隧道圍巖病害處治

1、地道圍巖病害及處罰、前言隨著地道工程的大量增加，專長地道、大斷面地道、連拱地道、深埋地道、柔弱圍巖地道等典型地道不斷出現(xiàn)，促使地道施工技術(shù)不斷提高和完滿。但是，由于地道工程的特別性，受地質(zhì)、設(shè)計、施工、運營及運營管理和維修等因素的影響，出現(xiàn)的地道病害也越來越多，有些地道的病害已影響車輛的正常執(zhí)行，甚至危及行車安全。為了使出現(xiàn)病害的地道減少，有必要研究地道出現(xiàn)病害的原因及相應(yīng)的措施。在地下工程洞室施工中，對圍巖的認識是特別重要的工作之一。只有對圍巖性質(zhì)進行清楚和正確的判斷，才能在施工中采用卓有收效的手段，順利地實現(xiàn)施工的目標(biāo)。地道圍巖病害大多出現(xiàn)在柔弱膨脹性圍巖。柔弱膨脹性圍巖是指飽和抗壓極限強

2、度在30MPa以下，完滿性系數(shù)在0.4以下的圍巖，其工程性質(zhì)主要表現(xiàn)在圍巖自穩(wěn)性差、節(jié)理發(fā)育、巖石風(fēng)化嚴重。巖性大多數(shù)為泥巖、泥質(zhì)粉砂巖和松弛的碎石土，遇水極易消融。施工前對付柔弱膨脹性圍巖現(xiàn)場做認真檢查，認真閱讀設(shè)計文件，施工方案的編制應(yīng)嚴格依照“重地質(zhì)、管超前、嚴注漿、短進尺、強支護、快封閉、勤量測、速反響”的原則，并嚴格執(zhí)行地道施工的有關(guān)規(guī)范和標(biāo)準。、地道病害分類依照病害的表現(xiàn)形式，地道病害可分為襯砌開裂、襯砌漏水、地道基底翻漿冒泥等。在進行地道病害整改前，需對產(chǎn)生地道病害的原因進行檢查、解析，只有在檢查清楚原因后，才能做到有的放矢，依照病害產(chǎn)生的原因，采用有針對性的工程措施。如襯砌開裂

3、，其性質(zhì)有的屬于受彎拉引起的，有的屬于受剪切引起的，有的屬于受壓引起的，至于為何會出現(xiàn)開裂，既可能是施工質(zhì)量問題，也可能是設(shè)計存在弊端，或多種因素綜合造成的，只有詳盡問題詳盡解析，很難混作一談。同樣，針對產(chǎn)生原因的不同樣，相應(yīng)的辦理措施也不盡同樣。從產(chǎn)生的原因出發(fā)，地道病害一般可分為選線不當(dāng)引起的病害、設(shè)計不合理可能預(yù)留的病害、施工不當(dāng)預(yù)留的病害及保護不當(dāng)引起的病害、地道圍巖病害情況及影響1）初期支護變形、破壞。構(gòu)造下沉,發(fā)射混凝土開裂掉塊剝落。變形多數(shù)出現(xiàn)在起拱線以上的拱圈范圍;變形嚴重地段變形量達幾十公分以上,入侵二次襯砌的構(gòu)造范圍,致使二次襯砌構(gòu)造斷面尺寸不夠,只好拆掉初期支護重做。2）

4、二次襯砌破壞。主要表現(xiàn)為:拱頂混凝土縱向劈裂,明顯的擠壓剪切破壞,表面混凝土剝落,鋼筋外露;拱腳墻接合處變形呈錯臺等。3）坍方頻頻,有初期支護完成從前的裸洞坍方,還有最為嚴重,損失最大的初期支護完成后發(fā)生的坍方。地道圍巖病害除受工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件影響外，還有形成病害的其他原因，比方，施工處罰不當(dāng)、不及時;支護構(gòu)造弱等原因。由于施工方法上存在著弊端，施工程序不合理，使病害在最后的混凝土面上表現(xiàn)出沉落、變形、侵限。地道地質(zhì)構(gòu)造破碎柔弱，開挖后要趕忙形成一個高強度的封閉構(gòu)造環(huán)，來控制圍巖的過分變形、廢弛，這就是初支應(yīng)達到的功能及最后目的。、如何有效處罰地道圍巖病害（1）優(yōu)化開挖方法在開挖方法上不

5、宜過多地域分開挖地域,這樣會不利于初支的趕忙形成,難以保證構(gòu)造的整體性。上部開挖完成后,利用下部高度,推行頂拱初支,如遇圍巖極為破碎柔弱時,可采用保留上部核心土,順開挖輪廓線用風(fēng)鎬鑿槽,形成上部初支,保留中部核心土,既防范了過多裸露開挖掌子面,又可起到抵抗體及施工平臺的雙重功能。下部開挖采取的措施:a.防范上部初期支護沉落、變形,如上部鋼支腳加設(shè)深孔鎖腳錨桿長（L5m）;b.設(shè)置臨時縱向托梁與臨時支撐等;c.盡量防范擾動上部圍巖,特別在湊近開挖面處要采用“預(yù)留保護層”和人工鑿?fù)诘姆椒ǎ?）采用復(fù)合式襯砌構(gòu)造柔弱膨脹性圍巖地道,宜設(shè)計采用復(fù)合式帶仰拱的襯砌構(gòu)造型式。這是由于,當(dāng)?shù)氐烙泻侠碇ёo條件

6、的情況下,巖層會漸漸釋放能量,調(diào)整各層支護襯砌內(nèi)力,充發(fā)散揮外層支護在三維應(yīng)力作用下的抗壓強度,鋼拱架及時供應(yīng)抗力,限制圍巖變形,減少內(nèi)層襯砌所承受的接觸應(yīng)力。內(nèi)層襯砌主要承受后期連續(xù)增加的不均勻的膨脹圍巖壓力,使襯砌構(gòu)造長遠牢固。據(jù)有關(guān)實驗研究和對全國鐵路運營地道裂損襯砌檢查證明,在松弛破碎地層和柔弱膨脹性圍巖地道中,底壓力經(jīng)常湊近或大于垂直地壓力,常使底板裂斷,隧底上鼓,邊墻下部內(nèi)移,使襯砌失穩(wěn)破壞。因此仰拱是構(gòu)造的受力要點部位,設(shè)計和施工應(yīng)予以足夠的重視。（3）襯砌斷面內(nèi)輪廓型式的影響國內(nèi)外對柔弱膨脹性圍巖地道的研究發(fā)現(xiàn),地道斷面內(nèi)輪廓形狀,對巖石的膨脹性有很大的影響。德國學(xué)者依照膨脹規(guī)

7、律和有限元計算的研究,結(jié)果表示,馬蹄形斷面輪廓底鼓幾乎是圓形的四倍。依照國內(nèi)外268組實測地應(yīng)力的數(shù)據(jù)得出結(jié)論,在地殼必然深度的水平應(yīng)力經(jīng)常大于垂直地應(yīng)力,有時甚至大35倍,故圓形輪廓和湊近圓形的橢圓形輪廓合適柔弱的柔弱膨脹性圍巖地道。從調(diào)研資料看,由于滿足凈空限界的需要,國內(nèi)外處道大多采用馬蹄形斷面,少許采用圓形。近些年來,我國學(xué)者對地道支護襯砌受力特點和仰拱作用的實驗研究證明,馬蹄型斷面在承受不同樣方向主應(yīng)力時的破壞形態(tài)結(jié)論是,仰拱及其與邊墻連接處是構(gòu)造的單薄環(huán)節(jié),因此,在膨脹性圍巖設(shè)計和施工中,宜在現(xiàn)有單、雙線馬蹄型斷面基礎(chǔ)上,采用邊墻與仰拱圓順連接,以減小應(yīng)力集中,發(fā)揮仰拱的最大作用。

8、我國關(guān)角地道、崔家溝地道等設(shè)計的直墻無仰拱襯砌,病害嚴重。香爐山水工隧洞在膨脹性圍巖地層中施工時,將直墻斷面改為馬蹄形帶仰拱斷面,受力條件獲取改進。（4）二次襯砌混凝土施工就地道圍巖施工而言,“先拱后墻”,由上至下的混凝土施作次序是極為不可以取的,弊端表現(xiàn)為：1）上部懸空會造成構(gòu)造物變形、下沉;2）在一個完滿的斷面未全部進行完初支的情況下,插入混凝土施工,工序相互攪亂大,不吻合新奧法施工原理的高效、及時性;3）造成構(gòu)造配筋,施工縫難以辦理。可以推行底部仰拱超前澆筑,可建立底部拘束條件,形成一封閉環(huán),底部混凝土的超前,還可達到幾個功能:a.封閉地基,防范地基被水浸泡消融。b.使已完成的墻、拱初支建立起底部拘束條件,以墻、拱初支結(jié)構(gòu)共同形成一封閉環(huán)。c.底部仰拱超前