浅谈隧道衬砌裂缝产生原因及整治措施

摘要：随着我国交通工程建设的飞速发展，隧道工程施工技术日趋成熟，而隧道施工二次衬砌受昼夜温差大、温度应力等外界环境的影响，产生不同程度的裂缝，随着时间的增长及外界环境的不断变化，有的甚至由裂缝逐步变化为错台、裂损剥落、渗水等病害，严重危及隧道安全。

本文通过对部分高原高寒地区已完工隧道进行调查统计，对隧道二次衬砌裂缝产生的原因进行了分析整理，并制定出相应的整治措施以减少裂缝的危害。 关键词：衬砌裂缝；产生的原因；整治措施1、引言裂缝是隧道衬砌最常见的病害之一，一直以来都是隧道工程领域内技术攻关的难题，整治难度也相对较大。衬砌裂缝往往是多种因素共同作用的结果，其对衬砌的危害程度也不一，严重的裂缝不仅危害衬砌的整体性和稳定性还会引起其它病害的发生如渗漏水、冻融等。

这些病害与裂缝形成恶性循环对衬砌的美观性及耐久性都会产生影响。 2、衬砌裂缝产生的原因分析（1）温差裂缝。混凝土内部和外部的温差过大会产生裂缝。 温差裂缝的主要影响因素是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。特别是大体积混凝土更易发生此类裂缝。 大体积混凝土结构一般要求一次性整体浇筑，浇筑后，水泥因水化引起水化热，由于混凝土体积大，聚集在内部的水泥水化热不容易散发，混凝土内部温度将显著升高，而混凝土表面土则散热较快，形成 了较大的温度差，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，此时，混凝龄期短，抗拉强度很低。当温差产生的表面抗拉应力超过混凝土极限抗拉强度，则会在混凝土的表面产生裂缝。而尤其在高原高寒地区温度差异较大，此类裂缝产生的几率大大提高。

（2）收缩裂缝。在高寒地区，混凝土浇筑成型后，因夜间温度低，不能采用洒水的方式进行养护，白天气温较高时，混凝土表面水分散失快，体积收缩大，而内部湿度变化很小，收缩也小，因而表面收缩变形受到内部混凝土的约束，出现拉应力，引起混凝土表面开裂，而出现收缩裂缝。

（3）仰拱收缩变形使二衬出现裂纹。仰拱混凝土属于大体积混凝土， 仰拱混凝土一般以两个相临施工缝为收缩变形范围，也就是说施工缝处是仰拱收缩变形最大的地方，仰拱施工缝的收缩，往往引起在仰拱施工缝处的二衬矮边墙和二衬墙部混凝土因受拉出现裂纹。

（4）不均匀沉降引起的裂缝。当隧道软弱地质处时，岩层受裂隙水等因素影响（尤其是泥质灰岩，遇水极易发生软化现象），随时间推移，后期应力增加，造成仰拱等基础部位产生不均匀沉降，从而使二衬在该处的拱墙混凝土表面出现不均匀沉降，导致出现裂纹。

3、衬砌裂缝的整治措施根据现场实际情况及我公司以往施工经验，高渗透改性环氧树脂具有低粘度、硬化后放热低、收缩性小、附着力强、抗拉抗压强度高等优点，所以决定对二次衬砌表面干裂缝采用注双液型高渗透改性环氧树脂进行加固处理。处理方法及施工工艺如下：（1）裂缝排查、确定裂缝的深度及宽度对所有隧道衬砌表面干裂缝进行排查，采用红油漆或记号笔做好标记，并采用混凝土裂缝综合测定仪测定混凝土裂缝的宽度及深度，并详细做好相关记录。 （2）裂缝观察阶段对于发现的裂缝采用贴纸标记的方法进行观察。即在每条裂缝上等距离贴上约5cm 宽纸条，并在纸条上采用较细圆珠笔画出裂缝宽度边线，记录裂缝宽度初始值。连续对该裂缝宽度测试不少于一周后，进行判定，若

宽度值无变化，说明该裂缝已处于稳定状态，可以进行裂缝处理。

（3）裂缝表面清理待裂缝处于稳定状态后，方可进行裂缝处理。首先清理裂缝及裂缝两侧不小于10cm 位置表面油污及灰尘。可先采用细砂纸对其表面进行打磨，露出新鲜混凝土面后，采用吹风机将裂缝内灰尘清理干净。

（4）钻V 字孔先根据裂缝宽度确定钻孔间距，一般情况下，裂缝宽度越窄，注浆过程中越容易堵塞，所以钻孔及安装注浆嘴的间距越小，注浆效果越好。当裂缝宽度在0.5mm 以上时，钻孔的距离控制在0.5m 左右；裂缝宽度在0.4mm～0.5mm 时，钻孔的距离控制在0.4m 左右；裂缝宽度在0．3mm～0.4mm 左右时，钻孔的距离控制在0.3m 左右；裂缝宽度在0.3mm 以下时，钻孔的距离控制在0.2m 左右。

钻孔孔位位于裂缝两侧越10—15cm 位置，对称布置。钻孔时，应根据裂缝深度确定钻孔的角度及深度。钻孔角度应向裂缝端倾斜，两侧钻孔搭接形成V 字型，以保证注浆时形成互补，更好的达到注浆效果（具体孔位布置见附图1、2）。钻孔孔径一般按照注浆嘴直径进行选择，根据以往施工经验，本方案选择注浆嘴直径为13mm，所以钻孔直径为14mm。

衬砌混凝土表面干裂缝1 4 m m 孔附图1：裂缝处理钻孔平面布置示意图裂缝深度1 4 m m 孔1 4 m m 孔附图2：裂缝处理钻孔深度及角度控制示意图

（5）安装注浆嘴在孔内装入注浆嘴，注浆嘴长度选择7-8cm。高压注浆嘴利用环压紧固的原理，头部设有单向截止阀，可防止浆液在高压推挤下倒喷。

底部环压膨胀部分用橡胶套管，直径为13MM，塞入孔径为14MM 的注浆孔上，拧紧环压螺栓，压缩橡胶套管，使注浆嘴固定在注浆孔内。

一般注浆嘴的单向阀要在0.05MPa 以上压力才能打开，因此注浆压力必须高于这个数值。 （6）二次清理裂缝采用高压水枪或酒精对裂缝进行二次清理，目的是为了将裂缝内灰

尘等清理干净，增加封缝材料与裂缝之间的粘结力，防止在压浆过程中漏浆，保证注浆效果。 （7）裂缝表面封堵裂缝位置较干燥时，首先用环氧腻子均匀封缝，然后使用结构胶将裂缝两边各2.0cm 范围内的表面批2.0～5.0mm 厚做第二道密封层，以确保灌浆时裂缝中的浆液不会泻漏。当裂缝位置潮湿或渗水时，首先用堵漏剂堵水，待干燥后，在裂缝两边各2.0cm 宽的范围用结构胶批2.0～5.0mm 厚做为保护层，确保裂缝不漏浆。

（8）通气试验通气试验的目的是为了了解灌浆孔与裂缝是否通畅，检查封缝是否有效，确定可否灌浆。以不大于设定灌浆的压力气体充入裂缝中，详细观察每个灌浆孔的通畅情况：封闭后的裂缝是否漏气，周边混凝土是否有漏气孔，如果有，必须重新进行封堵处理。 （9）注浆注浆采用双液型高渗透改性环氧树脂（即高渗透性环氧树脂加入适量固化剂）。首先根据裂缝的缝宽估计可灌程度，配制适宜的浆液。

浆材配制时应置于容器中，用搅拌器均匀搅拌至色泽均匀。搅拌用容器内及搅拌器具不得有油污及杂质。并根据裂缝宽度、环境温度决定每次拌合量，并严格控制浆液不得长时间暴露在空气中。注浆采取由下而上的顺序进行。灌浆过程中，应保持工作压力在0.2～

0.5MPa，当灌到最后一个灌浆嘴时，应适当加大压力进浆。迸浆期间应观察是否还在进浆，灌浆结束标准以不吸浆为原则，如果吸浆率小于0.01升/分钟，应维持至少10 分钟，可做为结束标准，停止灌浆。

（10）注浆效果检测待浆液凝固并达到强度后，在裂缝位置采用钻芯取样的方式进行（下转第421 页）研究探讨 2014 年第11 期408现代化土木工程施工管理问题与对策的探讨郭道华 王 雷陕西煤业化工建设集团有限公司韩城分公司 陕西 韩城摘要：随着经济的快速发展，现代化施工技术的广泛应用，土木工程施工管理面临新的挑战和要求。土木工程施工管理决定土木工程的质量。由此，，土木工程施工生产活动的管理工作需要有组织的进行，从而才能使施工过程变得规范化、合理化，避免因施工不当而产生的经济损失，并保证土木工程的质量。

关键词：现代；土木工程；施工管理；现状与对策1 现代化土木工程施工管理的重要意义建筑项目施工质量的好坏和施工进度的快慢直接关系着工程成本的高低，关系着工程项目

的投资收益。一方面，有效的土建工程现场管理，能优化施工现场资源配置，包括施工人员的配置、建筑机械的配置和建筑材料的配置，这无疑将有效节约各种资源，从而实现对工程成本的有效控制；另一方面，施工现场杂乱无章，各种材料用具乱堆乱放，以及施工现场人员的配置混乱，将严重阻碍建筑工程土建施工的进展，甚至引发安全事故造成经济损失，有效的土建施工现场管理将大大减少这些情况的发生，保证施工作业的正常展开，并提升企业的外部形象，从而为项目施工水平的提高和企业的可持续发展奠定基础。

2 现代化土木工程施工管理存在的问题2.1、施工管理安全的意识薄弱建设项目是一个高风险的行业，“安全生产”应是企业运作的前提，但经常在土木工程的施工过程中，有关部门和管理人员不能将这一想法放在第一位，导致许多建筑工人的安全意识，不采取安全防护措施，没有充分认识到安全生产的重要性。本文重点对安全性和工作效率，没有考虑到工作环境太多，留下许多隐患的民用建筑施工过程。

2.2、施工进度问题保证施工进度按照科学的规划进行，有利于规范一系列的土木工程施工、检查、调查等活动，我国很多的土木工程建设施工中都普遍存在着总包和分包的现象，很难对施工进度有统一的要求，往往各个分包单位的施工进度相差很多。建筑工程往往都是在施工组织设计中就有着科学合理的进度控制规划与计算。在土木工程施工的过程中由于很多分包项目的分包比较简单，在合同中对施工进度的规定都比较模糊，而及时做出了明确的合同规定，很多规模较小的分包公司也没有延误赔偿的概念。造成了在实际的土木工程施工过程中，很多小的分包项目不能按时完工，使得土建工程的整体施工不能按照预定的时间完成，影响了工程的交付使用，增加了土建工程的施工成本，严重影响了土建工程的投资效益。 2.3 施工成本管理不合理土木工程的施工造价对施工单位和投资者的利益都有直接的影响，所以，在土木工程项目的施工管理过程，尤其要重视工程施工的成本管理。可是，现在有很多的施工方为追求更高的经济利益，经常会使用一些违法的行径来减少材料的成本，导致减慢了工程施工进度，还降低了工程的质量。有些施工单位对工程质量、工程造价、工程进度三者的关系并没有重视，三者出现了矛盾。我国项目成本管理的实践效果并不理想，有很多工程项目直接越过成本管理环节，不进行成本预测和计划；还有些项目成本计划和实施“两面派”，没有依据成本计划进行成本控制或不按照质量要求进行项目工程，无法依据成本计划进行成本控制，使成本管理变成形式化。

2.4、不注重施工质量管理在土木工程施工过程中，施工材料是关键，施工材料质量的好坏直接影响土木工程质量的高低，所以建筑施工企业必须重视起施工材料的采购。在采购过程中，绝对不能为了降低企业的施工成本，而不负责任地选择劣质、不合格的材料，不然会影响到土木工程整体的质量，甚至会给施工企业和广大群众带来沉重的施工安全事故，造成人员伤亡和财产损失。施工人员缺乏质量意识，业务素质提高不上去，也是造成土木工程施工质量的重要原因之一。施工企业必须紧迫地采取强有力的措施提高施工人员的质量意识，抓好土木工程的施工质量管理，提高施工质量的管理水平。

2.5、环境公害问题当今的社会，随着人们观念的不断提高，日益重视环境保护问题。 而土建施工对环境有着极大的影响，施工过程中必然会带来诸如有害气体、粉尘、噪声、杂乱的施工现场、废弃物、高空坠落物等。产生的这些环境问题将会给城市居民造成很大程度上的心理和生理上的伤害。因此，必须认清土建工程施工过程中的环境问题。但很多企业在土建工程施工阶段，对环境公害问题缺乏足够的认识，对于这一问题往往都比较忽视，缺少专门的环境公害问题的管理规则。

3 加强现代化土木工程施工管理的对策3,1、积极推行土木工程施工管理责任制土木工程施工的组织管理必须要严谨，推行和使用土木工程管理责任制。土木工程管理中使用责任制，可以有效的避免人为原因对工程产生影响。随着经济水平的提高，土木工程的规模也越来越大，从而出现种类繁多的工程项目，增加了合同和施工管理难度，因此实行项目管理责任制，可以有效的避免出现管理层面的死角，本质就是把各个项目管理切实落实到各个单位和个人身上，都为各自的工程项目担负起责任，在各个项目的具体分工上，必须要严谨紧密，优化其生产模式，在管理层次上改革过去的金字塔式。管理责任制是否切实落实，会影响到对项目管理效果，就要求单位和个人必须要各尽其责，而项目经理进行管理的时候必须要在授权所允许的范围内，工程项目在实施的时候可以协调有序的进行。

3.2、加强进度控制的管理措施建设工程进度的控制，不仅能够确保工程建设项目按预定的时间交付使用，及时发挥投资效益，而且有益于维持国家良好的经济秩序。

建设工程进度控制的重点是要建立起实际有效的进度计划，而进度计划必须对所以的施工项目都做出明确的规定，而对于施工的分包单位也必须签订进度合同，对延误工期做出硬性的赔偿控制。另外，在招投标的时期就要对工程施工进度问题做出明确地规定，以保证从施工源头就对进度控制做出要求。同时，也可以利用信息技术，在进度控制中的应用。虽然信息技术对进度控制而言只是一种管理手段，但它的应用有利于提高进度信息处理的效率、有利于提高进度信息的透明度、有利于促进进度信息的交流和项目各参与方的协同工作。 3.3 加强土木工程成本管理目前土木工程企业越来越多，市场竞争压力也逐渐体现出来，所以现在土木工程的施工企业需要使用科学合理的成本管理理念来降低和调控成本。施工管理部门应首先根据土木施工项目的实际情况，对施工成本进行严格控制，设置合理的成本管理体系，使企业的利润可以提高。

3.4、加大工程项目质量控制力度，确保企业可持续发展企业要在外界树立持久而良好的信誉，就必须保证每个工程项目的质量。质量才是施工单位长远发展的保障，施工单位要通过严格的管理流程控制好土木工程的质量，同时要加强基层工作者、管理文员等的培训教育，再结合工程物资的规范管理共同作用于施工的全过程，从根本上加大质量监控力度。具体措施如下：（1）在严格遵循国家有关法律法规的前提下，制定一系列管理制度，将质量问题责任落实到个人，从上至下规范化统一管理，创设良好的氛围，让人人都以质量保证为先，树立高度的工作责任感；（2）要加强培训施工人员，加强他们的工作素质，只有提高了施工人员的基本素质，才能从根本上保证在工程的高质量，所以对于施工单位来说，工作人员培训教育工作应当坚持进行，特别是要以理论辅助知识教育以及安全意识、质量至上观念、主人翁意识的培养为（下转第435 页）作者简介：王雷（1977.12－），男，中共党员，工程师，二级建造师，职务项目副经理。毕业于陕西煤炭工业学校工民建专业,后取学历西安科技大学土木工程本科。2000 年7 月参加工作，从事技术管理工作15 年，现工作于陕西煤业化工建设集团有限公司韩城分公司。

第一作者简介：郭道华（1964.10－），男，中共党员，工程师，二级建造师，职务项目副经理。1985 年10 月参加工作，1990 年7 月毕业于辽宁阜新煤炭工业学校工民建专业。从事技术管理工作30 年，现工作于陕西煤业化工建设集团有限公司韩城分公司。