连拱隧道二次衬砌裂缝产生原因及防治办法
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摘 要：针对大戛高速新平隧道施工过程中发现的二次衬砌裂缝，从地质因素、施工工序、混凝土温度、偏压荷载等方面进行裂缝产生原因的综合分析，并根据工程实际，采用了适当的处治措施，取得了良好的效果。通过该隧道衬砌裂缝处治经验，总结衬砌裂缝防治措施，可为今后同类型隧道衬砌裂缝成因判断及裂缝的防治提供参考。
关键词：衬砌裂缝、产生原因分析、防治办法
1 引言
云南省大戛高速公路新平隧道起讫桩号为K25+680～K25+920，全长240m，为连拱式短隧道。隧道区海拔高程介于1560～1610m之间，相对高差50m，属构造剥蚀低中山地貌区，地形起伏较大，地形坡度介于15°～40°之间。隧道区范围内主要地层为第四系坡残积层、侏罗系上统妥甸组岩层，隧道围岩进出口端（K25+680～K25+770、K25+850～K25+920）为Ⅴ级，中部（80m）为Ⅳ级。地层为棕褐色粉质粘土及紫红色强风化泥岩，节理裂隙发育，岩体破碎，多呈碎块状，岩质软，地质条件较差。
隧道洞口及明洞段采用明挖法施工，自上而下分台开挖，边开挖边防护;土质地层采用机械开挖，石质地层采用钻爆法开挖。
隧道洞身段采用暗挖法施工。连拱隧道洞口V级围岩浅埋段（SL5a型衬砌）采用三导洞法施工，Ⅴ级围岩一般深埋段（SL5b型衬砌）、Ⅳ级围岩段（SL4型衬砌）采用中导洞-正台阶法施工。
2 二衬裂缝的分布
隧道施工过半的时候发现已施作完成的二次衬砌混凝土上出现了大小不等的众多裂缝。隧道上行线衬砌共有19条裂缝，包括横向裂缝17条，纵向裂缝1条，环向裂缝1条;下行线衬砌仅有1条裂缝，为环向裂缝。
按裂缝的产状可将裂缝分为横向裂缝、纵向裂缝和环向裂缝。横向裂缝占裂缝总数的85%，纵向裂缝占裂缝总数的5%，环向裂缝占裂缝总数的10%。
按裂缝分布状况可看出上行线裂缝占裂缝总数的95%，下行线裂缝占裂缝总数的5%。位于中隔墙一侧的裂缝占裂缝总数的65%，位于边墙一侧的裂缝占裂缝总数的25%。
所有裂缝表征为单向裂缝，没有错动分叉。
3 二衬裂缝产生原因分析
从现场开挖围岩及设计图纸分析：现场开挖揭露的地质情况与设计基本吻合，设计勘察较为准确;设计衬砌类型及支护参数满足受力要求。
从施工技术力量分析：隧道上行线及下行线为同一批作业班组施工，受同一个项目经理部管辖，且不存在赶工期情况发生，隧道施工也严格按照设计开挖方法及支护参数施工，各项检测指标均合格。
从地基不均匀沉降分析：从第三方及项目部沉降观测数据分析，新平隧道地基不均匀沉降较小，在允许范围内。
从偏压荷载及裂缝形态分析：新平隧道进出口位于“V字型”沟谷地带，上行线一侧山体均比下行线一侧山体高，最大高差约15m。因而该隧道是有明显的偏压荷载存在的。
隧道上行线二次衬砌裂缝刚出现，便对隧道上行线周边位移及拱顶下沉进行加强监测，从监测数据分析K25+746.9～K25+824.1段拱顶下沉在6mm～17mm，周边位移在-5.28～-11.47mm，变化较大;而K25+833.6～K25+852.9段拱顶下沉在3mm以内，周边位移在-3.27mm以內，变化较小。从裂缝形态来看，K25+746.9～K25+824.1段主要表现为剪切裂缝和弯压裂缝，与偏压荷载造成的裂缝形态相吻合。
据以上分析，新平隧道上行线K25+746.9～K25+824.1段二次衬砌裂缝主要为偏压荷载裂缝。
从裂缝分布情况分析：隧道上行线衬砌共有19条裂缝，下行线衬砌仅有1条裂缝。隧道上行线比下行线优先施工，且上行线衬砌裂缝主要分布靠近中隔墙，不排除连拱隧道后行洞对先行洞的影响。
从温度方面分析：新平县昼夜温差12℃～15℃，一般现浇混凝土所能承受的温差只有7℃～10℃，容易出现由温度收缩应力引起的变形裂缝。
新平隧道上行线K25+833.6～K25+852.9段二次衬砌裂缝主要成因为后行洞对先行洞影响及昼夜温差造成的。
4 二衬裂缝的处治
施工前，对裂缝所处部位、裂缝形状、原因进行分析、分类，并对裂缝进行危害性评估，结合设计要求选择正确的处理方案。
对裂缝的宽度在0.15mm以下，采用改性环氧树脂胶封闭的方法处理;对裂缝的宽度在0.15mm及以上，应采用恒定低压压注改性环氧化学浆液的方法。具体工艺为以下几点。
4.1 砼表面处理
裂缝表面处理，应使工作面尽可能平顺，干燥、无油污。处理范围沿裂缝走向宽20mm～30mm。
4.2 注浆嘴安装
在裂缝交叉处、较宽处以及端部应埋设压浆嘴，其间距设置为200mm～300mm。
4.3 密封裂缝
用环氧树脂胶泥封缝，先在裂缝两侧2cm～3cm宽范围内涂抹一层1mm左右厚、2cm～3cm宽的环氧树脂胶泥，抹泥时应防止产生小孔和气泡，保证封闭可靠。
4.4 配置胶液
按厂家提供的配方和配置方法进行配制，浆液一次配备的数量，要根据在压浆时的温度条件下浆液的凝固时间和注胶速度来确定。
4.5 压力灌浆
将压浆液注入压浆罐，用0.2MPa～0.3MPa的压力自裂缝一端向另一端依次压入浆液（竖向、斜向裂缝压浆应自下而上进行灌注），压浆时要使相邻压浆嘴冒浆后，才能关闭正在压浆的压浆嘴，再在前面一个压浆嘴继续压浆，直到最后一个压浆嘴冒浆，关闭该压浆嘴，并保持终压3min，压浆即可结束。
4.6 清理
待浆液固化后，敲掉压浆嘴，用封闭胶将压浆口封闭，并对修补的裂缝进行表面处理。
5 结束语
通过对大戛高速公路新平隧道二次衬砌裂缝产生成因的分析，可以总结出以下防治措施。
（1）连拱隧道施工过程中应注意后行洞对先行洞的影响，左右洞掌子面距离应大于30m。施工过程中应注意严格控制装药量，采用预裂爆破，将放炮对隧道衬砌的影响降至最低。
（2）对于偏压隧道，隧道洞口工程设计及施工过程中尽量做好刷坡卸载措施。对偏压一侧的洞身设计过程中尽量考虑加强支护参数。
（3）对于昼夜温差较大的地区，隧道施工过程中注意做好混凝土的保温措施。
参考文献：
[1] 王建秀，朱合华，唐益群，魏沅东.双连拱隧道裂缝成因及防治措施[J].岩石力学与工程学报，2005（2）.
[2] 张伟，李夕兵，宫凤强，李地元.公路隧道衬砌裂缝成因分析及数值模拟研究[J].工程建设，2007（1）..
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