谈某隧道二次衬砌裂缝掉块处理

2012-08-15艾杰

山西建筑 2012年25期

艾杰

(甘肃省交通规划勘察设计院有限责任公司，甘肃兰州 730030)

随着我国隧道建设近年来的发展，逐渐向着“长、大、深、群”方向发展，由于隧道的复杂性和不可预见性，二次衬砌结构在快速施工、气候及复杂的地质条件变化等的影响下，出现或多或少的缺陷甚至裂缝是不可避免的，二次衬砌是隧道结构的最后防线，其裂缝极大地降低了隧道结构的安全储备，合理分析其产生原因和对症的处理二衬裂缝具有重要意义。

1 工程概况

该隧道按照双洞双向四车道设计，时速为80 km/h，建筑限界净宽为10.25 m，内轮廓宽度 10.86 m，高度 7.032 m，采用现行《公路隧道设计规范》标准断面。隧道左、右全长分别为4 590 m，4 630 m，最大埋深184 m，隧道洞内纵坡为－2.18%，隧道以砂岩、泥岩为主，除断裂带外，其余段落围岩完整性较好，属山岭深埋特长石质隧道。

2 地质条件及水文条件

该隧道穿越断裂带，其段落为:YK164+340～YK164+400(长60 m)，ZK164+380～ZK164+440(长60 m)，该断层为断层弱风化泥岩和泥质砂岩的接触带，断层前后分别为弱风化泥岩和弱风化砾岩，并于断层主断带相邻段存在约100 m断层影响带，该断裂带初始地应力较大，泥岩段后期应力释放较多，其地质变化较大，对信息化隧道施工的要求也较高。

隧道位于甘肃省中南部，平均年气温8.8℃，属温带大陆性半湿润季风气候，降水量531 mm，其地下水主要为大气降水补给和少量基岩裂隙水，涌水量小。断层带附近由于构造影响严重，存在冲沟，洞室内会出现线流现象。

3 隧道裂缝发育情况

隧道二次衬砌完成后，裂缝主要分布于拱顶、拱腰，其宽度约1 mm，然后继续发展，逐步加速变形，陆续发现拱顶、拱腰处纵向裂缝并掉块，其中YK164+305～YK164+310段和YK164+340～YK164+360段较为严重，根据监控量测资料，二次衬砌变形严重，存在极大安全风险。

4 隧道支护参数

该段隧道围岩较为破碎为Ⅴ级围岩，超前支护采用超前小导管，系统锚杆采用φ22砂浆锚杆，喷射混凝土厚24 cm，内设Ⅰ18钢拱架，间距75 cm，二衬采用50 cm厚钢筋混凝土。

5 衬砌裂缝原因分析

1)该段处于断层破碎带主断带中，围岩十分破碎，隧道施工过程中由较好围岩向较差围岩转换时，信息化施工欠缺，施工工序调整不到位，隧道结构承受较大的压力，围岩在初期支护完成后长时间未施作二次衬砌引起初期支护换拱扰动，松动圈继续扩大，部分二次衬砌厚度不足的段落无法抵抗围岩侧压力。

2)右线与该段围岩对应段落，先后出现过塌方和二次衬砌开裂，左线相邻段也曾出现过塌方，塌腔的扩展对塌腔前后段围岩有卸载松动的作用，进一步导致侧压力加大，致使二次衬砌的开裂和仰拱底鼓加速发展。

6 处治方案

1)YK164+300～YK164+360段立即采用2.5 m×5 m井字临时木垛支撑，中心间距为5.5 m，木垛支撑由枕木拼装组合，形成大刚度临时支撑，确保隧道不产生新的大面积塌方。2)架设临时支撑的同时，择机展开雷达探测，以探明钢拱架位置、衬砌结构厚度和空洞、围岩松弛范围和空腔等情况。3)根据该段成因分析和现场勘察情况，YK164+340～YK164+360和YK164+300～YK164+320段局部切割二次衬砌后，按100 cm×100 cm间距与系统锚杆配合间隔打设9 m长R32自进式锚杆。4)错开临时支撑位置逐榀钢拱架分台阶切割或者凿开YK164+340～YK164+360和YK164+300～YK164+320段二次衬砌，对初期支护侵入二次衬砌段落进行换拱，钢拱架采用Ⅰ20b型钢拱架，间距50 cm，喷射C25混凝土厚26 cm。若换拱过程中发现围岩拱部松动，则应提前对拱部3 m范围内围岩进行注浆固结处理。5)对已经完成前三步处理的段落迅速采用组合钢模板施作二次衬砌，二次衬砌采用50 cm厚C30钢筋混凝土，衬砌内设置双侧钢筋网，环向采用Ф22钢筋，纵向间距15 cm，纵向采用Ф14钢筋，环向间距30 cm，二次衬砌施作长度视施工现场情况而定，不宜大于3 m。6)YK164+325～YK164+335坍塌处理段补强加固方案:在起拱线处左右侧各采用两根6 m长φ42×4锁脚钢管锚固，起拱线以上按照100 cm间距布置5根12 m长R38自进式锚杆穿越两侧拱腰塑性区;YK164+325～YK164+335坍塌处理段及其延伸段拱顶120°范围内采用不大于1.2 MPa低压填充注浆，初期支护外注浆厚度不小于300 cm，注浆孔间距100 cm×100 cm，梅花形布置。