中交第二公路工程局六公司陕西省西安市
摘要：随着我国经济水平的不断发展，高速公路隧道设施的建设也得到了越来越多人的重视。其中，高速公路隧道施工过程中二次衬砌裂缝的产生因其会影响到高速公路隧道结构安全使用年限而受到了行业内的广泛关注。本文根据从事高速公路隧道施工建设多年的实际情况并结合相关理论，对高速公路隧道施工裂缝的成因及治理策略展开了深入的分析和研究，并提出相应的治理措施，希望能对相关行业起到一定的积极作用。
关键词：高速公路隧道施工；裂缝；产生原因；治理策略
引言：
高速公路隧道施工是我国交通建设的基础设施，承载着连接祖国大江南北以及数据信息传输的重要使命。然而高速公路隧道二衬施工却常常由于多种因素而产生裂缝。我们应该对这种现象展开深入的分析和调研，找到产生裂缝的原因和解决裂缝产生的实际对策，进而确保高速公路隧道施工建设的质量。
项目背景：
湖北省十堰至白河（鄂陕界）公路是《国家高速公路网规划》中福州至银川高速公路十堰至天水高速公路联络线在湖北境内的路段，也是湖北省”六纵五横一环”高速公路网中的组成路段.我单位负责承建的第5标合同段，其中堵河隧道左幅里程桩号ZK21+695～ZK22+547，全长852m，最大埋深约135m。右幅里程桩号YK21+735～YK22+505，全长770m，最大埋深约134m。
2012年8月底，十白高速公路交工验收小组根据我单位的施工进度情况对堵河隧道二次衬砌进行检测，发现隧道衬砌部分板块局部存在环向及纵向裂缝。
纵向裂缝环向裂缝
裂缝分类及描述
根据裂缝深度，衬砌裂缝分为
按照裂缝宽开度，衬砌裂缝分为：
根据现场裂缝外观，我标段衬砌裂缝主要分为3种情况，环向细微裂缝，纵向细微裂缝，纵向裂缝。
衬砌裂缝作为混凝土工程的主要病害之一，对隧道的影响较大，为了明确裂缝的形成原因，是否为受力结构性裂缝，对应各里程出现的衬砌裂缝，通过查阅设计图纸、规范及相关的施工案例，从地质情况描述、隧道埋深、衬砌的施工工艺、裂缝变化观测、裂缝处理前后对比等方面进行系统的归纳总结，并进行分析。
一、高速公路隧道施工过程裂缝产生的原因
高速公路隧道衬砌施工裂缝的成因有多种方面，多是由于高速公路隧道施工的施工缺陷，或是由于其施工设计不够科学合理；同时也会因为在使用过程中，因为长期负载和自重等多重原因产生断裂和破坏。一般情况下，我们会将高速公路隧道施工裂缝的成因分为以下几种情况：
（一）由于沉降原因造成裂缝
这种情况是因为水泥混凝土在浇筑时，隧道上方沉降或者周边收敛并没有稳定的情况，也就是围岩应力没有释放达到允许值或隧道内围岩应力趋于稳定时，开始施工二次衬砌。二次衬砌受周边围岩应力达到极限抗拉时产生裂缝，裂缝的形成与隧道深埋和围岩地质条件、地层岩性、岩体节理裂隙发育情况、围岩承载能力有关，同时与隧道内岩体裂隙水渗透有关[1]。在施工二次衬砌时，每板二衬均有相应的沉降缝和施工缝，在每板二衬受力不均匀时同样也会产生板内裂缝。
（二）由于干缩现象产生的裂缝
水泥混凝土在硬化过程中，因为水泥混凝土会释放出大量的热量，水泥混凝土在失水过程中也会产生结构上的缩紧。在这个过程中，混凝土体积收缩会产生一个拉力，并伴随着混凝土的收缩而不断增大，当其拉力超过混凝土局部的抗拉极限值时，就会生成相应的裂缝。这种裂缝的主要特征在于其表面开裂的部位没有相应的规律性，而且表面的裂缝长度和宽度都相对较小。因为水泥混凝土干缩现象出现裂痕的情况是当前隧道工程中最常见的危害，其产生原因与水泥的配合比，材料的型号以及养护都有着直接的关系。
（三）由于温度产生的裂缝
水泥混凝土在制备过程中，一般都会伴随着强烈的水化作用，在硬化时会释放大量的能量。据有关数据表明，高速公路隧道建设过程之中，其内部温度在增高时可达到4到60℃以上，而在温度上升后，又会因为环境等原因造成温度下降。这种温度差异使混凝土内部产生一定的膨胀和内部收缩，从而使结构内部的应力失稳，最终形成裂缝[2]。
（四）由于施工因素产生的裂缝
事实上，高速公路隧道施工过程裂缝的形成，一般都与高速公路隧道施工的施工因素有关。通常情况下产生高速公路隧道施工的裂缝原因在施工时震捣不足，或者拆模拆的太早，从而在水泥混凝土表面和边缘引起开裂的现象，它们是由于施工设计和施工工艺流程不够完善和科学造成的。施工因素产生的裂缝是当前高速公路隧道施工之中产生裂缝的主要原因，需要对于这种问题加以重视，从而确定有效的解决方案进行裂缝的治理，提升高速公路隧道的施工质量。
二、裂缝观测及分析
十白高速公路交工验收组对我标段隧道衬砌进行合格监测时提出的衬砌裂缝问题，我标段高度重视，对存在的衬砌裂缝分别进行长达半年（2012年8月-2013年5月）的观测，确定裂缝是否为活性的，是否存在变化，进而确定对隧道的影响。
（一）裂缝观测
（1）观测步骤
①对于观测裂缝统一编号。
②在裂缝的起点及终点，用色彩笔画出与裂缝相垂直的细线，标明裂缝的形态，发展长度。
③在标明的裂缝中，选择目测裂缝宽度最大的位置量测出裂缝的宽度。
④观测时，观测频率开始为每天观测，裂缝稳定后进行一周观测一次，第一个月后进行半月监测，直至裂缝完全稳定为止。
（2）观测分析及结论
通过对裂缝长时间的观测及相关数据分析，我标段施工的堵河隧道均属于深埋隧道，一般埋深为62米，最大埋深为135米，依据设计图纸、TSP的超前地质预报监测及施工时现场的地质描述，围岩基本为中风化片岩和中风化灰绿岩、局部节理裂隙发育，裂面有铁质浸染，岩芯呈柱状，自稳性较好，侧壁基本稳定，洞室多呈干燥状，局部存有渗水现象，说明地质情况良好，无较大的地质灾害情况，另外，初支完成后，对于高埋深段，我们对施工完的衬砌进行了断面净空监测及收敛监测，衬砌没有变化，因此，地质条件及深埋对隧道衬砌裂缝影响不大。
标记的混凝土裂缝均无增大、发展的迹象，同时对于衬砌中的砂石、水泥、外加剂等原材料进行检测，均符合实验要求，通过每板衬砌的试块检测，试块强度均可达到规定要求，但我标段隧道较长，埋深较深，衬砌厚度较大，混凝土的在空气中硬结时会发生干缩，局部可能造成表面形成裂缝，是裂缝形成的主要原因之一。
干缩裂缝是水泥混凝土在硬化过程中，因为水泥混凝土会释放出大量的热量，水泥混凝土在失水过程中也会产生结构上的缩紧。在这个过程中，混凝土体积收缩会产生一个拉应力，并伴随着混凝土的收缩而不断增大，当其拉力超过混凝土局部的抗拉极限时，就会生成相应的裂缝。这种裂缝的主要特征在于其表面开裂的部位，而且表面的裂缝长度和宽度都相对较小。因为水泥混凝土干缩现象出现裂痕的情况是当前高速公路工程中最常见的危害，其产生原因与水灰比，材料的型号以及养护都有着直接的关系。
通过分析裂缝为表面裂缝，由混凝土表面收缩因素引起的，属于非结构性裂缝；ZK22+144-ZK22+132处纵向裂缝及ZK22+005纵向裂缝，虽然裂缝深度较深，但经过长时间观测确认为死缝，无发展趋势，也属于非结构性裂缝。
（二）裂缝处理
裂缝分类处理：
对于裂缝＜0.2mm且痕迹不明显，采用涂抹水泥砂浆的方式进行处理，处理前，对衬砌裂缝左右5cm内清理干净，然后对整条裂缝涂抹干水泥砂浆，达到表面无裂缝痕迹为止。
对于缝宽较大，缝深度较大，距离较长的裂缝，采用灌注环氧树脂的方式进行处理。
裂缝处理步骤：
（1）裂缝清理：对不规则的裂缝，先在裂缝两端采用电钻各凿一止裂孔，防止裂缝继续延伸，同时混凝土裂缝表面采用钢丝刷刷干净，并采用高压水冲洗，保持裂缝清洁。
（2）埋设灌浆嘴：沿裂缝方向每隔0.1m-0.2m在裂缝两侧各5cm钻一孔，两孔成V形布置止水针。钻孔孔底到达或穿过裂缝，确保浆液进入裂缝并填充裂缝。
（3）封浆：采用封缝胶，沿裂缝表面涂刮封闭除止水针外裂缝，防止浆液从裂缝表面溢出。
（4）配制浆液：按照配比，将环氧树脂，固化剂，增韧剂，砂浆等均匀搅拌。
（5）灌浆：将配制好的浆液放入注浆机内灌注裂缝。
裂缝处理取样后观察洞室
隧道裂缝处理过程
三、高速公路隧道其他几种施工裂缝的预防和治理措施
（一）沉降因素产生裂缝的治理措施
隧道内二衬沉降主要对集中在塌空区、浅埋段、断层破碎带、围岩应力释放不完全的地方，首要控制初期支护强度，当初期支护产生裂缝并反映到喷射混凝土表面时，就需要进行加强支护或者重新支护，以保证二衬结构稳定性。同时需要加强二衬厚度、衬砌内加钢筋进行强化混凝土的结构，提高二衬安全性。
（二）温度因素产生裂缝的治理措施
对施工材料进行严格化的管控，不能选用水化热较高的水泥作为材料，同时在水泥料制备时，要合理减少水泥的用水量，进而降低水泥浆体整体的膨胀系数；其骨料的用量应该适当增加，而水泥浆的含量应该适当减少；同时要对施工的温度进行合理掌控，对表层的混凝土采取多重保温保湿控制的防护措施，进而减少因为温度产生的形变。
（三）施工因素产生裂缝的治理措施
施工因素是当前高速公路隧道施工产生裂缝的最主要因素之一，所以我们应该对于施工过程加以重视，使用更加科学合理的施工方法进行施工。在进行混凝土搅拌时，首先要控制水灰比，确保浆料搅拌后能够均匀；对材料的整体水分含量进行多元测定，尤其是在出现天气变化时，更应该重新测定相关材料的含水量；每天对隧道的施工情况进行记录和管控，在运输过程中保持均匀的车速，防止在这过程中产生水分的蒸发；加强施工现场的严格管控和质量管理，能够按照正确的施工工艺流程进行施工，从而彻底避免因为施工因素而产生高速公路隧道施工裂缝[3]。
三、结束语
高速公路隧道施工是我国交通事业之中必不可少的建设施工，然而当前我国高速公路隧道施工经常会产生裂缝，从而影响高速公路隧道工程的质量和实用、耐久性能。本文以高速公路隧道衬砌施工裂缝的成因作为切入点，深入而详尽的分析了高速公路隧道施工产生裂缝的多种因素，并对这些因素进行了具体分析，提出有效的治理措施，进而提升高速公路隧道施工的建设质量，确保高速公路隧道施工的使用寿命，促进我国相关行业的深入发展。
参考文献：
[1]苏功博.高速铁路隧道衬砌裂缝病害及其整治措施研究[J].商品与质量，2018，（18）：109，115.
[2]田德文.高速铁路隧道衬砌裂缝病害及其整治措施研究[J].建筑技术开发，2018，45（8）：109-110.
[3]王立华.高铁隧道衬砌裂缝病害与整治技术[J].四川水泥，2015，（6）：340.