軟弱圍巖淺埋偏壓隧道二襯開裂處理技術(shù)

簡瑞峰 樊鎖柱 邊鵬飛 陳勝陽 謝規(guī)球

（中交第四公路工程局有限公司，北京 100022）

0 引言

隧道施工面對的工程地質(zhì)環(huán)境日趨復(fù)雜，不良工程病害也越來越多。隧道襯砌開裂作為隧道工程建設(shè)的主要病害之一，了解其形成機理和解決方法成為工程界急需解決的問題之一。國內(nèi)外學(xué)者大多只從單方面分析了隧道二襯開裂原因，尚未進行全面分析總結(jié)。由于導(dǎo)致隧道二襯開裂的原因較多，隧道開裂往往是多種因素疊加所致，因此有必要對其進行深入研究。本文以廣西某隧道為工程背景，通過對隧道施工中的二襯位移監(jiān)測、裂縫監(jiān)測數(shù)據(jù)，以及抗滑樁位移監(jiān)控數(shù)據(jù)分析裂縫產(chǎn)生的原因，針對各種裂縫采用不同的處置措施，其成果可為今后類似工程提供參考。

1 工程概況

廣西某隧道左線全線長600米，五級圍巖占隧道總長的75.3%，圍巖破碎，整體穩(wěn)定性差，且隧道區(qū)間段埋深左高右低，存在嚴重偏壓現(xiàn)象。隧道進口端仰坡坡腳較小，約10°～20°，邊坡上覆約1.6m粉質(zhì)黏土，下伏基巖為強風(fēng)化長石石英砂巖夾泥、頁巖。地下水位埋深較淺，對隧道涌水影響較大。

隧道左洞進口 ZK82+690-ZK82+850采用地表注漿加固，隧洞左側(cè)ZK82+674-ZK+688.75按路基段5米間距，隧道范圍內(nèi)6米間距設(shè)置4根抗滑樁，右線路基左側(cè)K82+685-YK82+746按路基段5米間距，隧道范圍內(nèi)6米間距設(shè)置14根抗滑樁。

2 二襯開裂及監(jiān)控情況

2.1 開裂情況

2017年 2月 14日隧道左洞復(fù)工，4月初連續(xù)強降雨，發(fā)現(xiàn) ZK82+680—ZK82+760段二襯拱腰2米范圍內(nèi)出現(xiàn)多道縱向裂紋，裂縫最大寬度約為7mm，對此段二襯位移以及裂縫應(yīng)變進行監(jiān)控。于 2017年 4月12日安裝表面應(yīng)變計，4月14日埋設(shè)反光貼。分別于4月13日及15日取得初值。

2.2 監(jiān)控情況

（1）裂縫監(jiān)控

根據(jù)裂縫發(fā)展情況，采用混凝土應(yīng)變計對裂縫進行監(jiān)控，從2017年4月12日-2018年5月18日先后對14處裂縫進行監(jiān)控，其累計變化量最大處在ZK82+733，最大量1.32mm，自2017年 6月9日到2018年11月3日變化量為0.08mm，平均變化量為0.0006mm/d。其累計量變化曲線如下。

圖1-1 裂縫變化累計值曲線圖

（2）洞內(nèi)二襯位移監(jiān)控

采用埋設(shè)反光貼，利用高精度全站儀對洞內(nèi)各點二襯位移進行監(jiān)測，從2017年4月16日-2018年5月20日先后監(jiān)控 23處，其累計變化量最大處在ZK82+730左側(cè)，最大變形量為96mm，其自2017年9月25日開始到2018年5月20日變化量為7mm，平均速率為0.03mm/天。其累計變化量曲線圖如下：

圖1-2 二襯位移累計值曲線圖

（3）洞外抗滑樁位移監(jiān)控

采用埋設(shè)鋼筋，外露鋼筋頭刻畫十字絲，利用高精度全站儀對洞外各點三維坐標進行量測，從2018年3月17日-5月15日先后監(jiān)控6處，其累計變化量最大為1mm。

3 開裂原因分析

其一，隧道塌方段地質(zhì)條件復(fù)雜，圍巖為強風(fēng)化砂巖夾泥，圍巖為極破碎，節(jié)理很發(fā)育，屬于多次擾動后的不良地質(zhì)，開挖后圍巖長期處于蠕動變形狀態(tài)，是開裂的重要因素。其二，隧道進口端仰坡坡腳較小，約10°～20°，邊坡上覆約1.6m粉質(zhì)黏土，下伏基巖為強風(fēng)化長石石英砂巖夾泥、頁巖，巖層產(chǎn)狀 275°∠30°，地表坡度等對隧道產(chǎn)生偏壓影響，再加上淺埋因素，也是導(dǎo)致開裂的重要原因。其三，地下水位埋深較淺，洞內(nèi)涌水嚴重，再加上強降雨天氣，隧道埋深淺地表水極易滲入，致使圍巖穩(wěn)定性變?nèi)?，抗剪強度降低，再加上隧道開挖時爆破等方式對圍巖的擾動，二襯最終難以承受土體壓力變形是導(dǎo)致開裂的直接原因。

4 建議措施

根據(jù)監(jiān)控數(shù)據(jù)，可以判定隧道總體受力情況良好穩(wěn)定。根據(jù)養(yǎng)護規(guī)范結(jié)合鉆芯取樣結(jié)果分析得出結(jié)論：ZK82+697.34-ZK82+706.28、ZK82+723.82-ZK82+732.7、ZK82+732.7-ZK82+741.62段二襯需拆除處理，其余裂縫采用修補方案進行治理。

4.1 二襯拆除

由于二襯強度高，采用機械拆除效率低，且拆除成本高，安全性低，為加快拆除速度，降低施工成本，保障施工人員安全，采用爆破的方法拆除二襯。

4.2 裂縫治理

縱向、斜向裂縫寬度 0.1mm≤L＜0.3mm之間，采用環(huán)氧樹脂液（水泥基滲透結(jié)晶型材料）進行涂抹處理。縱向、斜向裂縫寬度 L＞0.3mm，采用打孔注漿進行處理，表面采用環(huán)氧樹脂進行涂抹修補。

5 結(jié)語

（1）該隧道二襯開裂是多種因素疊加所致，其中地質(zhì)因素和淺埋偏壓因素是導(dǎo)致開裂的重要因素，地下水、暴雨和爆破施工影響是隧道二襯開裂的直接原因。

（2）通過對隧道施工中的二襯位移監(jiān)測、裂縫監(jiān)測數(shù)據(jù)，以及后續(xù)過程中的裂縫位置、深度實測數(shù)據(jù)分析裂縫產(chǎn)生的原因，針對各種裂縫采用不同的處置措施，結(jié)果表明處置效果取得了預(yù)期水平，其成果可為今后類似工程提供一些經(jīng)驗和參考。

（3）為避免二襯開裂對隧道施工和后期運營的影響，應(yīng)做到“整防結(jié)合 預(yù)訪為主”，加強前期勘察準確度，力求勘察資料反映圍巖的真實情況，對于圍巖較差的地段加強支護措施，盡可能減少施工對圍巖的擾動，從多方面減少二襯開裂的可能性。