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        隧道仰拱裂縫原因及處治措施探討

        2019-09-10 12:51:53郭寬銳傅海彪
        西部交通科技 2019年11期
        關(guān)鍵詞:右洞仰拱風(fēng)化

        郭寬銳 傅海彪

        文章依托靖西至龍邦高速公路原樂(lè)村隧道工程實(shí)例,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)追蹤調(diào)查與考察,分析了隧道仰拱產(chǎn)生裂縫的原因,并提出相應(yīng)的處治措施。

        隧道;仰拱;裂縫;小導(dǎo)管;注漿

        U457A280903

        0?引言

        2018-06-18,樂(lè)村隧道右洞準(zhǔn)備施工混凝土路面基層,在清洗仰拱填充表面過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)仰拱出現(xiàn)多條裂縫,縫寬0.3~0.7 cm,裂縫沿隧道行車(chē)方向不規(guī)則分布,主要集中在隧道中線附近。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)追蹤調(diào)查與考察,本文全面分析了隧道仰拱產(chǎn)生裂縫的原因,并提出合理的處治方案,以期對(duì)今后的隧道仰拱施工提供借鑒。

        1?工程概況

        1.1??工程概述

        樂(lè)村隧道設(shè)計(jì)為分離式隧道,右洞長(zhǎng)315 m,里程樁號(hào)為YK22+785~YK23+100。建筑限界凈寬為10.75 m,凈高為5 m,單向縱坡為1.996%。

        1.2??工程地質(zhì)

        隧道區(qū)屬巖溶峰叢谷地地貌,山峰陡峻高大,地形起伏較大,山體連綿起伏。隧道穿越一山體,谷地和山頂高程為759~873 m,相對(duì)高差約115 m。樂(lè)村隧道右洞全部為Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖,其中Ⅴ級(jí)圍巖占隧道總長(zhǎng)的85.71%。圍巖以全~中風(fēng)化輝綠巖為主,屬極軟巖~軟巖,其中全風(fēng)化輝綠巖大部分已風(fēng)化成硬塑~堅(jiān)硬黏土狀,強(qiáng)風(fēng)化輝綠巖裂隙發(fā)育,巖體破碎,中風(fēng)化輝綠巖裂隙較發(fā)育,巖體較破碎。

        勘查區(qū)內(nèi)地表水主要為隧道出洞口東南側(cè)水庫(kù)水,水量主要由大氣降雨及地下水補(bǔ)給,最大蓄水水位約為758.0 m,低于隧道進(jìn)出口路面設(shè)計(jì)高程;地下水主要為第四系孔隙水和基巖裂隙水,屬潛水??紫端邮艽髿饨邓a(bǔ)給,含水量較貧乏;基巖裂隙水以大氣降雨垂直分散滲入和松散巖類(lèi)孔隙水滲入補(bǔ)給,含水量中等。黏土及全風(fēng)化巖層為微透水層,強(qiáng)風(fēng)化及中風(fēng)化巖層屬弱透水~中等透水層。隧道圍巖富水程度屬弱富水區(qū)。

        從地形上看,隧道穿越一山脊,進(jìn)、出洞口位于斜坡上,高于兩側(cè)谷地,地表水及地下水多沿斜坡向低洼地帶排泄。

        2?仰拱及填充開(kāi)裂情況

        該隧道Ⅳ級(jí)圍巖段仰拱設(shè)計(jì)為C30素混凝土,無(wú)仰拱初期支護(hù);Ⅴ級(jí)圍巖段仰拱設(shè)計(jì)為C30鋼筋混凝土,仰拱初期支護(hù)采用與邊頂拱成環(huán)的工字鋼。施工時(shí)仰拱采取全幅施工,仰拱及仰拱填充混凝土分層澆筑。Ⅴ級(jí)圍巖仰拱施工典型設(shè)計(jì)如圖1所示。

        該隧道在清洗仰拱填充表面過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)仰拱有多條裂縫,縫寬0.3~0.7 cm,裂縫附近潮濕,沿隧道行車(chē)方向不規(guī)則分布,主要集中在隧道中線附近。

        2.1?裂縫特性

        (1)隧道仰拱裂縫沿行車(chē)方向不規(guī)則分布,主要集中在中線附近,靠近兩側(cè)排水盲溝亦出現(xiàn)有裂縫。裂縫上寬下窄,從上而下明顯縮小。

        (2)裂縫附近潮濕,仰拱鉆芯孔有水冒出。

        (3)裂縫出現(xiàn)的部位以Ⅴ級(jí)圍巖段落為主。

        2.2?裂縫原因分析

        根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查與考察,并結(jié)合地質(zhì)勘察資料及施工過(guò)程質(zhì)檢資料、影像資料等,確定該隧道仰拱裂縫產(chǎn)生原因主要有以下幾點(diǎn):

        2.2.1?塌方及山體應(yīng)力影響

        樂(lè)村隧道右洞V級(jí)圍巖占隧道總長(zhǎng)的85.71%,在洞身開(kāi)挖過(guò)程中因地質(zhì)差、開(kāi)挖方法不當(dāng)、開(kāi)挖步距過(guò)大、未及時(shí)封閉成環(huán)等原因,樂(lè)村隧道右洞多次發(fā)生過(guò)沉降、塌方。盡管塌方處理時(shí)采用注漿或泵送混凝土的方式回填塌腔,但塌腔無(wú)法保證填充密實(shí),后期塌腔可能上移,塌方體沖擊洞身襯砌。同時(shí)在山體應(yīng)力及重力作用下導(dǎo)致兩側(cè)邊墻、拱腳混凝土向洞軸線擠壓,造成仰拱混凝土擠壓變形開(kāi)裂。

        2.2.2?地下水影響

        樂(lè)村隧道圍巖以全~強(qiáng)風(fēng)化輝綠巖為主,輝綠巖遇水軟化,強(qiáng)度下降明顯。(1)樂(lè)村隧道施工為順坡排水,在隧道掘進(jìn)過(guò)程中,隧道施工用水直接排放到仰拱端頭,未及時(shí)抽排,仰拱端頭積水往出口端滲透,造成已施工、未施工的段落仰拱基底長(zhǎng)期泡水。(2)隧道右洞位于山體內(nèi)側(cè),相比左洞更易匯水,同時(shí)隧道在掘進(jìn)過(guò)程中發(fā)生過(guò)多次塌方,塌腔易匯水,從而導(dǎo)致隧道襯砌背后匯集大量地下水及圍巖裂隙水。由于排水系統(tǒng)不通暢,襯砌背后匯集的地下水不能通過(guò)縱、橫、環(huán)向盲管及時(shí)排出洞外,從而滲透到仰拱底部,進(jìn)而導(dǎo)致仰拱基底長(zhǎng)期受浸泡軟化,承載力大幅削弱,同時(shí)仰拱承受過(guò)大水壓,最終造成仰拱變形開(kāi)裂,地下水沿裂縫滲透至地表。

        3?裂縫處治方案與效果

        3.1?裂縫處治方案的確定

        發(fā)現(xiàn)仰拱裂縫后,項(xiàng)目公司、設(shè)計(jì)院、總監(jiān)辦、總承包部等相關(guān)人員立即到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘察,針對(duì)裂縫具體情況,經(jīng)4方研究討論,并邀請(qǐng)專(zhuān)家評(píng)審,確定了如下具體處治措施:

        (1)仰拱裂縫處理。對(duì)仰拱裂縫進(jìn)行開(kāi)槽處理,開(kāi)槽寬度為裂縫中心向兩側(cè)1~2 cm,深度≥3 cm。開(kāi)槽完成后,清理槽口,并用結(jié)構(gòu)膠密封。裂縫表面密封完成后,在裂縫兩邊45°斜打孔埋設(shè)壓漿針頭,針頭間距25 cm。最后注射環(huán)氧樹(shù)脂填塞裂縫。

        (2)仰拱地基加固。原則上對(duì)樂(lè)村隧道右洞仰拱基底圍巖采用小導(dǎo)管注漿加固。其中電纜溝槽外側(cè)沿隧道通長(zhǎng)各設(shè)置一排5.5 m長(zhǎng)與豎直方向成30°角斜向下打入仰拱填充的42 mm小導(dǎo)管,小導(dǎo)管間距1 m(縱向)。根據(jù)圍巖等級(jí)情況及裂縫實(shí)際情況,針對(duì)圍巖差、裂縫多的YK22+785~835、YK22+920~960、YK23+060~100段落設(shè)置豎向小導(dǎo)管,小導(dǎo)管間距為1.5 m(橫向)x1 m(縱向),梅花形布置,鉆孔深度為5.5 m(加固注漿孔斷面布置見(jiàn)下頁(yè)圖2,加固注漿孔布置見(jiàn)下頁(yè)圖3)。針對(duì)圍巖較好、裂縫較少的YK22+835~920、YK22+960~YK23+060段落設(shè)置豎向小導(dǎo)管,小導(dǎo)管間距為1.5 m(橫向)x1.5 m(縱向),梅花形布置,鉆孔深度為3.5 m。鉆孔過(guò)程中應(yīng)注意避開(kāi)仰拱初支鋼拱架。

        注漿小導(dǎo)管采用42x4 mm熱軋無(wú)縫鋼管加工制成,鋼管前端部加工成錐形,仰拱底以下部分管壁四周鉆四排6 mm壓漿孔。漿液采用P.0.42.5級(jí)水泥配置,水灰比為1∶1,注漿壓力為2.0 MPa。

        (3)開(kāi)裂處治后,仰拱填充滲水點(diǎn)及仰拱施工縫處采用開(kāi)槽并嵌入經(jīng)過(guò)防銹處理的槽鋼,將滲水橫向引排至兩側(cè)排水溝,滲水點(diǎn)及施工縫處豎向鉆孔至仰拱底,以加強(qiáng)排水。槽鋼型號(hào)為10。

        (4)重新疏通隧道橫向排水盲管,同時(shí)沿兩側(cè)排水盲溝每5 m設(shè)置100 mm的泄水孔。泄水孔與橫向?qū)芡L(zhǎng),用于引排二襯背后地下水。

        (5)重新清理隧道兩側(cè)排水溝,確保兩側(cè)排水溝內(nèi)無(wú)雜物,加大兩側(cè)排水溝盲管管壁和泄水孔孔徑,并用土工布重新包裹。

        (6)加強(qiáng)洞內(nèi)仰拱沉降觀測(cè),待沉降穩(wěn)定后方可進(jìn)行后續(xù)工序施工。

        3.2?裂縫處治效果

        仰拱及填充處治完畢后,對(duì)仰拱裂縫處進(jìn)行鉆芯取樣,芯樣顯示裂縫已填充密實(shí),仰拱底部基巖注漿固結(jié)效果良好。后期的沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)表明,各觀測(cè)斷面僅局部斷面沉降數(shù)值有所變化,且變化量極?。ㄈ绫?所示)??傮w數(shù)據(jù)表明,仰拱及填充開(kāi)裂段處理效果良好,基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。目前,項(xiàng)目已通車(chē)半年之久,該隧道路面總體無(wú)異常。

        4?結(jié)語(yǔ)

        (1)仰拱開(kāi)挖施工時(shí)一定要開(kāi)挖到位,及時(shí)抽排仰拱積水,確保仰拱基底圍巖承載力,必要時(shí)應(yīng)對(duì)仰拱基底進(jìn)行加固處理。

        (2)隧道施工過(guò)程中,必須加強(qiáng)隧道防排水的質(zhì)量檢查,確??v、橫、環(huán)向排水盲管通暢。

        (3)初支滲水較大部位、塌方處理等段落,防排水施工時(shí)盡量增設(shè)排水盲管,確保能及時(shí)引排襯砌背后地下水。

        [1]楊?偉,王國(guó)良.公路隧道仰拱裂縫處理技術(shù)探討[J].公路交通技術(shù),2014(5):118-122.

        [2]廣西交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司.兩階段施工圖設(shè)計(jì)第五冊(cè)[R].2015.

        [3]JTG F60-2009,公路隧道施工技術(shù)規(guī)范[S].

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