隧道衬砌混凝土裂缝原因分析
一.裂缝的类型
1.干缩裂缝
混凝土在硬化过程中，水分逐渐蒸发，使水泥浆体中的凝胶干燥收缩变形。由于围岩和模板的约束，变形产生应力，当应力值超过混凝土的抗拉强度时，就会出现收缩裂缝。收缩裂缝多为表面裂缝，趋势不规则。影响混凝土收缩裂缝的主要因素有:水泥品种、水泥用量、水灰比、骨料粒径级配、外加剂品种和用量。
2.温度裂缝
水泥水化过程中产生大量热量，在混凝土内部和表面形成温度梯度，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。温度裂缝一般冬季较宽，夏季较窄。主要因素是二次衬砌混凝土的厚度和水泥的品种和用量。
3.负载变形裂缝
仰拱和边墙基础虚渣不清理，混凝土浇筑后，基础不均匀沉降，模板台车或堵头板不固定，混凝土过早脱模时受到较大外力打击。荷载变形裂缝在隧道衬砌混凝土病害中的比例逐年增加。
4.施工缝
施工过程中，由于停电、机械故障等原因，混凝土浇筑中断或停电时间超过混凝土初凝时间。浇筑混凝土时，原混凝土表面未凿除或处理不彻底，导致新老混凝土结合处出现裂缝。
二、裂缝形成的原因
1.设计粗糙？施工、监理单位的工作随意性大。
由于种种原因，勘察设计单位无法深入开展地质勘探，隧道围岩分类评价和结构设计缺乏科学依据，具有一定的盲目性。个别施工单位限于自身管理和专业技术水平不足，随意变更设计。少数项目由业主内部人员进行监理，监理工作失去了独立性。但是，随着建筑市场的规范化，这些问题将逐步得到解决。
2.施工工艺现场操作不规范。
①由于隧道开挖成型不良，衬砌混凝土厚度严重不均匀。欠挖和超挖支护侵入衬砌限界，导致衬砌混凝土厚度不足，个别隧道衬砌混凝土背后存在脱空现象。
②未开展监控量测工作，仅凭经验确定二次衬砌施工时间，安全可靠性差，导致二次衬砌超过设计荷载，承受围岩压力。
(3)混凝土生产中原材料计量误差较大，特别是外加剂的随意添加，施工用水量没有根据砂石实际含水率及时调整，导致混凝土水灰比增大，混凝土运输和泵送中加水现象也比较普遍。
(4)采用整体钢模板台车施工，浇筑时混凝土振捣不到位或漏振，造成混凝土密实度不均。
⑤盲目追求施工进度，过早的脱模时间，不完善的养护条件，使混凝土过早的承受荷载，破坏混凝土的内应力结构。
⑥夏季施工时，砂石露天堆放，无降温措施，混凝土入模时温度过高；冬季施工保温措施不力。
3.原材料质量差，配合比设计不合理。
水泥品种选择不当，稳定性不够，不同批次水泥混合，碎石与砂匹配性差，含泥量过大，碎石中石粉含量大，针片状过多，影响水泥与骨料结合。在配合比设计中，忽略了增加水泥用量对混凝土质量的影响，错误地认为水泥用量越多，混凝土强度越高。另外，外加剂和添加剂的选择如果缺乏专业技术人员的指导，往往达不到预期的效果。
三。混凝土裂缝的处理
1.细微的裂缝
隧道衬砌混凝土表面常出现一些小裂缝，这些裂缝是稳定的，一般能自愈，不影响结构的使用和耐久性。从美观角度考虑，可先将裂缝表面清理干净，再刷两三遍环氧树脂浆，最后用刮料和色料对混凝土表面进行处理，使其颜色与周围衬砌混凝土颜色一致。
2.穿裂
贯穿裂缝是有害的，因此必须采取有效的处理方法。沿裂缝方向凿一个宽5cm、深3cm的V型槽|源|考|大|一级建造师|在槽内每隔0.5m钻一个孔，孔深为衬砌厚度的1/2或2/3，一般不小于15cm，不允许穿透衬砌，防止漏浆。用清水冲洗槽内杂物和灰尘，将直径￠10的灌浆管插入孔内，用环氧水泥砂浆锚固，并用灰刀将砂浆压实抹平。环氧砂浆、环氧树脂的比例？水泥？纱线？乙二胺二丁酯= 1？1.6?3.2?0.1?0.12。其中乙二胺是固化剂，二丁酯是稀释剂。在环氧树脂砂浆有一定强度后，在0.1.5 MPa ~ 0.2 MPa的压力下压制水泥-水玻璃浆液或环氧树脂浆液。灌浆后，以0.2MPa的压力压水检查灌浆效果，裂缝表面用刮料和着色材料处理。
3.密集的裂缝
衬砌背后有孔洞或因衬砌厚度不足造成的密集裂缝，必须进行防水和地面加固。沿裂缝两侧每隔1.2m ~ 1.5m布设交错点，用气动凿岩机钻取10cm× 10cm深5cm的局部沟槽，孔深3m。安装WDT25中空注浆锚杆，注入水泥砂浆，水灰比为1？1?施工时，灌浆应自上而下逐层进行，灌浆压力为0.4 MPa ~ 0.6 MPa。灌浆结束后，钻一个新孔，在0.6 MPa ~ 1.0 MPa压力下压纯水泥浆，检查灌浆效果。当达到规定压力不能压入时，则认为灌浆已满。灌浆24小时后，安装锚垫板，用环氧砂浆抹方槽，表面用刮料和着色材料处理。
四、如何防止混凝土裂缝
1.提高设计精度；加强项目前期的地质工作；为设计提供详细的工程地质和水文地质勘探资料；提高设计质量。
2.把好材料关，严把原材料质量关。
①水泥:施工现场多采用普通硅酸盐水泥，但应尽量减少单位水泥用量。不同品牌、规格、批次的水泥不能混用。
(2)碎石:严格按照混凝土配合比设计规范选择碎石标准，严格控制碎石的含泥量和针状含量。
③砂:采用匹配良好的中砂，细度模数为2.3 ~ 3.0，粒径小于0.315mm的颗粒比例为15 ~ 20%，含泥量严格控制在3%以内，以利于混凝土的运输和浇筑。
④水:选择饮用水。使用其他水时，应按国家现行标准执行，PH值应大于4。水灰比越大，混凝土的干燥收缩越大。严格控制泵送混凝土的用水量是减少裂缝的主要措施之一。施工时水灰比一般控制在0.45-0.55之间，坍落度控制在(12±2)cm之间。
⑤外加剂:高效减水剂能有效减少用水量，降低水化热，延缓水化热的释放速度，从而减少温度裂缝。但外加剂掺量过多会引起混凝土的膨胀和开裂，所以施工时必须慎重选择外加剂的品种和掺量。
3.严格控制混凝土施工工艺。
①控制爆破参数，提高爆破水平，加强隧道开挖断面尺寸的检测能力，严格控制超挖和欠挖，为衬砌施工创造良好的环境和条件。
(2)二次衬砌的施工时间应在围岩和初期支护变形基本稳定后进行。当围岩变形较大，流变特征明显，需要提前进行二次衬砌时，必须加强初期支护或衬砌结构。
③混凝土的搅拌
严格按照分级标准计算各种材料的用量，并定期对计量装置进行校验。加强对骨料含水量的检测，及时调整混合料的用水量。确保混凝土的和易性。
④混凝土浇筑
禁止在运输和运输过程中向混凝土中加水。适当放慢浇筑速度，分层对称浇筑两侧边墙，直至墙拱结合处停止1h ~ 1.5h，待边墙混凝土下沉稳定后再浇筑拱混凝土。
浇筑过程中应及时振捣，以提高混凝土的密实度和均匀性，减少内部微裂缝和气孔，增强混凝土的抗裂性。
⑤混凝土的脱模和养护
混凝土拆模的强度必须满足设计和规范要求。严禁为了赶工期或提高模板周转而提前拆模。拆除模板时，注意|来源|测试|保护混凝土。模板拆除后，应及时养护。而传统的洒水养护方式不仅增加了隧道内文明施工的难度，而且洒水不均匀，使得混凝土早期强度得不到保证。因此，建议喷洒混凝土养护液进行养护。