談某隧道二次襯砌裂縫掉塊處理

艾 杰

(甘肅省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730030)

隨著我國隧道建設(shè)近年來的發(fā)展，逐漸向著“長(zhǎng)、大、深、群”方向發(fā)展，由于隧道的復(fù)雜性和不可預(yù)見性，二次襯砌結(jié)構(gòu)在快速施工、氣候及復(fù)雜的地質(zhì)條件變化等的影響下，出現(xiàn)或多或少的缺陷甚至裂縫是不可避免的，二次襯砌是隧道結(jié)構(gòu)的最后防線，其裂縫極大地降低了隧道結(jié)構(gòu)的安全儲(chǔ)備，合理分析其產(chǎn)生原因和對(duì)癥的處理二襯裂縫具有重要意義。

1 工程概況

該隧道按照雙洞雙向四車道設(shè)計(jì)，時(shí)速為80 km/h，建筑限界凈寬為10.25 m，內(nèi)輪廓寬度 10.86 m，高度 7.032 m，采用現(xiàn)行《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)斷面。隧道左、右全長(zhǎng)分別為4 590 m，4 630 m，最大埋深184 m，隧道洞內(nèi)縱坡為－2.18%，隧道以砂巖、泥巖為主，除斷裂帶外，其余段落圍巖完整性較好，屬山嶺深埋特長(zhǎng)石質(zhì)隧道。

2 地質(zhì)條件及水文條件

該隧道穿越斷裂帶，其段落為:YK164+340～YK164+400(長(zhǎng)60 m)，ZK164+380～ZK164+440(長(zhǎng)60 m)，該斷層為斷層弱風(fēng)化泥巖和泥質(zhì)砂巖的接觸帶，斷層前后分別為弱風(fēng)化泥巖和弱風(fēng)化礫巖，并于斷層主斷帶相鄰段存在約100 m斷層影響帶，該斷裂帶初始地應(yīng)力較大，泥巖段后期應(yīng)力釋放較多，其地質(zhì)變化較大，對(duì)信息化隧道施工的要求也較高。

隧道位于甘肅省中南部，平均年氣溫8.8℃，屬溫帶大陸性半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，降水量531 mm，其地下水主要為大氣降水補(bǔ)給和少量基巖裂隙水，涌水量小。斷層帶附近由于構(gòu)造影響嚴(yán)重，存在沖溝，洞室內(nèi)會(huì)出現(xiàn)線流現(xiàn)象。

3 隧道裂縫發(fā)育情況

隧道二次襯砌完成后，裂縫主要分布于拱頂、拱腰，其寬度約1 mm，然后繼續(xù)發(fā)展，逐步加速變形，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)拱頂、拱腰處縱向裂縫并掉塊，其中YK164+305～YK164+310段和YK164+340～YK164+360段較為嚴(yán)重，根據(jù)監(jiān)控量測(cè)資料，二次襯砌變形嚴(yán)重，存在極大安全風(fēng)險(xiǎn)。

4 隧道支護(hù)參數(shù)

該段隧道圍巖較為破碎為Ⅴ級(jí)圍巖，超前支護(hù)采用超前小導(dǎo)管，系統(tǒng)錨桿采用φ22砂漿錨桿，噴射混凝土厚24 cm，內(nèi)設(shè)Ⅰ18鋼拱架，間距75 cm，二襯采用50 cm厚鋼筋混凝土。

5 襯砌裂縫原因分析

1)該段處于斷層破碎帶主斷帶中，圍巖十分破碎，隧道施工過程中由較好圍巖向較差圍巖轉(zhuǎn)換時(shí)，信息化施工欠缺，施工工序調(diào)整不到位，隧道結(jié)構(gòu)承受較大的壓力，圍巖在初期支護(hù)完成后長(zhǎng)時(shí)間未施作二次襯砌引起初期支護(hù)換拱擾動(dòng)，松動(dòng)圈繼續(xù)擴(kuò)大，部分二次襯砌厚度不足的段落無法抵抗圍巖側(cè)壓力。

2)右線與該段圍巖對(duì)應(yīng)段落，先后出現(xiàn)過塌方和二次襯砌開裂，左線相鄰段也曾出現(xiàn)過塌方，塌腔的擴(kuò)展對(duì)塌腔前后段圍巖有卸載松動(dòng)的作用，進(jìn)一步導(dǎo)致側(cè)壓力加大，致使二次襯砌的開裂和仰拱底鼓加速發(fā)展。

6 處治方案

1)YK164+300～YK164+360段立即采用2.5 m×5 m井字臨時(shí)木垛支撐，中心間距為5.5 m，木垛支撐由枕木拼裝組合，形成大剛度臨時(shí)支撐，確保隧道不產(chǎn)生新的大面積塌方。2)架設(shè)臨時(shí)支撐的同時(shí)，擇機(jī)展開雷達(dá)探測(cè)，以探明鋼拱架位置、襯砌結(jié)構(gòu)厚度和空洞、圍巖松弛范圍和空腔等情況。3)根據(jù)該段成因分析和現(xiàn)場(chǎng)勘察情況，YK164+340～YK164+360和YK164+300～YK164+320段局部切割二次襯砌后，按100 cm×100 cm間距與系統(tǒng)錨桿配合間隔打設(shè)9 m長(zhǎng)R32自進(jìn)式錨桿。4)錯(cuò)開臨時(shí)支撐位置逐榀鋼拱架分臺(tái)階切割或者鑿開YK164+340～YK164+360和YK164+300～YK164+320段二次襯砌，對(duì)初期支護(hù)侵入二次襯砌段落進(jìn)行換拱，鋼拱架采用Ⅰ20b型鋼拱架，間距50 cm，噴射C25混凝土厚26 cm。若換拱過程中發(fā)現(xiàn)圍巖拱部松動(dòng)，則應(yīng)提前對(duì)拱部3 m范圍內(nèi)圍巖進(jìn)行注漿固結(jié)處理。5)對(duì)已經(jīng)完成前三步處理的段落迅速采用組合鋼模板施作二次襯砌，二次襯砌采用50 cm厚C30鋼筋混凝土，襯砌內(nèi)設(shè)置雙側(cè)鋼筋網(wǎng)，環(huán)向采用Ф22鋼筋，縱向間距15 cm，縱向采用Ф14鋼筋，環(huán)向間距30 cm，二次襯砌施作長(zhǎng)度視施工現(xiàn)場(chǎng)情況而定，不宜大于3 m。6)YK164+325～YK164+335坍塌處理段補(bǔ)強(qiáng)加固方案:在起拱線處左右側(cè)各采用兩根6 m長(zhǎng)φ42×4鎖腳鋼管錨固，起拱線以上按照100 cm間距布置5根12 m長(zhǎng)R38自進(jìn)式錨桿穿越兩側(cè)拱腰塑性區(qū);YK164+325～YK164+335坍塌處理段及其延伸段拱頂120°范圍內(nèi)采用不大于1.2 MPa低壓填充注漿，初期支護(hù)外注漿厚度不小于300 cm，注漿孔間距100 cm×100 cm，梅花形布置。

7 結(jié)語

1)隧道二襯裂縫出現(xiàn)較為常見，施工過程中應(yīng)在初期支護(hù)階段就要加強(qiáng)信息化施工，做到不留隱患，才能降低襯砌結(jié)構(gòu)裂縫出現(xiàn)的概率。

2)二次襯砌裂縫出現(xiàn)后，應(yīng)加強(qiáng)其變異、變形觀察，判斷其產(chǎn)生成因和發(fā)展趨勢(shì)，分析其影響和后果，及時(shí)采取合理的方案處治。

[1] 孟江峰.隧道二襯混凝土裂縫的成因分析和修補(bǔ)及預(yù)防[J].山西建筑，2010，36(4):337－338.