开裂的现象，严重的经常影响到运营安全。
许多工程刚刚完工还未交付使用就已经出现裂缝，这一现象在铁路隧道中尤为常见。
如果是个别土质隧道出现一些衬砌开裂的现象，也不值得大惊小怪，问题是，近年来土质隧道衬砌发生衬砌裂缝几乎已成了普遍现象。
神木至延安铁路的十几座土质隧道在施工过程中都曾出现大大小小的裂缝，陕西境内的多座公路隧道在投入使用后几年时间都曾进行过裂缝防水整治。
全国其它地方关于土质隧道病害的事例更是不胜枚举，以上实例充分说明，土质隧道发生裂缝已不是个别现象，隧道工程技术人员对此应予以足够的重视。
本文从土质隧道受力变化机理、及设计施工等方面谈一点看法，旨在抛砖引玉。
2.土质围岩中开挖洞室后洞周应力演变2.1土的认识土是岩石经风化作用（包括物理风化、化学风化及生物风化），然后以不同的搬运方式在不同的地点堆积下开的历史产物。
土是多相介质的堆积物，它的种类繁多，按成因不同从大的方面可分为残积土、沉积土（沉积土可进一步细分为陆地流水沉积土、陆地静水沉积土、冰川沉积土、风成沉积土、海相沉积土）、土壤层。
土的结构一般有单粒结构、蜂窝结构、絮状结构等，土的工程性质主要取决于土的结构构造、矿物成分、粒度成分及孔隙中水溶液的性质等，另一方面也取决于生成年代的长短、地理条件的变迁等。
隧道衬砌混凝土裂缝的成因与防治措施(doc 12页)
隧道衬砌混凝土裂缝的成因与防治措施(doc 12页)隧道衬砌混凝土裂缝的成因与防治摘要：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。
文章针对混凝土裂缝产生的原因,提出裂缝的预防和治理方法,对提高混凝土衬砌施工水平有借鉴意义。
关键词：隧道施工混凝土裂缝原因分析防治随着国民经济的发展,山岭地区新建公（铁）路越来越多,隧道工程所占的比例逐步增大。
隧道二次衬砌施工普遍采用整体式钢模板台车、泵送混凝土施工工艺,但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。
本文分析了混凝土裂缝产生的原因,提出了缓解裂缝产生的措施,并介绍了几种常见的裂缝治理方法。
1 裂缝的类型隧道衬砌混凝土裂缝类型主要有：干缩裂缝、温度裂缝、外荷载作用产生的变形裂缝、施工缝处理不当引起的接茬缝等。
砌混凝土病害中占有的比例逐年增大,已经引起了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,原有的混凝土基础表面没有进行凿毛处理,或者凿毛后没有用水冲洗干净,也没有铺水泥砂浆垫层,就在原混凝土表面浇筑混凝土,致使新旧混凝土接茬间出现裂缝。
2 裂缝形成的原因分析混凝土裂缝形成的原因非常复杂,往往是多种不利因素综合作用的结果。
据有关统计,施工不规范造成的混凝土裂缝占80%左右,材料质量差或配合比不合理产生的裂缝占15%左右,设计不当引起的裂缝可能占5%。
2.1 设计粗糙,建设、监理单位工作随意性大由于多方面的原因,勘察设计单位无法深入地开展地质勘探工作,隧道围岩类别评价及支护结构设计缺乏科学依据,带有一定的盲目性。
个别建设单位限于自身管理和专业技术水平的欠缺,任意变更原设计。
少数工程由业主的内部人员组成监理机构,监理工作失去了独立性。
随着建筑市场的规范,这些问题会逐步得到解决。
隧道衬砌裂缝产生的原因分析及预防措施
的 盘 山 公 路 到 现在 的 见 山打 洞 遇 谷 架 桥 ， 但 提 高 了公路 等 级 、 短 了公 路 里程 ， 不 缩 而且 也 加 速 了经 济 发 展 。 中 隧道 工程 显 得 尤为 重 要 ， 相 对 其 它 路 面 、 梁 有 它独 有 的特 殊 性 ： 是 地 质 条 件 复 杂很 难 准 确 预 测 ； 是 建 成 后 隧道 内部 应 力 变化 隐 蔽 不 易察 觉 ； 是 在 运 营过 程 中很 难 管理 或 桥 一 二 三 维修 。 终 以 裂缝 形 式表 现 出 来 ， 成 隧道 衬 砌 开 裂 渗 水 等 现 象 ， 重 的 经 常影 响到 运 营安 全 。 果是 个 剐 隧道 出现 一 些 衬 砌 开 裂 的 现 象 ， 不 最 造 严 如 也 值 得 大 惊 小怪 ． 问题 是 ． 年 来 隧 道 衬 砌 发 生 裂 缝 几 乎 已成 了普 遍 现 象 。这 也 就 值 得 热 爱 公 路 事 业 和 公 路 事 业 建设 者 们 为之 共 同探 讨和 研 究 ， 近 杜 绝 类似 现 象 出现 ． 建 成 优 质 隧 道 工 程 贡 献 一份 微 薄之 力 。 为
衬 砌 裂 缝 产 生 的 时 间各 有 差 异 ，可 能 出现 的 时 间 分 别 为 砼 拆 模 环 向布 置 ， 间距 ７ ～Ｏ ｃ 在 孔 深 小 于 ２ 时 光 面 爆 破 孔 、 助 孔 、 ５ ｌ Ｏｍ， ｍ 辅 掏 后 、 浇 筑 后 ５ ６天 、 道 贯 通 后 ， 长 的 可 能几 个 月甚 至 几 争 。 砼 － 隧 最 槽 孔 轴 向深 度 相 同 ， 深 度 超 过 ２ 时 掏 槽 孔 深 度 在 轴 线 方 向 适 当 加 如 ｍ １ ． 衬 砌 受 力 状 况 分 析 ２ 深 １ ～ ０ ｍ． 为 掏 槽 孑 的 起 爆 率 一 般 为 ８ ％左 右 ， 以 具体 加 深 深 ０ ３ｃ 因 Ｌ ５ 所 根 据 目前 较 先 进 、 被 广 泛 采 用 的 隧 道新 奥 法 （ Ａ Ｍ） 计 及施 并 Ｎ Ｔ 设 度 根 据 不 同 围 岩 的 起爆 率 不 同 而定 ， 把握 的 标 准 是 起 爆 后 三 种 爆 破 孔 工 理 论 的基 本 思 想 ： 道 的 外 部 荷 载 主 要 是 围岩 压 力 ， 道 承 载 抵 抗 隧 隧 的孔底在同一掌子面上为宜 ， 掏槽 孔 的装 药 量 相 对 光 面 爆 破 孔 和 辅 助 力 主要 是 靠 隧 道 初 期 喷 锚 支 护 将 隧 道 周 边 围岩 和 初 期 喷 锚 支 护 结 构 孔 都 高 ， 耗 为 ４ ７ ｇ 。 围 岩 强 度 、 体性 、 化 程度 差 异 而 调 整 ， 单 － ｋ／ 视 ｍ 整 风 组 成 综 合 结 构 层 形 成 的 弧形 拱 力 。 公 路 隧 道 设 计 规 范 》 确 规 定 ：计 《 明 “ 钻 孔 深 度 可控 制 在 ０８ ３５ 装 药 连 线 采 用 由 内 向 外 分 圈 扩 散 ， 炮 ．～ ．ｍ， 响 算 复 合 式 衬 砌 时 ， 期 支护 应 按 主要 承载 结 构 计 算 。在 Ⅲ 类及 以 下 围 初 采 用 毫 秒 雷 管微 差 逐级 引爆 ， 掏槽 孔 、 助孔 、 面 爆 破 孔 逐 级 爆 破 的 辅 光 岩 时 二 次 衬 砌砼 考 虑用 作 部 分 承载 结 构 ， Ⅳ 类 及 以上 围岩 时 考 虑用 在 时 间 间 隔 为 ００ ～ ．秒 ，当 中 间拉 出 临空 面后 周 边 依 次 向 里 面爆 破 ， ．５ ０１ 作 安 全 储 备 。 当 二衬 砼 结 构 受 到 与设 计 状 态 不 同 的 应 力 ， 这个 应力 ” 且 每 一 轮爆 破 的强 力 冲击 波 都 向 中部 的 ｌ空 面方 向 ， 这样 减 少 对 围 岩 的 超 过 二 衬 砼 自身 所 能承 受 的应 力 时 ，二 次 衬 砌 砼 表 面 将 出现 水 平 、 竖 震 动 破坏 。 以此 来 降低 岩 体 应 力 的变 化 ， 少 隧 道 衬 砌 裂 缝 的 产 生 。 减 向 、 向 等不 同方 向 的裂 缝 。 斜 ２２２ 不 同岩 层 中选 用 不 同的 支 护 形 式 ．． 支护 包 括 超 前 支 护 、 期 支 护 和 二 次 支 护 。 初 ２ 隧道 衬 砌 裂 缝 产 生 的 原 因 分 析
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铁路隧道衬砌纵向裂缝产生原因分析及整治许威
摘要：某铁路客专隧道衬砌左边墙出现长距离的纵向裂缝。
根据现场踏勘情况,
采用室内试验和数值模拟的方法分析了隧道衬砌产生纵向裂缝的主要原因:山坡地
表线路左侧的陷坑有利于地表大气降雨大量渗人地层到达隧道左侧围岩;此时软(弱)板岩便会浸泡于水中，因为受到膨胀力作用的影响，从而导致衬砌形成极大
的拉应力。
在整治这类裂缝时，通过灌胶抑或是在两侧打骑缝锚杆就能够达到整
治目的。
整治后裂缝状态稳定。
在隧道衬砌出现裂缝后,应根据裂缝的形态及位置
分析和找出裂缝的诱因,并据此确定针对性的整治技术借施,才能达到较好的治理
效果。
本文针对某铁路客专隧道衬砌左边墙出现纵向裂缝的问题,分析衬砌裂缝产
生的原因,制定相应的整治技术措施,以保证隧道运营安全。
关键词：隧道衬砌；纵向裂缝；软板岩；裂缝整治
一、工程概况
在设计某客运专线之时，隧道属于单洞双线形式，同时专线速度达到每小时
两百千米。
在隧道的衬砌裂缝部分，隧道埋深不低于六十一米，不超过七十二米。
其上覆盖的是呈褐黄色的粘土，这类粘土中有一些碎石存在，同时表层聚集着大
量的腐殖质，这类粘土通常在山坡表层最为常见，其厚度不低于0.7米，不超过2.2米。
然后是呈灰绿以及褐黄色的强风化板岩，这类板岩为板状构造，岩芯为
破碎的块状，裂隙处存在许多铁锰质氧化物;而泥质以及砂纸板岩的局部则有千枚
岩存在。
另外还有颜色为青灰以及灰绿色的弱风化板岩，其构造和强风化板岩相同，其岩层倾角不低于十五度，不超过二十度。
而地下水主要由两部分构成，一
个是渗入的地表水；一个是裂隙水。
在施工期间并未发现地下水。
该段隧道衬砌结构属于开挖跨度达到13.32米的IVa级围岩复合式衬砌。
四十厘米厚度的C30混凝土是其二次衬砌，而二十三厘米的C25混凝土则喷到了初期
支护拱墙上，此处，三台阶法是此隧道的施工手段，1 m/榀是其钢拱架的纵向间
隔距离。
拱墙衬砌每次浇筑长度为12m。
二、衬砌裂缝情况
隧道施工完成后在建设方检查拱部空洞时发现衬砌左边墙处在总计连续90m
范围二衬出现纵向裂缝。
裂缝位置主要出现在隧道左侧边墙最大跨以上约
0.5~1.2m处,裂缝基本呈水平方向,在环向施工缝处错开,发现衬砌裂缝后立即对裂
缝扩展情况进行了两个月余的现场监测,并采用超声波测缝仪对裂缝深度进行测定,最后对衬砌裂缝较宽处钻取岩芯验证裂缝深度。
监测结果表明:裂缝已经停止发展。
裂缝宽度0.1~0.5 mm,深度5~15 cm。
三、裂缝产生原因分析
3.1 围岩取芯探查情况
在裂缝宽度较大的里程段验证衬砌裂缝深度时继续向围岩钻取岩芯,结果显示:钻孔中有裂隙水渗出,这表示围岩已经破碎，同时其缝隙水已饱和，其并不够完整，在岩性方面，主要包括两类岩石，这两类岩石一个是砂质岩；一个是泥质板岩，
同时泥质板岩主要分布在裂隙上下1.2~. 1.8m。
衬砌边墙后密实无空洞。
通过对
此隧道工程区进行分析能够发现，该区域拥有温暖多雨的气候，每年四月到七月
是其多雨季。
同时它的山顶坡度并不陡峭,植被发育,线路走向左侧距隧道中线约
20m处存在一不规则长条形陷坑,宽度6~10 m,长约80 m,最深处约2.3m。
3.2 裂缝产生机理
由于地表植被条件较好、低洼地形的存在及降雨量丰沛等原因,为大气降雨入
渗进入地层提供了有利条件,另外上层岩层风化严重导致节理裂隙极其发育而形成
较为通畅的地下水渗流通道。
虽然在隧道施工阶段并未见到地下水,但由于隧道开
挖爆破作用导致隧道周边围岩中裂隙数量增加并使原生裂隙扩展,从而导通了从地
表到隧道周边的渗流通道,最终使衬砌裂缝处岩层受地下水浸泡而饱和。
板岩在受
水浸泡后发生膨胀而产生不均匀的侧向膨胀压力,围岩侧向压力也相应增加,使衬
砌内侧拉应力大于C30混凝土的极限抗拉强度而产生开裂,但由于板岩的膨胀力已
发挥至极限,所以裂缝处于停止状态。
关于板岩受水浸泡产生膨胀特性,已经有相
应的研究成果予以证实。
3.3板岩膨胀特性
为验证板岩的膨胀性,选择没有被水浸泡过岩芯在实验室进行膨胀力试验。
在体积受约束条件下,在软板岩浸水的初期,膨胀力迅速增加,10 h后逐步趋于
平稳,3个软板岩试件膨胀力平均值为289.1 kPa,最大膨胀力达到321.2 kPa,由此可见,在地表降雨入渗进入地层、渗流沿着裂隙到达隧道边缘的泥质板岩时,发生体
积膨胀。
当软板岩浸水之后便会出现膨胀变形这一状况。
因为在刚度方面，衬砌
混凝土比围岩高得多。
因此当软板岩变形时，其旁边的围岩便是第一个受到挤压的，然而因为隧道和膨胀源距离并不远，所以在受到初支作用的影响下，隧道边
墙便会受到膨胀力的影响,此时衬砌内侧会出现较大拉应力,混凝土表面便会有裂
缝出现。
四、衬砌裂缝整治
在建设方发现隧道衬砌裂缝后,施工单位立即对裂缝状态进行了两个月余的监测,结果表明裂纹长度及宽度均未进一步发展,裂缝已处于停止状态。
由于隧道建
成后已经历了一个雨季,因而可以认为衬砌裂缝外的软板岩已经达到了其极限膨胀力,裂缝发展的可能性很小。
据此可根据裂缝宽度和深度的不同,制定相应的裂缝
整治方案。
4.1隧道山坡陷坑整治
隧址区降雨量丰沛,为尽可能减少衬砌裂缝段隧道地表大气降雨入渗地层的水量,在隧道山坡左侧的陷坑下游开挖排水沟,将大气降雨汇流后尽快排走,避免陷坑
中出现积水入渗地层。
4.2衬砌裂缝灌注
衬砌裂缝的出现,使得混凝土暴露在空气中的表面积增大,有利于混凝土的碳化,从而对结构的耐久性产生不利影响,为此对所有裂缝均采用流动性及力学性能较好
的瑞士生产的Araldite 111 A/B型双组分混凝土结构修补胶进行灌缝封闭,避免空
气进入裂缝,保证衬砌结构的耐久性。
该双组分胶体室温固化触变性环氧胶,在25 ℃时混合后25min可以凝固,用专用的针管注射装置对裂缝进行灌注。
该加固胶的主要力学参数:抗弯、抗拉以及抗压强度分别达到54、33以及81MPa,抗拉弹性模量
4 800 MPa,与混凝土粘结抗拉强度3.32 MPa.
4.3 深裂缝整治
对于裂缝深度不大于衬砌厚度25%(10cm)的裂缝,除了对裂缝灌注高分子胶之外,不再对结构补强。
对于裂缝深度大于10cm而小于衬砌厚度30%(12cm),且裂缝
连续长度不超过6m的裂缝除了对裂缝灌注高分子胶之外,不再进行结构补强;裂缝连续长度超过6m的裂缝,在裂缝两侧50cm打设骑缝Ф25mm树脂锚杆,纵向间距
3m对于裂缝深度大于衬砌厚度30%(12cm),在裂缝两侧50cm打设骑缝Ф25mm树
脂锚杆,纵向间距2m。
由于打设锚杆需要穿透防水板破坏原来的防水体系,因而需要在锚杆端部设置止水装置并加装垫板。
五、结论
以南方某客专隧道为工程背景,采用现场踏勘、室内试验和数值模拟等方法对隧道衬砌边墙产生连续纵向裂缝的原因进行了分析,并针对裂缝状态给出了相应的整治措施。
所得主要结论如下:
(1)隧道山坡坡度平缓,线路左侧存在长条形的陷坑,大气降雨后形成水坑,为大气降雨大量入渗地层创造了有利条件。
(2)隧道衬砌开裂处的围岩为具有浸水膨胀特性的软板岩。
考虑侧向膨胀压力作用下的隧道衬砌结构力学分析表明,在软板岩浸水膨胀后,衬砌安全系数迅速诚小及内表面拉应力快速增大并大于其极限抗拉强度而出现拉裂缝。
(3)根据衬砌裂缝的状态,采用裂缝灌胶和在深长裂缝两侧打设骑缝锚杆对裂缝进行整治。
裂缝整治后已有1.5 年余,裂缝状态稳定。
参考文献
[1]张建平.铁路隧道衬砌纵向裂缝产生原因分析及整治[J].国防交通工程与技
术,2019,17(04):14-17.。