張國華，游元明，林文修，李志坤

（1中鐵重慶地鐵建設(shè)指揮部 重慶 401120；2重慶市建筑科學研究院 重慶 400016）

0 前言

地鐵工程屬大體積地下工程，技術(shù)復雜，投資巨大，是百年大計，混凝土除強度等級應滿足設(shè)計要求外，還必須考慮混凝土結(jié)構(gòu)抗開裂性與耐久性。隧道襯砌混凝土對隧道周邊圍巖起到一定的穩(wěn)定和支護作用，同時也起到防水和美觀功能。重慶市是典型的山地城市，地形高低不平，參差錯落，地鐵線路更復雜，施工技術(shù)難度更大。本文針對重慶市已通車的地鐵1號線較場口至小什字段、3號線嘉州路至紅旗河溝段、6號線高義口至悅來段的隧道襯砌混凝土開裂情況進行了調(diào)研，并對裂縫型式、寬度、深度進行了檢測分類，進而分析了裂縫的產(chǎn)生原因。

1 重慶地鐵隧道襯砌混凝土開裂現(xiàn)狀調(diào)查

1.1 軌道交通6號線高義口至悅來段

圖1 6號線高義口-悅來段（約3.5km）

軌道交通6號線高義口至悅來段隧道全長約3.5km，屬于6號線國博支線禮嘉-悅來段，見圖1。該段地鐵于2013年5月15日開通運營，調(diào)研時混凝土齡期在5年左右。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，該段隧道地下水豐富，多處滲漏明顯。可根據(jù)裂縫與隧道軸向相互關(guān)系分為縱向裂縫、環(huán)向裂縫與斜向裂縫，見圖2-圖4。隧道襯砌混凝土沿軸向約20m設(shè)一收縮縫，裂縫分布具有一定規(guī)律性：

圖2 縱向裂縫

圖3 環(huán)向裂縫

圖4 斜向裂縫

（1）縱向裂縫基本與隧道軸線平行，裂縫隨機出現(xiàn)，位置大體在距隧道底部1.5～2.5m范圍內(nèi)，裂縫寬度0.5～3.0mm，以0.5～1.5mm居多，長度在3～20m不等，該類裂縫表面大部分未發(fā)現(xiàn)滲水痕跡。

（2）環(huán)向裂縫與隧道軸向垂直，出現(xiàn)在相鄰兩條收縮縫中間位置，裂縫寬度0.2～2.0mm，向下延伸至隧道底部，向上延伸至隧道側(cè)墻與隧道頂交界處，大多數(shù)此類裂縫表面未見明顯滲水現(xiàn)象。

（3）斜向裂縫與隧道軸線成一定夾角，方向隨機，一般出現(xiàn)在收縮縫與環(huán)向裂縫之間，裂縫寬度0.3～2.5mm，向下延伸至隧道底部，向上延伸至隧道側(cè)墻與隧道頂交界處，此類裂縫表面一般有滲水痕跡。

調(diào)查中還發(fā)現(xiàn)，隧道收縮縫處滲水明顯，水量大時有明水流出，表面附著有明顯的析出物，見圖5。經(jīng)取樣檢測，該析出物質(zhì)呈堿性，以Ca(OH)2、CaCO3為主。收縮縫延伸至隧道頂部，表面仍有明顯滲水痕跡，見圖6。

圖5 隧道滲水與析出物

圖6 隧道頂部收縮縫與滲水

1.2 軌道交通3號線嘉州路-紅旗河溝段

軌道交通3號線嘉州路-紅旗河溝段隧道長約1.2km，見圖7。2011年9月29日開通運營，調(diào)研時混凝土齡期在5～10年。

圖7 軌道交通3號線嘉州路-紅旗河溝段

該區(qū)域內(nèi)無滲水現(xiàn)象，隧道內(nèi)干燥，無明水，縱向、環(huán)向、斜向三種形態(tài)裂縫均有，見圖8-圖10，從粘貼的玻璃片觀察，裂縫均有繼續(xù)發(fā)展的趨勢。具體性狀如下：

圖8 縱向裂縫

圖9 環(huán)向裂縫

圖10 斜向裂縫

（1）縱向裂縫隨機出現(xiàn)，位置大體在距隧道底部1.5～2.5m范圍內(nèi)，裂縫寬度0.3～1.0mm，長度在1～10m不等，裂縫表面干燥，無滲水痕跡。

（2）環(huán)向裂縫出現(xiàn)在相鄰兩條收縮縫中間位置，裂縫寬度0.1～1.5mm，向下延伸至隧道底部，向上延伸至隧道側(cè)墻與隧道頂交界處，裂縫表面干燥，無滲水痕跡。

（3）斜向裂縫方向隨機，一般出現(xiàn)在收縮縫與環(huán)向裂縫之間，裂縫寬度0.4～2.0mm，向下延伸至隧道底部，向上延伸至隧道側(cè)墻與隧道頂交界處，裂縫表面干燥，無滲水痕跡。

1.3 軌道交通1號線較場口-小什字段

軌道交通1號線較場口-小什字區(qū)間K1+157-K1+618段隧道長約450m，見圖11。該隧道于2011年7月28日建成通車，檢測調(diào)研時混凝土齡期約5年左右。調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，該段隧道存在縱向、環(huán)向及斜向裂縫，縱向裂縫寬度0.1～0.5mm，環(huán)向裂縫0.4～2.0mm，斜向裂縫寬度0.2～0.7mm，具體情況見圖12-圖14以及表1。

圖11 軌道交通1號線較場口-小什字段

表1 裂縫情況描述

圖12 縱向裂縫

圖13 環(huán)向裂縫

圖14 斜向裂縫

2 裂縫開裂原因討論與分析

造成地鐵隧道襯砌混凝土開裂的原因很多，也很復雜。有受圍巖變形壓力或不均勻沉陷引起的，也有由材料收縮變形如溫度收縮、干縮等原因引起的，還有施工工藝技術(shù)和養(yǎng)護不當引起的，以及受到外部作用力引起。對各種導致隧道襯砌混凝土開裂的因素，其作用機理也不同[1-3]。

從已調(diào)研的3段地鐵隧道裂縫情況看，現(xiàn)場未發(fā)現(xiàn)地基不均勻沉降等現(xiàn)象，結(jié)合已調(diào)查裂縫的分布、寬度、位置以及走向等特征分析，可推斷引起開裂的原因主要包括以下方面：

（1）混凝土自身的收縮變形，包括溫度收縮、干縮，這是引起環(huán)向裂縫的主要原因[4-5]。

（2）施工工藝與技術(shù)不合理，混凝土分層澆筑分層太厚、層與層間界面處理不當、澆筑無故中斷、未考慮大體積混凝土水化溫升問題，這些是造成縱向裂縫、斜向裂縫的主要原因[6-8]。

3 結(jié)論

通過對軌道交通6號線高義口-悅來段、3號線嘉州路-紅旗河溝段以及1號線較場口-小什字段隧道襯砌混凝土開裂的調(diào)研，可得出以下結(jié)論：

（1）裂縫可分為縱向裂縫、環(huán)向裂縫與斜向裂縫等3種類型；

（2）混凝土自身的收縮變形（包括溫度收縮、干縮）是引起襯砌混凝土開裂的原因之一，這也是引起環(huán)向裂縫的主要原因；

（3）施工工藝與技術(shù)不合理也是引起襯砌混凝土開裂的原因之一，混凝土分層澆筑分層太厚、層與層間界面處理不當、澆筑無故中斷、未考慮大體積混凝土水化溫升問題，這些是造成縱向裂縫、斜向裂縫的主要原因；

（4）軌道交通6號線高義口-悅來段有滲水現(xiàn)象，其余2段均無滲漏現(xiàn)象。6號線高義口-悅來段隧道外圍地下水水位較高，富含鹽類物質(zhì)。該段隧道以收縮縫處滲水最為明顯，下雨時有明水流出，表面附著有明顯的析出物。經(jīng)取樣檢測，該析出物質(zhì)呈堿性，以Ca(OH)2、CaCO3為主；

（5）混凝土開裂后，碳化速度加快，混凝土耐久性能受到影響。當局部地區(qū)地下水中富含鹽類物質(zhì)，鹽溶液將沿裂縫進入混凝土，反復溶解結(jié)晶，將嚴重影響混凝土的耐久性能。

[1]王鐵夢.工程結(jié)構(gòu)裂縫控制[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997：5-6.

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