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摘 要：在隧洞混凝土衬砌施工过程中，由于受到环境和地质条件的影响，隧洞衬砌混凝土常会出现裂缝现象，造成这一现象的主要原因在于施工人员在施工期间未对隧洞衬砌混凝土的温控问题予以重视。基于此，文章主要阐述了隧洞衬砌混凝土施工中温度应力变化及其裂缝产生的原因，并对处于不同环境条件下的隧洞混凝土衬砌施工温控防裂措施进行探究，以为相关从业人员提供有价值的参考。
关键词：温控防裂；隧洞施工；混凝土衬砌
一、隧洞衬砌混凝土施工期温度应力分析
对隧洞各部位的温度应力进行分析发现，其变化一般经历：压应力增长、压应力减小、产生拉应力、拉应力平稳增长、拉应力快速增长并达到最大值、拉应力再减小、而后进入随气温周期性变化的过程。通常在对工程现场进行勘测后会发现，一般在隧洞的1/2处容易产生横向裂缝，故主要沿隧洞轴线方向的应力分量进行分析。隧洞衬砌混凝土的施工早、中期，中央横断面上1/2墙高附近范围内，墙中部和表层都出现沿洞轴线方向的拉应力；施工后期，中央横断面及胶结面、顶拱墙中央和表面等均出现了较大的拉应力，从中央横断面向顶端处的变化呈现低处较小、顶部最大的规律。
二、隧洞衬砌混凝土施工期裂缝产生的成因
根据对隧洞衬砌混凝土的温度及应力分析可以判断出最容易出现裂缝的危险断面是衬砌混凝土的中央横断面和顶拱脚线表面处。施工前期完成拆模作业后，由于混凝土是热的不良导体，气温骤降会引发衬砌混凝土的表层温度发生急剧变化，而混凝土内部依然保持着高温状态，这种情况下，表层会产生变化较陡的温度梯度，拉应力也会随之急速增长。根据工程施工的实际状况，衬砌混凝土产生裂缝是必然的，其温度降低是引发这一现象的主要原因，最先发生在中央横断面上1/2墙高处，并逐渐扩展至下部和拱脚线[2]。
三、不同季节混凝土衬砌施工的温控防裂技术
以某水电站隧洞现浇混凝土衬砌为例，对衬砌截面温度场和衬砌截面温度应力进行分析计算，具体内容为：
（一）春季施工混凝土衬砌温控防裂分析
文章以每年三月中下旬浇筑的混凝土衬砌为例，具体工况为：衬砌分段长12m、厚0.6m，混凝土浇筑温度为10℃，通过对衬砌分段长度中间截面内的温度应力进行计算，得出岩围弹性模量与混凝土衬砌截面的温度应力成正比关系，故只要保证围岩与衬砌之间完全接触，围岩对衬砌产生的连续变形约束力及衬砌截面内温度应力的影响会逐渐减小。
（二）夏季施工混凝土衬砌温控防裂分析
选择在夏季进行隧洞混凝土施工，若仅通过改变衬砌分段长度的手段来控制衬砌混凝土的温度，其所获得的控制效果不理想，可见，在春季施工所采用的温度控制手段在夏季是不适用的。由于夏季温度较高，其对隧洞混凝土衬砌施工所造成的影响较大，采取单一的措施是无法实现对衬砌混凝土温度的有效控制的，故在实际施工中多采用综合措施进行温度控制，以减少裂缝的出现。具体内容为：1、混凝土浇筑为11℃，浇筑7d后可对其表面实行喷水的方式，以对环境温度变化进行有效控制；2、混凝土浇筑为11℃，浇筑14d后可对其表面实行喷水的方式，以对环境温度变化进行有效控制；3、混凝土浇筑为11℃，浇筑7d后采取通风散热的措施，在14d时采取对其表面喷水的方式，以将周围环境温度控制在10℃以下。
（三）秋季施工的混凝土衬砌温控防裂分析
秋季施工的混凝土衬砌温度控制和防裂缝分析需从以下几个方面入手：
1、衬砌分段长度的影响。若标准工况衬砌长度为12m时，分别对衬砌分段长度6m、9m、15m进行计算得出：在其它条件和标准工况相同的情况下，衬砌分段长度的增加，会导致衬砌混凝土截面内温度应力的增加，可见通过改变衬砌分段长度来实现衬砌混凝土温度控制目标是不可取的。
2、混凝土澆筑温度的影响。若混凝土浇筑温度分为10℃和8℃两种情况时，通过对其分析可发现：混凝土浇筑温度为10℃时，混凝土在浇筑的28d，其衬砌表面温度应力和围岩侧温度应力分别降低了8.1%、11.1%；混凝土浇筑温度为8℃时，混凝土在浇筑的28d，其衬砌表面温度应力和围岩侧温度应力分别降低了13.4%、18.5%。由此可见，采用降低混凝土浇筑温度的措施可取得较为明显的衬砌温度应力控制效果。
（四）冬季施工的混凝土衬砌温控防裂分析
由于冬季气温较低，需采取相应措施实现对冬季施工衬砌混凝土温度应力的有效控制。比如提高洞内环境温度、确定混凝土表面保温的起止时间等，以对温度变化进行有效控制，减少或避免温度裂缝的出现。通常在混凝土浇筑完成后的3～7d内对混凝土进行通风散热处理，而后期应注重保温措施的采取，同时合理确定混凝表面保温的开始和结束时间，以确保冬季施工混凝土衬砌温度能保持在一个相对稳定的水平。
四、结语
综上所述，导致隧洞衬砌混凝土出现裂缝的原因是多方面的，而温度控制是导致隧洞衬砌混凝土施工期间裂缝问题出现的主要原因。因此，在隧洞工程實际施工过程中，工程相关人员应结合衬砌混凝土裂缝出现的原因、特点等，采取针对性温控防裂措施进行处理，同时在不同季节进行施工需要注意的温控防裂事项不同，需对这一问题予以重视，从根本上减少温度裂缝的产生，进而保障隧洞工程的顺利施工。
参考文献：
[1]彭守拙，钟建文.非均质围岩压力隧洞混凝土衬砌的初裂间距[J].工程力学，2013（1）：205-214.
[2]宋威，杨水兵.仰拱滑模在锦屏二级水电站引水隧洞底拱混凝土衬砌施工中的应用[J].水利水电技术，2014，45（5）：60-62.
关键词：温控防裂；隧洞施工；混凝土衬砌
一、隧洞衬砌混凝土施工期温度应力分析
对隧洞各部位的温度应力进行分析发现，其变化一般经历：压应力增长、压应力减小、产生拉应力、拉应力平稳增长、拉应力快速增长并达到最大值、拉应力再减小、而后进入随气温周期性变化的过程。通常在对工程现场进行勘测后会发现，一般在隧洞的1/2处容易产生横向裂缝，故主要沿隧洞轴线方向的应力分量进行分析。隧洞衬砌混凝土的施工早、中期，中央横断面上1/2墙高附近范围内，墙中部和表层都出现沿洞轴线方向的拉应力；施工后期，中央横断面及胶结面、顶拱墙中央和表面等均出现了较大的拉应力，从中央横断面向顶端处的变化呈现低处较小、顶部最大的规律。
二、隧洞衬砌混凝土施工期裂缝产生的成因
根据对隧洞衬砌混凝土的温度及应力分析可以判断出最容易出现裂缝的危险断面是衬砌混凝土的中央横断面和顶拱脚线表面处。施工前期完成拆模作业后，由于混凝土是热的不良导体，气温骤降会引发衬砌混凝土的表层温度发生急剧变化，而混凝土内部依然保持着高温状态，这种情况下，表层会产生变化较陡的温度梯度，拉应力也会随之急速增长。根据工程施工的实际状况，衬砌混凝土产生裂缝是必然的，其温度降低是引发这一现象的主要原因，最先发生在中央横断面上1/2墙高处，并逐渐扩展至下部和拱脚线[2]。
三、不同季节混凝土衬砌施工的温控防裂技术
以某水电站隧洞现浇混凝土衬砌为例，对衬砌截面温度场和衬砌截面温度应力进行分析计算，具体内容为：
（一）春季施工混凝土衬砌温控防裂分析
文章以每年三月中下旬浇筑的混凝土衬砌为例，具体工况为：衬砌分段长12m、厚0.6m，混凝土浇筑温度为10℃，通过对衬砌分段长度中间截面内的温度应力进行计算，得出岩围弹性模量与混凝土衬砌截面的温度应力成正比关系，故只要保证围岩与衬砌之间完全接触，围岩对衬砌产生的连续变形约束力及衬砌截面内温度应力的影响会逐渐减小。
（二）夏季施工混凝土衬砌温控防裂分析
选择在夏季进行隧洞混凝土施工，若仅通过改变衬砌分段长度的手段来控制衬砌混凝土的温度，其所获得的控制效果不理想，可见，在春季施工所采用的温度控制手段在夏季是不适用的。由于夏季温度较高，其对隧洞混凝土衬砌施工所造成的影响较大，采取单一的措施是无法实现对衬砌混凝土温度的有效控制的，故在实际施工中多采用综合措施进行温度控制，以减少裂缝的出现。具体内容为：1、混凝土浇筑为11℃，浇筑7d后可对其表面实行喷水的方式，以对环境温度变化进行有效控制；2、混凝土浇筑为11℃，浇筑14d后可对其表面实行喷水的方式，以对环境温度变化进行有效控制；3、混凝土浇筑为11℃，浇筑7d后采取通风散热的措施，在14d时采取对其表面喷水的方式，以将周围环境温度控制在10℃以下。
（三）秋季施工的混凝土衬砌温控防裂分析
秋季施工的混凝土衬砌温度控制和防裂缝分析需从以下几个方面入手：
1、衬砌分段长度的影响。若标准工况衬砌长度为12m时，分别对衬砌分段长度6m、9m、15m进行计算得出：在其它条件和标准工况相同的情况下，衬砌分段长度的增加，会导致衬砌混凝土截面内温度应力的增加，可见通过改变衬砌分段长度来实现衬砌混凝土温度控制目标是不可取的。
2、混凝土澆筑温度的影响。若混凝土浇筑温度分为10℃和8℃两种情况时，通过对其分析可发现：混凝土浇筑温度为10℃时，混凝土在浇筑的28d，其衬砌表面温度应力和围岩侧温度应力分别降低了8.1%、11.1%；混凝土浇筑温度为8℃时，混凝土在浇筑的28d，其衬砌表面温度应力和围岩侧温度应力分别降低了13.4%、18.5%。由此可见，采用降低混凝土浇筑温度的措施可取得较为明显的衬砌温度应力控制效果。
（四）冬季施工的混凝土衬砌温控防裂分析
由于冬季气温较低，需采取相应措施实现对冬季施工衬砌混凝土温度应力的有效控制。比如提高洞内环境温度、确定混凝土表面保温的起止时间等，以对温度变化进行有效控制，减少或避免温度裂缝的出现。通常在混凝土浇筑完成后的3～7d内对混凝土进行通风散热处理，而后期应注重保温措施的采取，同时合理确定混凝表面保温的开始和结束时间，以确保冬季施工混凝土衬砌温度能保持在一个相对稳定的水平。
四、结语
综上所述，导致隧洞衬砌混凝土出现裂缝的原因是多方面的，而温度控制是导致隧洞衬砌混凝土施工期间裂缝问题出现的主要原因。因此，在隧洞工程實际施工过程中，工程相关人员应结合衬砌混凝土裂缝出现的原因、特点等，采取针对性温控防裂措施进行处理，同时在不同季节进行施工需要注意的温控防裂事项不同，需对这一问题予以重视，从根本上减少温度裂缝的产生，进而保障隧洞工程的顺利施工。
参考文献：
[1]彭守拙，钟建文.非均质围岩压力隧洞混凝土衬砌的初裂间距[J].工程力学，2013（1）：205-214.
[2]宋威，杨水兵.仰拱滑模在锦屏二级水电站引水隧洞底拱混凝土衬砌施工中的应用[J].水利水电技术，2014，45（5）：60-62.