1.隧道工程衬砌裂缝类型

隧道衬砌混凝土施工出现裂缝是一种常见的质量通病,主要裂缝类型有温度裂缝、干缩裂缝、施工裂缝、荷载变形裂缝。

1.1温度裂缝

随着水泥的加入，它所释放的热量使得混凝土的内部和表面之间的温度梯度发生变化，这种变化导致了应力的增加，如果这种应力超出了混凝土的承载力，则可能导致温度裂缝的形成。这种情况通常发生在隧道的入口和出入口，尤其是冬季的施工期间，由于日间和白天的温度变化。

1.2干缩裂缝

当水泥经历了硬化阶段时，由于它的水分会逐渐流失，造成混凝土的干燥和变形。这种情况会受到周边结构的限制，并会对混凝土施加较大的压力，如果这种压力超过了它的抗压能力，就会造成干缩裂缝。

1.3荷载变形裂缝

一般是因为二衬混凝土在进行基础浇筑时，基岩的整洁性未得到保证，致使混凝土直接在基底有杂物的基础上或松软的地基上进行浇筑，从而基底发生不均匀沉降；或者是由于模板的刚度不足、过早脱模、脱模过程受到外界人为或机械冲击等原因产生变形裂缝。

1.4施工裂缝

由于输送泵故障、停电等原因，二衬浇筑的中断时间明显增加，甚至超出混凝土初凝时间。另外，混凝土在进行浇筑过程中，若没有对既有混凝土基础表面实施凿毛处理，或未及时进行清洗等,均有可能导致此类裂缝出现。

2.研究铁路隧道衬砌病害的成因，以期找出解决方案。

2.1设计方面产生病害的成因

对于铁路隧道的建造而言，设计工作至关重要，它可以帮助我们更好地控制和管理整个项目的进度，确保项目的安全、有效、经济。只有通过精心的规划和严格的检查，才能够确保项目的高效实施，避免出现各类衬砌问题。在施工过程中，为了保证施工的安全和可靠，设计单位应当在设计工作前期仔细调查和研究当地的地质条件，以便更好的识别和评估当地的环境状况，并且根据调查的信息，合理的划定施工范围，以保证施工的安全和可靠。同时，应当严格按照规定的标准，认真的完成施工任务，以保证施工的顺利完成，避免出现施工中的安全隐患。由于采用的隧道混凝土的设计标号过低，导致其耐腐蚀性不足，从而在施工完毕之后出现渗漏、衬砌受损等问题，这不仅极大地降低了施工效率，也缩短了隧道的服役寿命。

2.2施工技术方面产生病害的成因

施工技术方面存在问题同样也可能直接对铁路隧道衬砌的质量产生影响，质量控制的关键就在于如何选择科学合理的施工方法。若施工方式选择不正确，那么各种衬砌病害的发生就难以避免。为了确保建设项目的顺利进行，必须仔细研究各种影响其成功的因素，包括但不限于：施工设备的种类、操作技巧、施工水平以及其他可能影响项目成功的外部条件。特别是对于进行支撑和抗震的项目，必须仔细挑选符合要求的设备、设计的抗震措施以及其他必须满足安全和可靠性的设备，以确保项目的顺利完成，避免可能的质量问题。由于水的渗透，使得周边的岩层变得脆弱，从而造成压缩和拉伸，从而使得衬砌的结构失去平衡，最终导致衬砌的断裂。

混凝土浇筑未能严格按照规范要求定时进行洒水养护、养护周期不足、隧道贯通后洞内穿堂风过大均可能导致新浇筑混凝土表面出现裂纹。混凝土浇筑过程中作业质量卡控不严,混凝土私自加水导致混凝土水灰比发生变化等原因容易造成隧道衬砌裂纹的出现。拆模工作不慎，外力撞击也容易出现裂纹。

2.3养护方面产生病害的成因

在隧道工程竣工后，为确保其具备良好的使用状态，需高度重视养护工作，但是相关隧道管理部门常疏于养护工作的管理，未能定期进行维修与养护工作，隧道衬砌裂缝及漏水现象可能就会因此产生。

2.4人为因素产生病害的成因

铁路隧道衬砌病害发生的重要原因之一是人为活动是导致，特别是大规模的开挖和非法建设，会使隧道受到超过其承载能力的剧烈荷载，从而导致衬砌结构的严重损坏。

2.5运营方面产生病害的成因

列车在运行过程中振动现象是不可避免的，并且有效振动的产生还较为频繁，同时也会排出很多的烟气，这就可能发生衬砌侵蚀现象，出现衬砌裂缝和漏水，严重影响支护结构的整体强度，无法有效保障砌结构的质量和隧道使用寿命。

3. 治理隧道衬砌裂缝的应对措施

3.1隧道衬砌裂缝治理方法

3.1.1裂缝宽度小于0.2mm的隧道斜向、环向、纵向裂缝病害，可采用扩缝封闭的施工工艺治理：

(1)将裂缝附近表面的粉尘、污垢清除打磨，并预先补平孔洞和裂缝，再次除去粉尘；

(2)沿着裂缝方向刻出宽1cm 、深1.5cm的槽；

(3)按1∶1比例配制裂缝封闭胶；

(4)将配好的裂缝封闭胶压涂入槽内，并进行封闭。

(5)封闭后外观进行打磨处理，打磨后涂刷或喷涂防水涂料，确保开槽部位与主题混凝土外观颜色相近。

3.1.2裂缝宽度大于0.2mm 且小于2mm 的隧道斜向、环向、纵向裂缝病害，经组织专家论证，裂缝对结构安全无影响的，可采用压力注环氧树脂的施工工艺治理:

(1)施工工艺流程：施工准备→注浆孔位放样→钻孔→安装注浆针管→封缝→拌浆→注浆→封孔→表面修整。

(2)施工准备:灌浆作业所需人员到位，灌注机试运转正常，灌浆材料准备到位，现场施工用水、用电正常，脚手架准备到位。

（3）注浆孔位放样：根据现场的裂纹情况，技术人员应当精确地按照30-40cm（均匀布置）的间距，精细地绘制出注浆孔的位置。

（4）钻孔：采用冲击电钻钻孔，孔径ф14mm，孔深10cm。

（5）安装注浆针管：在钻孔清理完毕后，将注浆针管精确地安装到位，针管长度为10cm，安装时外露为2cm，以确保与注浆设备之间的有效联系。

（6）封缝：对已钻孔并安装注浆针管的裂纹，首先要彻底清除裂纹表面的灰尘、浮浆和松动的土壤，然后用湿布酒醮精查实干净裂纹两侧50mm内的区域，再把洞口处的水分抹去并修正不平整部位，确保洞口处的完全干燥，最终采取快干封缝胶进行封口，以确保洞口处密闭，同时也要在洞口周边的注浆处加固，以避免渗漏。

(7)拌浆:注浆材料严格按出厂说明配制，并经试验确定配合比。将环氧树脂、二丁脂、二甲笨按比例掺量，放置在一个溶器内，在15~32℃条件下采用手提式搅拌器，搅拌3分钟。在使用时加入乙二胺，边加入边搅拌，搅拌至材料全部浸润即完成。由于本标段目前裂纹宽度均在2mm以下，通过调配乙二胺，调整树脂粘度小于300mPa.s。配置量以在一小时内用完为宜。冬期施工期间需采取保温措施或选择中午温度较高时施工，保证环境温度大于15℃。

(8)注浆：采用Y-9999型高压灌注机,按由低处向高处的次序灌注，灌注压强不超过0.3MPa。待下个注浆孔出浆均匀时，关闭灌注开关,停止本孔注浆。

（9）封孔：完成注浆之后，应当彻底清洁注浆区域。待浆料完全凝固，将其外露的注浆口切断。

（10）表面修整：在注浆完成之后，为了消除色差，我们将使用聚合物水泥浆进行修补，并在实验室进行试验，确保没有任何色差后再进行施工。

(11)检测方法

对每条裂纹进行数据分析,将裂纹理论注浆量与实际注浆量进行对比，分析注浆饱满度及充填情况。灌注材料固化7d后，检查充填情况，浆体饱满度不应小于90%。取芯孔应采用强度等级比原衬砌混凝土强度提高一级的细石混凝土填实。

(12)某隧道裂纹排查,发现拱墙中间部位存在一处环向裂纹,环向裂纹由矮边墙向上长度1m，裂纹发展稳定后观测宽度0.3mm，根据隧道裂纹专项处理方案采用注浆法处理。

①由技术人员沿裂纹间距30~50cm画出注浆孔位置；

②采用冲击电钻钻孔,孔径ф13~15mm,孔深10cm。

③在钻孔完成并进行清洁之后，应将注浆针管安装在位置上，注浆针管长为10cm，并且要保持2cm的外露，以便于与注浆设备相连。

④在已经钻孔并安装了注浆针管的裂纹上，应当彻底清除表面的灰尘、浮浆和松散层，并且在裂纹两侧50mm范围内彻底擦拭，确保其完全干燥，然后将其修整至光滑，最后使用封缝胶进行封闭。

⑤使用特殊的注浆机，从低处开始，逐步向高处注入，注浆压力不超过0.3MPa，EP的粘度在300~500 MPa.s之间。

⑥完成注浆之后，应当彻底清理注浆区域，切断外露的注浆嘴，并使用聚合物水泥浆来修补颜色不一致的地方。

⑦一周后对裂纹部位进行了取芯验证,裂纹内部环氧树脂材料填充饱满。

3.1.3针对裂缝宽度大于2mm的隧道斜向、环向、纵向裂缝，同样需要进行隧道安全性专家评审，当确定不会影响隧道结构安全的情况下，才可采用压力注环氧树脂的施工工艺进行裂缝修复；若是对隧道结构安全会造成影响，则需结合专家意见进一步论证修复方案，确保隧道的结构安全。

3.1.4隧道裂纹处理前要针对裂纹进行持续观察，确保裂纹变化稳定后制定专项整治方案进行处理。在二衬裂纹处理之前，必须仔细核对、检验和复查钻孔资料，确保其准确性。如果发现实际情况与原始资料存在差异，应当立即进行复查，以便更好地识别裂纹类型。

3.2隧道二衬混凝土裂缝的预防方法

为有效预防隧道二衬混凝土裂缝，必须做好以下几项管控措施:

（1）通过改进隧道爆破技术，精确控制炸药的使用量，有效抑制爆破对隧道围岩产生的冲击，从而减轻外力对二衬混凝土的不利影响；

(2)应将隧道二衬混凝土施工严格控制在围岩及初期支护稳定后；

(3)应加强混凝土配合比控制，选用良好的骨料级配,严控水灰比、砂率和水泥用量，加强混凝土的振捣；

(4)及时洒水养护二衬混凝土，采取必要的措施严格控制混凝土温度，防止混凝土温度急剧变化。

4.结束语

综上，隧道衬砌裂缝是隧道常见的病害，是影响隧道结构稳定性的主要因素之一。坚持遵循“预防为主，防治结合，综合治理”的原则，配合科学的施工工艺和优质的施工材料进行合理化施工工程把控，就能够将衬砌裂缝控制在规范允许的范围内，从而有效降低衬砌裂缝对隧道整体结构稳定性的影响。本文通过分析铁路隧道衬砌裂缝产生的主要成因，并结合相关工程实例论述具体隧道衬砌裂缝治理与预防方法，为隧道衬砌裂缝治理提供了相应的参考。

参考文献：

[1]黄波，邓德华，元强等.西南地区铁路隧道衬砌病害分析[J].铁道建筑，2010(5)

[2]李永才.铁路隧道衬砌病害整治若干问题的研究[J].长沙铁道学院学报(社会科学版)，2016(1)

[3]李恒.地质雷达在铁路隧道衬砌病害探查中的应用[J].工程地球物理学报，2014(4)