土质隧道衬砌裂缝产生原因分析及预防措施（二）

3.土质隧道出现裂缝的原因分析土质隧道出现裂缝和漏水，一方面是设计原因，另一方面是施工管理不当。
是结构中应力与设计状态不同的反映，也与施工过程中人为因素导致洞室应力状态的变化有很大关系。
3.1结构设计计算与实际情况不符，后期变形应力在现行公路、铁路地铁隧道设计中未得到体现。一般隧道设计根据情况分为浅埋隧道和深埋隧道。浅埋情况下，洞顶土压力全部取为设计荷载；在深埋隧道设计中，考虑了坍塌拱效应，只考虑了部分围岩压力。在计算荷载时，采用了通过调查或试验获得的土的物理力学参数。这种设计模式存在以下问题。首先，人工确定的隧道洞室荷载模式与洞室实际应力状态存在较大差异。简单地用一个应力明确的相似框架来计算应力复杂的地下工程，忽略了土体围岩的特殊性，这是今后地下洞室病害的主要原因。其次，设计中使用的许多土层的物理力学指标在洞室开挖后会发生变化，而设计计算的过程在未来并不能反映这些变化。以稳定参数设计以适应动态应力变化的结构，不是结构受力过程的全面反映，也是对土层中洞室开挖后应力变化过程认识不全面的表现。长期以来，地下水的影响在结构设计中被忽略了。隧道设计中，有水时只降低围岩等级，无水时不考虑水的因素。首先，有水时，对于土质隧道来说，地下水对工程的影响体现在以下几个方面:一是影响土体的物理力学指标，可以通过围岩级别的降低来部分反映；二是影响开挖后土层中空洞的受力状态。当土质围岩中有水时，洞室开挖后会破坏原有的存在环境和水力路径，洞室建成后会形成新的水力路径。在这个过程中，由于水的影响，洞室周围的土压力必然与设计时有较大差异，但围岩级别的提高并不能反映这种影响。因此，从根本上说，设计中没有考虑土体围岩中的水的因素。在勘察中未发现地下水的情况下，已建成的洞室往往会发生渗漏，这表明土体围岩中的水力路径会随着洞室的开挖而发生变化，以至于开挖时干燥的洞室在运行若干年后会发生渗漏。
3.2设计粗糙，结构形式与受力不协调。由于土体围岩的组成状态不同，洞室周围的应力状态也不同。然而，目前的设计存在着设计粗糙、结构形式单一、盲目类比而不深入研究等现象。从土质隧道的病害情况来看，公路隧道的病害比铁路隧道少，病害程度也较轻。其中一个很重要的原因是公路隧道的断面形式在受力方面比铁路隧道更合理。公路隧道断面一般采用三心圆或切割圆，铁路隧道断面一般采用马蹄形断面。在围岩压力作用下，三圆或切圆断面的压力拱轴线一般靠近断面轴线，而马蹄形断面在围岩压力作用下的压力拱轴线与衬砌断面轴线相差较大，会对衬砌断面产生较大的附加应力。
设计中没有对围岩变化进行有效处理，导致出现不均匀沉降时衬砌破裂；长隧道结构未按要求设置伸缩缝，导致衬砌在长期温度变化下产生裂缝。
3.3在施工过程中，没有严格按照新奥法(NATM)施工，导致衬砌出现裂缝。虽然在前面的讨论中已经讨论了NATM设计的弊端，但是从目前的理论和实践来看，NATM理论仍然是地下洞室设计和施工的指导理论。然而，在大量的土质隧道建设过程中，NATM并没有得到正确、完整的实施，大部分工程没有按照NATM的要求进行动态设计和管理。特别是在施工过程中，如果不重视测量环节，当然不能用测量数据来指导设计和施工。在一些项目中，在收敛性和稳定性的最关键的判断中，经常使用人眼观察来代替测量。这些断章取义或不清楚的对NATM的理解最终导致了各种工程事故和最终的工程质量问题。
3.4施工管理差，工程质量低。施工过程管理未严格按照国家相关规范和规定执行，表现为混凝土配合比不符合强度要求；振捣不密实导致内衬蜂窝，降低混凝土强度；坍塌处理不当会在衬砌后留下孔洞；超挖回填造成衬砌受力不密实，欠挖未修整，与设计不符；抛弃新奥法(NATM)思想，在一次衬砌变形尚未收敛时进行二次衬砌；拆模时间早导致衬砌早期强度不足；冬季施工管理不善，导致混凝土达不到强度要求；施工用水管理不善，导致基底被水浸泡，衬砌不均匀沉降。
4。防止和减少土质隧道裂缝的措施
4.1加强对土质围岩中隧道初期稳定性和长期应力变化特征的研究，更好地指导设计和施工，加强对地下隧道应力变化的基础研究，摸清土层中各种地下结构的受力特征，研究土质围岩中地下隧道的长期应力变化和不同条件下土中应力的相应变化。重点研究后NATM时期土层中应力的变化，明确各种地质条件下土壤物理力学参数随时间的变化，以指导设计。
4.2进行有针对性的精细设计。根据不同的受力特点，在截面形状、局部受力强度等方面进行深入细致的设计。，使结构和受力协调统一。4.3加强施工管理，确保工程质量。加强洞室开挖管理、混凝土质量管理、测量控制管理、施工过程等方面的管理。，防止塌方事故的发生，并以严格的管理制度保证工程质量。
5。结论
虽然在土质围岩中挖洞的历史很长，但我们仍然不知道土质围岩中的应力变化，由此产生的工程设计不是太保守就是不安全。今后应在这方面开展广泛的基础研究，特别是对洞室建成后土体围岩的长期应力变化、洞室建成后自然降水作用下洞室周围的应力、洞室建成后土体中物理力学参数的变化规律等进行研究，以指导当前的设计。在设计中，必须根据不同的地层条件和不同的地层参数进行详细设计，使结构能够适应应力的变化；加强施工管理实现信息化建设。总之，应采取各种措施减少地下洞室的裂缝，减少财产的浪费，改善地下洞室的使用环境。