王海龍

摘 要：通過(guò)對(duì)武都西隧道存在的二襯開(kāi)裂及和仰拱隆起病害分析，得出病害段隧道圍巖產(chǎn)狀紊亂，裂隙發(fā)育、巖體較破碎，巖性為碳質(zhì)板巖、千枚巖，均屬軟巖，強(qiáng)度低，隧道埋深較大，地應(yīng)力較高，施工后應(yīng)力重分布時(shí)間長(zhǎng)，且應(yīng)力分布不均勻，二襯承受了較大荷載，是造成隧道病害的主要原因。針對(duì)隧道出現(xiàn)的病害，提出對(duì)二襯、仰拱進(jìn)行加固、拆除、重建等處治措施和超前鋼花管等預(yù)防措施；并對(duì)處治效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，對(duì)圍巖的壓力抵抗效果良好，有效的控制了病害的發(fā)生及延續(xù)；由此，做到細(xì)化、規(guī)整的設(shè)計(jì)與嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計(jì)文件中的要求進(jìn)行施工有著密不可少的重要聯(lián)系。

關(guān)鍵詞：成武高速；隧道；病害；分析；處置

中圖分類號(hào)：U455.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）12-0116-02

1 前言

成武高速公路武都西隧道為分離式隧道，原設(shè)計(jì)圍巖左線713米為V級(jí)，1170米為IV級(jí)；右線802米為V級(jí)，1090米為IV級(jí)，施工時(shí)左線掘進(jìn)748米、右線掘進(jìn)747米后，圍巖與設(shè)計(jì)不否，持續(xù)進(jìn)入軟巖大變形圍巖。

根據(jù)原設(shè)計(jì)圍巖描述，武都西隧道地處大院——殿溝里斷層（F5），屬武都山字形構(gòu)造體系，白龍江渠大斷裂次生斷裂。下盤為白龍江群下部千枚巖、碳質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r，巖體破碎、強(qiáng)度低，上盤為白龍江群第二段灰?guī)r、中薄層灰?guī)r、千枚巖互層。設(shè)計(jì)文件指出斷層處發(fā)育有2處次生斷層。

且通過(guò)隧道掘進(jìn)揭露，武都西隧道圍巖主要為千枚化的碳質(zhì)頁(yè)巖，產(chǎn)狀紊亂，褶皺明顯，節(jié)理發(fā)育、巖體極為破碎，遇水軟化、膨脹。隧道最大埋深超過(guò)1千米，存在高地應(yīng)力，由于受F5斷層次生帶構(gòu)造應(yīng)力強(qiáng)力釋放的影響，隧道處在大變形段，圍巖穩(wěn)定性極差，并多次出現(xiàn)塌方，已完成的初期支護(hù)出現(xiàn)開(kāi)裂掉塊，鋼拱架扭曲變形嚴(yán)重。經(jīng)多次調(diào)整支護(hù)方案，最終確定采用雙層初期支護(hù)，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)的數(shù)據(jù)調(diào)整具體支護(hù)參數(shù)及預(yù)留變形量。

現(xiàn)隧道局部段落在施工過(guò)程中發(fā)生大變形，在二次襯砌施工后，陸續(xù)發(fā)生襯砌開(kāi)裂、仰拱開(kāi)裂及隆起等問(wèn)題，仰拱及隧底填充層出現(xiàn)脫空、剪斷等現(xiàn)象，最大隆起位移為35.2厘米。

2 典型病害成因分析

（1）從隧道實(shí)際開(kāi)挖情況看，病害段隧道圍巖產(chǎn)狀紊亂，裂隙發(fā)育、巖體較破碎，巖性為碳質(zhì)板巖、千枚巖，均屬軟巖，強(qiáng)度低，隧道埋深較大，地應(yīng)力較高，施工后應(yīng)力重分布時(shí)間長(zhǎng)，且應(yīng)力分布不均勻，二襯承受了較大荷載，是造成部分二襯開(kāi)裂、隧道隆起等病害的主要原因。（2）施工工藝和精細(xì)化管理方面缺乏經(jīng)驗(yàn)，在軟巖、高地應(yīng)力狀態(tài)下采用上、下臺(tái)階法施工，設(shè)置的核心土較小，支擋掌子面效果較差；鎖角鋼管施工與鋼拱架焊接缺乏規(guī)范化。（3）隧道在掘進(jìn)過(guò)程中，由于受F5斷層次生帶垂直應(yīng)力強(qiáng)力釋放的影響，隧道處在大變形段，圍巖穩(wěn)定性差，并多次出現(xiàn)塌方，已完成的初期支護(hù)出現(xiàn)開(kāi)裂掉塊，鋼拱架扭曲變形嚴(yán)重，經(jīng)多次專家會(huì)調(diào)整支護(hù)方案，最終確定采用雙層初支，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)調(diào)整具體支護(hù)參數(shù)及預(yù)留變形量。

在隧道施工過(guò)程中發(fā)生大變形，在二次襯砌施工后陸續(xù)發(fā)生襯砌開(kāi)裂、仰拱開(kāi)裂及隆起等問(wèn)題，最終仰拱及隧底填充層最大隆起位移為17.6cm，仰拱及隧底填充出現(xiàn)脫空、剪斷等現(xiàn)象，同時(shí)二次襯砌出現(xiàn)較多裂縫，襯砌表面混凝土局部開(kāi)裂寬度達(dá)到4.1cm，混凝土表面已經(jīng)崩裂、剝落；也有局部二襯出現(xiàn)的裂縫經(jīng)觀察開(kāi)裂主要原因表現(xiàn)為襯砌拱頂表面混凝土壓潰剝落。

3 典型病害處治措施

典型病害現(xiàn)場(chǎng)治理措施：

（1）對(duì)二襯開(kāi)裂嚴(yán)重段采用拆除重建。每次拆除二襯縱向長(zhǎng)度為2米，拆除二襯后采用6米長(zhǎng)鋼花管注漿加固。鋼花管注漿加固完成后，對(duì)局部初支破損嚴(yán)重部分（鋼拱架扭曲破壞、初支傾入二襯斷面）進(jìn)行拆除重建，初期支護(hù)變形收斂達(dá)到《公路隧道施工規(guī)范》要求后，方能進(jìn)行二襯施工，二襯中的主鋼架由原設(shè)計(jì)的Φ22調(diào)整為Φ25，間距為250mm，水平筋為Φ12，間距為300mm；（2）對(duì)于二襯產(chǎn)生細(xì)微斜裂縫段，對(duì)裂縫進(jìn)行觀測(cè)，結(jié)合裂縫發(fā)展變化情況再行處置；（3）對(duì)于仰拱及填充層隆起的處治方案為拆除重建仰拱。具體為：鑿除仰拱填充層，由仰拱隆起段起點(diǎn)處開(kāi)始跳槽拆除仰拱，每次拆除段落縱向?qū)挾葹?米，邊角采用Φ42×4mm長(zhǎng)的鋼花管進(jìn)行注漿加固，每側(cè)2根/米。注漿加固完成后，重新施作仰拱，將局部初支破損嚴(yán)重部分（鋼拱架扭曲破壞、初支傾入二襯斷面）進(jìn)行拆除修復(fù)處理。重新施作仰拱時(shí)，將緊急停車帶段仰拱厚度由60mm調(diào)整為70mm，正常段仰拱厚度由50mm調(diào)整為60mm，仰拱主鋼筋由原設(shè)計(jì)的Φ22調(diào)整為Φ25；（4）后續(xù)施工段支護(hù)方案有所調(diào)整，目前隧道進(jìn)出口掌子面圍巖情況、圍巖地質(zhì)和已發(fā)生大變形和二襯開(kāi)裂段地質(zhì)較為相似，結(jié)合前期施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，在前期方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步加強(qiáng)二次襯砌配筋，主筋由Φ22調(diào)整為Φ25。

4 病害預(yù)防措施

（1）隧道現(xiàn)場(chǎng)所采用的上、下臺(tái)階法，其上臺(tái)階過(guò)高、過(guò)長(zhǎng)，掌子面處臨空面過(guò)大，易坍塌；仰拱與掌子面距離過(guò)長(zhǎng)，難以控制變形，存在較大安全隱患。應(yīng)嚴(yán)格按照三臺(tái)階留核心土法進(jìn)行施工，仰拱與掌子面的距離應(yīng)小于25米，使初期支護(hù)快速封閉成環(huán)，減小隧道在施工過(guò)程中的變形；（2）掌子面處實(shí)行雙層支護(hù)，鋼拱架間距為65cm，鋼架均采用H175型鋼，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)嚴(yán)格控制兩層初支鋼拱架“拱對(duì)拱”支撐方案施工，加密相鄰鋼架縱向和兩層鋼架間的剛性連接，嚴(yán)格控制循環(huán)進(jìn)尺，初期支護(hù)及時(shí)封閉成環(huán)；（3）進(jìn)一步加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)的斷面和測(cè)點(diǎn)，加密測(cè)量點(diǎn)，提高量測(cè)頻率。監(jiān)控量測(cè)測(cè)點(diǎn)可采用反光片，測(cè)量三維坐標(biāo)，提供拱頂、拱腰、拱腳處在施工過(guò)程中的變形數(shù)據(jù)，以便分析襯砌在施工過(guò)程中變形情況，合理安排施工工序；（4）掌子面處初支拱圈背后做到無(wú)空洞，保證填筑密實(shí)，系統(tǒng)錨桿、鎖腳鋼管施工規(guī)范化，能有效抑制沉降，影響拱架變形等問(wèn)題。施工過(guò)程中嚴(yán)格控制施工質(zhì)量和施工工藝，嚴(yán)控隧道超挖和坍塌，對(duì)形成超挖和坍塌的段落，必須回填密實(shí)后方可進(jìn)入下一步開(kāi)挖施工；（5）對(duì)仰拱預(yù)埋鋼筋設(shè)置要符合要求，保證混凝土質(zhì)量要求；初支仰拱處鋼拱架與邊墻處鋼拱架鏈接質(zhì)量引起高度重視，并采取措施給予補(bǔ)強(qiáng)，應(yīng)全面加強(qiáng)施工質(zhì)量的系統(tǒng)管理。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)典型病害的成因分析、處治措施、以及預(yù)防措施及效果的陳述來(lái)看，隧道因設(shè)計(jì)的不周密，對(duì)隧道圍巖類型的不細(xì)觀，設(shè)計(jì)中因未具體說(shuō)明圍巖產(chǎn)狀情況，裂隙發(fā)育快、巖體破碎、強(qiáng)度低，隧道埋深較大，地應(yīng)力較高等的具體段落，設(shè)計(jì)支護(hù)參數(shù)不科學(xué)，導(dǎo)致施工后應(yīng)力重分布時(shí)間長(zhǎng)，應(yīng)力分布不均勻，二襯承受較大荷載，施工單位未能及時(shí)向上級(jí)單位匯報(bào)，對(duì)設(shè)計(jì)更有效的細(xì)化變更施工，造成部分二襯開(kāi)裂、仰拱隆起等典型病害。通過(guò)一系列預(yù)加固、支護(hù)參數(shù)的變更、有效的施工方法及經(jīng)驗(yàn)的交流，有效的控制了病害的延展，從而達(dá)到病害的消除，使隧道病害得到明顯的控制效力，效果達(dá)到優(yōu)良狀態(tài)；由此結(jié)論，告訴我們?cè)谒淼涝O(shè)計(jì)的過(guò)程中，圍巖類型判定的準(zhǔn)確化、對(duì)設(shè)計(jì)支護(hù)類型的周密，有著一定的設(shè)計(jì)意義；也告訴我們施工建設(shè)單位在施工過(guò)程中嚴(yán)格按設(shè)計(jì)及規(guī)范要求進(jìn)行施工，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際圍巖做好監(jiān)控量測(cè)的記錄，對(duì)圍巖的變化及時(shí)向上級(jí)單位及設(shè)計(jì)單位匯報(bào)，及時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)更有效的細(xì)化變更施工，有著更重要的施工意義。

總之，按以上處治要求，嚴(yán)格執(zhí)行，確保有效對(duì)二襯開(kāi)裂、仰拱隆起的完善處治。

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