高速公路隧道二次襯砌安全性分析

馬星星

(貴州遵義紅花崗區(qū)交通運輸局)

高速公路隧道二次襯砌安全性分析

馬星星

(貴州遵義紅花崗區(qū)交通運輸局)

在高速公路隧道的施工過程中，其中二次襯砌的技術(shù)含量是比較高的，而且也是衡量質(zhì)量標準的要點。所以，提高二次襯砌的施工技術(shù)，是對施工質(zhì)量的保障，特別是在確?；炷疗秸群兔軐嵍壬?，不出現(xiàn)錯臺或者裂縫的現(xiàn)象，對高速公路隧道質(zhì)量與安全的保障具有重要的意義，確保公路能夠順利的投入使用，并控制后期的維護費用。

公路隧道;二次襯砌;安全性

1 質(zhì)量控制分析

1.1 開挖高程控制

一般情況，高速公路隧道的施工都采用新奧法。但在實際的施工中，很多企業(yè)都沒有完全掌握新奧法的要求和原則，尤其是在施工的過程中經(jīng)常會忽略測量工作，無法利用測量的數(shù)據(jù)在實際的施工中進行實踐指導(dǎo)。另外，在隧道挖掘的過程中，爆破高程會對隧道支護的強度和穩(wěn)定性產(chǎn)生直接的影響，而且也會二次襯砌的安全性產(chǎn)生嚴重的影響。

1.2 襯砌臺車的質(zhì)量控制

在二次襯砌施工中，若襯砌臺車不穩(wěn)，就容易產(chǎn)生跑?；蝈e臺。所以在臺車就位前要嚴格的做好監(jiān)控工作。

(1)在襯砌前，要對臺車的拼裝質(zhì)量嚴格檢查，一定要確保各板塊間銜接順利;完成組裝后，要調(diào)整其結(jié)構(gòu)尺寸，更好地滿足工程設(shè)計的需求。

(2)施工中鋼模板的質(zhì)量，會直接影響襯砌的混凝土的質(zhì)量。若鋼模的表面很粗糙，在拆模之后，有可能會出現(xiàn)氣泡或孔洞;此外若臺車在使用的過程中發(fā)生變形現(xiàn)象，則需要及時有效的調(diào)整，否則會對二次襯砌的質(zhì)量造成影響。

(3)施工前，檢查臺車的剛度，若支撐度不足，則在混凝土的壓力下，有可能會出現(xiàn)模板變形，造成錯臺。所以要強化其支撐力，可以適當?shù)脑黾又蔚慕z杠，來確保臺車整體的受力情況;

1.3 襯砌鋼筋

提高二次襯砌的鋼筋的精準性，并且避免鋼筋間接頭。一般的情況下，會將其承受力設(shè)置在較小的位置，并分散開布局。同時在鋼筋綁扎時，也要保持一定的間距，控制混凝土的厚度，盡量避免鋼筋外露，此外還要注意對防水板的保護。

1.4 襯砌混凝土

在施工方案中，對混凝土的澆筑要有科學(xué)的設(shè)定，例如混凝土的供應(yīng)方式、澆筑工藝、質(zhì)量控制等等，避免出現(xiàn)混凝土的質(zhì)量問題。此外，在混凝土澆筑前，準備工作要充分，嚴格檢查臺車、止水帶、鋼筋等等，并且要清理干凈模板中的雜物，特別是要加強驗收隱蔽的工程只有在合格后才可以進行接下來的工序。在澆筑時，對現(xiàn)場狀況要隨時關(guān)注，發(fā)現(xiàn)問題時要有針對性地及時采取補救措施，確?；炷恋馁|(zhì)量。

2 影響二次襯砌施工質(zhì)量的主要因素

2.1 施工工藝或現(xiàn)場操作不規(guī)范

(1)隧道挖掘時成型較差，初期的支護或者欠挖可能侵入襯砌的斷面，以造成混凝土的厚度不均勻或者厚度不足等問題;

(2)對隧道的監(jiān)控量測的工作不足，無法將其作用充分的發(fā)揮出來，對二次襯砌施工的時間安排不合理，造成二次襯砌的荷載受到圍巖較大的壓力，也會直接影響到其可靠和安全性。

(3)在混凝土拌合的過程中，對于原材料的誤差計算較大，尤其是對外加劑的計算，施工的用水量沒能根據(jù)根據(jù)砂和石料的比例準確的進行調(diào)整，造成混凝土的水膠比例增大。

(4)在混凝土的運輸過程中，泵送的過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)加水的現(xiàn)象，這樣會對混凝土的綜合性產(chǎn)生嚴重的影響。

(5)在整體式鋼模板臺車進行施工時，有臺車變形或者加固不到位的現(xiàn)象，同時，在混凝土澆筑的時候，出現(xiàn)局部的不振搗或者漏振的現(xiàn)象，使混凝土的平整度和密實度等變差。

(6)高速公路隧道局部出現(xiàn)襯砌混凝土的脫空現(xiàn)象。

(7)盲目的追求施工的進度，對于脫模的時間隨意提前，致使低強度的混凝土在早期就承受荷載，在不同程度上的破壞混凝土的自身結(jié)構(gòu)。

(8)二次襯砌的混凝土，在脫模后對其潮濕的養(yǎng)護不夠及時，也不夠到位。

(9)在夏季的施工時，砂或者石料沒有切實有效的進行降溫處理，致使混凝土入模時的溫度較高。

(10)高速公路隧道的防排水施工的質(zhì)量較低，各方向的排水管未能規(guī)范的進行安裝。

2.2 原材料質(zhì)量差、配合比設(shè)計不合理

對水泥的品種選擇不當，水泥的安定性不良，或者使用不同批次的水泥，將其混用。碎石和砂級的配差，泥的含量超標，在碎石中有大量的石粉，針或者片狀的物體過多，導(dǎo)致水泥和骨料的凝結(jié)受到影響。在設(shè)計配合比的時候，忽略了如果當水泥用量過多時，會對混凝土的性能產(chǎn)生負面的影響。同時，摻合料以及外加劑的選用也沒有專業(yè)人員的相關(guān)指導(dǎo)，以無法達到預(yù)期效果。

2.3 施工管理、監(jiān)督不到位

相關(guān)負責人對施工的管理力度欠缺，監(jiān)督不嚴，無法實現(xiàn)精細化的管理。

3 安全性分析

3.1 圍巖壓力計算

下面以某高速公路隧道為例，進行安全性分析。

某隧道的圍巖使用紫紅色，泥巖為灰綠色，泥質(zhì)粉砂巖，巖性為Ⅱ或Ⅲ類圍巖，但巖層已經(jīng)相當破碎，而且有多條寬10 m以上的破碎帶。最大的埋深為150 m，利用上下行線，分離式雙洞，單向行車，雙車道半圓拱曲的墻斷面，最小相鄰的距離為36～44 m，跨度約為10.90 m，開挖的跨度為12.50 m，凈高度為710.32 m，為了日后的修復(fù)工作，在上下行線之間設(shè)置加寬段，凈寬為13.40 m，并在加寬段之間設(shè)置一個斜向的行車洞。

K213+230的斷面為隧道最大的二次襯砌的壓力實測斷面。從表中壓力計算的值比較可知，斷面1和斷面5測點的壓力偏大。所以，要對斷面結(jié)構(gòu)進行安全性的分析。

3.2 二次襯砌強度校核

在K213+230斷面二次襯砌的強度進行校核之前，要根據(jù)鋼筋混凝土的構(gòu)件截面的強度相關(guān)的公式計算，計算斷面的二次襯砌剪力以及軸力的設(shè)計值，然后根據(jù)二次襯砌的內(nèi)外側(cè)的鋼筋所受壓力大小接近的計算結(jié)果，認為二次襯砌是小偏心的受壓構(gòu)件。因此可以根據(jù)截面軸力的規(guī)范按公式計算。

Ⅲ類以下的圍巖，一般按照承載結(jié)構(gòu)來進行力學(xué)的分析，現(xiàn)在使用較多的方法是荷載結(jié)構(gòu)模式。襯砌結(jié)構(gòu)在承載之后會出現(xiàn)變形的情況，并受到圍巖的約束，提高承載能力。二次襯砌的模型一般設(shè)置為曲梁，E(彈性模量)=30 000 MPa，A(截面積)=0.5 m2。從模擬的計算上可以看出，二次襯砌最大的軸力為1 899 kN，相對于周離得設(shè)計值而言小了2 549 kN。因此可能會產(chǎn)生小的裂縫，該斷面的二次襯砌的安全儲備比較小，當與墻中某一隧道的軸向平行時，就會與現(xiàn)場的檢測結(jié)果相同。

3.3 裂縫產(chǎn)生的原因以及治理方法

根據(jù)現(xiàn)場具體的施工情況，隧道的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及工程的地址情況，上行線隧道的加寬段和附近二次襯砌產(chǎn)生的壓力偏大的因素，主要有以下幾點:

(1)由于在實際的施工時工地的情況會和初步勘探時的結(jié)果有所出入，所以從Ⅲ類圍巖逐步變?yōu)榉植记移扑榈?，有兩處不同斷層的Ⅱ類圍巖，所以相比較下，原結(jié)構(gòu)的設(shè)計就會偏于不安全。

(2)圍巖的變更，使得最小凈距的設(shè)計值偏小。由于規(guī)定，Ⅱ類圍巖的最小凈距是45～75 m，而對整個隧道而言，其實際的凈距離是36～44 m，顯然，兩個隧道之間的凈距離偏小，所以才會使隧道容易受到二次擾動。

(3)在挖掘雙向下行線隧道的加寬段時，當其接近貫通時，雖然會改成單向的挖掘，但還是會因為還是會用長臺階進行挖掘，并不是使用少藥量炸彈來控制爆炸，所以會造成下行線對上行線的加寬段造成二次擾動，尤其是對兩個相鄰隧道之間的圍巖造成較大程度的二次擾動。

根據(jù)地質(zhì)雷達的探測結(jié)果，初次襯砌和二次襯砌都基本滿足施工的質(zhì)量，但是在K213+230的斷面襯砌的左右側(cè)的腰部仍會出現(xiàn)局部的“空洞”°

4 結(jié)論

在高速公路隧道二次襯砌的施工過程中，要謹慎合理的選擇原材料，以及精確混凝土的配合比，利用科學(xué)的施工方法，對整個過程做好監(jiān)控，同時要在施工的過程中不斷總結(jié)施工的經(jīng)驗，提高技術(shù)人員的質(zhì)量安全意識，有效的控制隧道二次襯砌的施工質(zhì)量，并保證工程的合格以及安全，實現(xiàn)其社會效益以及經(jīng)濟效益。

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1008-3383(2013)05-0113-02

2012-11-13

馬星星(1984-)，女，助理工程師，研究方向:農(nóng)村公路的養(yǎng)護。