随着交通工程建设如火如荼的开展，越来越多的隧道工程投入建设和运营，推动了隧道工程施工技术的发展成熟。在隧道工程建设过程中，衬砌后期裂缝的预防与处理是最受重视的问题之一，必须采取积极措施消除衬砌裂缝的不良影响，保证隧道施工质量与运营安全。然而由于隧道工程面临的环境不同，采用的工艺技术有一定差异，如何采用适合的处理施工技术成为关键问题。
1.隧道衬砌裂缝的类型与成因
1.1衬砌裂缝的分类
根据裂缝产生机理可以分为张拉裂缝、剪切裂缝、收缩裂缝等，不同受力机理作用下产生的裂缝有着各自的特征。张拉裂缝是受到拉应力作用形成的，显著特征包括拱腰处裂缝破坏明显、裂缝呈锯齿状破口，很少有错位现象，且裂损严重情况下会出现混凝土衬砌脱落的现象；剪切裂缝是受到围岩推力形成的，一般情况下裂缝张口较小、有错台和滑移现象；扭弯裂缝是受围岩扭弯变形或墙基不均匀下降引起的，同样张口较小且一般不呈锯齿状，多为斜向裂缝；压剪裂缝是外压应力过大引起的，裂缝呈尖劈状，有明显错台现象；收缩裂缝是混凝土硬化过程中形成的，一般情况下裂缝深度较浅，多位于环向施工缝上，对隧道结构的影响相对较小；冻融裂缝是混凝土水分交替反复冻融引起的，常见于冻土层，裂缝程度随温度变化，衬砌表层有开裂、脱空现象。
1.2裂缝形成原因
裂缝的形成原因多种多样，既有外部环境的原因，也有设计、施工、管养等方面的原因。
从环境因素层面来看，温度、湿度、外力等因素均会对隧道衬砌裂缝的产生造成影响。温度因素包括高低温、冻结等现象，以及混凝土自身的水化热作用，温度是引起衬砌裂缝的重要原因，混凝土内外温差达到7℃就可能产生温度裂缝；湿度因素会引起干缩应力，高水压下的隧道衬砌混凝土会受到渗透变形产生开裂，地下水会加剧衬砌裂损情况，尤其是侵蚀性地下水会造成衬砌开裂、剥落等问题；外力的作用也需要重视，爆破开挖或地质灾害都可能引起隧道衬砌开裂，地震等地质灾害还会造成不可逆的伤害。
从设计因素层面来看，设计不规范、不准确可能引起衬砌裂缝的出现，设计问题引起的裂缝约占5%。这主要是设计单位缺乏相关经验或专业能力，没有深入现场进行详细勘察，对工程地质等情况缺乏准确掌握，导致设计质量低下。
从施工因素层面来看，材料或配合比不符合要求、施工操作不规范是引起衬砌裂缝的最主要原因，材料方面原因造成的裂缝占比在15%左右，而施工不规范引起的裂缝高达80%。在材料方面，选用的材料质量不达标或不合理，如外加剂选用不合理、用量不当会影响混凝土质量，增加衬砌后期裂缝的概率；在施工方面，如果未能严格按照工艺规范进行操作，导致支护不及时、回填不密实等情况，会产生质量缺陷，最终导致衬砌裂缝等问题的发生。
2.隧道衬砌裂缝的检测与处理方法
2.1衬砌裂缝检测方法
隧道衬砌裂缝检测可以及时发现裂损现象，为裂缝处理提供可靠依据。裂缝检测主要有传统检测法和无损检测法两类，传统检测法主要依靠人工肉眼检测和人工仪器检测，这种检测方法效率低、精度差，已经逐渐被无损检测法取代。无损检测法包括地质雷达探测、激光扫描检测、摄像测量检测等众多检测技术，地质雷达探测利用高频电磁波探测裂缝宽度，具有效率高、精度高、抗干扰性强等优点；超声波检测通过观察反射波形来判断裂缝位置和深度，具有精度高、速度快、成本低等优势，但对操作人员的专业能力要求较高，面对粗糙和不规则材料时误差较大；激光扫描检测通过观测光强损耗、变化来检测裂缝宽度和深度，速度快，缺点在于成本较高和精度较低；微波检测利用微波的穿透特性来检测裂缝和孔隙，具有效率高、成本低等优点，但可能造成微波辐射污染，要做好人员安全防护；摄像测量检测对捕获的图形进行图像处理来检测衬砌裂缝，操作简单，但数据处理繁琐，且对图像清晰度有较高要求。
2.2衬砌后期裂缝处理方法
如果隧道衬砌后期裂缝数量多、宽度大，隧道结构严重受损，这种情况下要采用局部凿除、拆换等处理方式，处理施工中确保临时支护充分和拆除范围可控，尽量降低拆除方式对隧道结构的扰动影响。后期裂缝位置不适用大型机械且工作量较小时，可采用人工与机械配合的方式；对于受损严重区段，可采用液压隧道切割拆除方式；对于衬砌结构无法正常使用的情况，可采用爆破拆除重建方式进行一次根治，要注意控制爆破飞石下落位置，保证人员行车安全，避免对光缆、电缆等设施造成损害。
通常情况下，隧道衬砌后期裂缝并不会导致隧道结构功能失效，无需采用拆除修复的方式，锚固注浆、钢带加固等加固修复方式的运用更加常见。通过锚固注浆等方式对衬砌结构进行加固处理，提高隧道结构承载力与耐久性，确保隧道工程施工质量满足设计要求。对于较为稳定的微裂缝，由于不会对隧道结构产生严重影响，一般采用表面修补法。碳纤维布、环氧树脂等材料可以对微裂缝进行修补，增强衬砌结构强度和抗冻融性能。
3.隧道衬砌后期裂缝处理施工的案例分析
3.1案例概述
某隧道衬砌裂缝位于二衬边墙右侧，纵向裂缝连续，宽0.25mm到0.75mm。裂缝发生区域为Ⅲ级围岩，Ⅲc型复合式衬砌，二衬为40cm素混凝土，埋深80m。
发现裂缝后，核查裂缝段地质情况、施工记录等资料，对二衬及仰拱混凝土强度钻芯取样，对裂缝区域围岩钻孔取样。
3.2裂缝形成原因
调查结果表明施工过程和取样检测结果满足设计要求，排除因施工问题引起裂缝的可能；裂缝埋深80m，基本排除隧道偏压引起裂缝的可能。地质钻孔取样检测结果表明围岩为钙质页岩，软化系数50%，位于向斜核部，隧道施工期间围岩应力未充分释放。综合分析认为是单侧围岩受软岩微膨胀应力和向斜地质构造应力作用，挤压衬砌边墙形成后期裂缝。
3.3裂缝处理施工技术
经过长时间观察裂缝无进一步发展，裂缝区域未出现沉降、位移现象，结构计算结果表明隧道结构安全，隧道结构稳定性较好。考虑到隧道运营安全与稳定需要，对裂缝段仰拱进行隧底注浆加固，对二衬裂缝砂浆锚杆加固处理。
仰拱注浆加固采用50mm注浆孔，深至底面40cm以上，注浆孔纵向间距1.5m。采用水灰比0.8:1硫铝酸盐水泥，初始注浆压力不大于0.05MPa。由仰拱中心向两侧注浆，以相邻注浆孔返浆为单孔结束标准。
二衬裂缝区采用锚杆加固处理方式，锚杆使用精轧螺纹钢，在裂缝两侧布置钻梅花形锚杆孔，钻完后清理锚杆孔，注入水泥砂浆后插入锚杆，砂浆强度达标后安装垫板、螺母。锚杆施工完毕后封闭裂缝，刷洗裂缝两边衬砌表面贴胶带，刮涂快干型封缝胶，固化后除掉胶带，安设灌浆嘴灌注环氧树脂，固化后拆除灌浆嘴，对表面封缝胶进行清理，沿裂缝走向涂布水泥基渗透结晶型防水涂料。
结语：
隧道衬砌裂缝的形成无法从根本上避免，裂缝本身是可以接受的混凝土材料特征，但需要将裂缝控制在允许范围内，避免裂缝程度过大危害隧道结构质量安全。在隧道衬砌后期裂缝的处理过程中，需要遵照因地制宜、节约成本和降低影响的原则，针对不同位置、类型和程度的后期裂缝采用最适合的处理施工技术，确保处理后隧道结构满足使用功能和安全需求。
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