談某隧道二次襯砌裂縫掉塊處理

艾 杰

(甘肅省交通規劃勘察設計院有限責任公司，甘肅 蘭州 730030)

隨著我國隧道建設近年來的發展，逐漸向著“長、大、深、群”方向發展，由于隧道的復雜性和不可預見性，二次襯砌結構在快速施工、氣候及復雜的地質條件變化等的影響下，出現或多或少的缺陷甚至裂縫是不可避免的，二次襯砌是隧道結構的最后防線，其裂縫極大地降低了隧道結構的安全儲備，合理分析其產生原因和對癥的處理二襯裂縫具有重要意義。

1 工程概況

該隧道按照雙洞雙向四車道設計，時速為80 km/h，建筑限界凈寬為10.25 m，內輪廓寬度 10.86 m，高度 7.032 m，采用現行《公路隧道設計規范》標準斷面。隧道左、右全長分別為4 590 m，4 630 m，最大埋深184 m，隧道洞內縱坡為－2.18%，隧道以砂巖、泥巖為主，除斷裂帶外，其余段落圍巖完整性較好，屬山嶺深埋特長石質隧道。

2 地質條件及水文條件

該隧道穿越斷裂帶，其段落為:YK164+340～YK164+400(長60 m)，ZK164+380～ZK164+440(長60 m)，該斷層為斷層弱風化泥巖和泥質砂巖的接觸帶，斷層前后分別為弱風化泥巖和弱風化礫巖，并于斷層主斷帶相鄰段存在約100 m斷層影響帶，該斷裂帶初始地應力較大，泥巖段后期應力釋放較多，其地質變化較大，對信息化隧道施工的要求也較高。

隧道位于甘肅省中南部，平均年氣溫8.8℃，屬溫帶大陸性半濕潤季風氣候，降水量531 mm，其地下水主要為大氣降水補給和少量基巖裂隙水，涌水量小。斷層帶附近由于構造影響嚴重，存在沖溝，洞室內會出現線流現象。

3 隧道裂縫發育情況

隧道二次襯砌完成后，裂縫主要分布于拱頂、拱腰，其寬度約1 mm，然后繼續發展，逐步加速變形，陸續發現拱頂、拱腰處縱向裂縫并掉塊，其中YK164+305～YK164+310段和YK164+340～YK164+360段較為嚴重，根據監控量測資料，二次襯砌變形嚴重，存在極大安全風險。

4 隧道支護參數

該段隧道圍巖較為破碎為Ⅴ級圍巖，超前支護采用超前小導管，系統錨桿采用φ22砂漿錨桿，噴射混凝土厚24 cm，內設Ⅰ18鋼拱架，間距75 cm，二襯采用50 cm厚鋼筋混凝土。

5 襯砌裂縫原因分析

1)該段處于斷層破碎帶主斷帶中，圍巖十分破碎，隧道施工過程中由較好圍巖向較差圍巖轉換時，信息化施工欠缺，施工工序調整不到位，隧道結構承受較大的壓力，圍巖在初期支護完成后長時間未施作二次襯砌引起初期支護換拱擾動，松動圈繼續擴大，部分二次襯砌厚度不足的段落無法抵抗圍巖側壓力。

2)右線與該段圍巖對應段落，先后出現過塌方和二次襯砌開裂，左線相鄰段也曾出現過塌方，塌腔的擴展對塌腔前后段圍巖有卸載松動的作用，進一步導致側壓力加大，致使二次襯砌的開裂和仰拱底鼓加速發展。

6 處治方案

1)YK164+300～YK164+360段立即采用2.5 m×5 m井字臨時木垛支撐，中心間距為5.5 m，木垛支撐由枕木拼裝組合，形成大剛度臨時支撐，確保隧道不產生新的大面積塌方。2)架設臨時支撐的同時，擇機展開雷達探測，以探明鋼拱架位置、襯砌結構厚度和空洞、圍巖松弛范圍和空腔等情況。3)根據該段成因分析和現場勘察情況，YK164+340～YK164+360和YK164+300～YK164+320段局部切割二次襯砌后，按100 cm×100 cm間距與系統錨桿配合間隔打設9 m長R32自進式錨桿。4)錯開臨時支撐位置逐榀鋼拱架分臺階切割或者鑿開YK164+340～YK164+360和YK164+300～YK164+320段二次襯砌，對初期支護侵入二次襯砌段落進行換拱，鋼拱架采用Ⅰ20b型鋼拱架，間距50 cm，噴射C25混凝土厚26 cm。若換拱過程中發現圍巖拱部松動，則應提前對拱部3 m范圍內圍巖進行注漿固結處理。5)對已經完成前三步處理的段落迅速采用組合鋼模板施作二次襯砌，二次襯砌采用50 cm厚C30鋼筋混凝土，襯砌內設置雙側鋼筋網，環向采用Ф22鋼筋，縱向間距15 cm，縱向采用Ф14鋼筋，環向間距30 cm，二次襯砌施作長度視施工現場情況而定，不宜大于3 m。6)YK164+325～YK164+335坍塌處理段補強加固方案:在起拱線處左右側各采用兩根6 m長φ42×4鎖腳鋼管錨固，起拱線以上按照100 cm間距布置5根12 m長R38自進式錨桿穿越兩側拱腰塑性區;YK164+325～YK164+335坍塌處理段及其延伸段拱頂120°范圍內采用不大于1.2 MPa低壓填充注漿，初期支護外注漿厚度不小于300 cm，注漿孔間距100 cm×100 cm，梅花形布置。

7 結語

1)隧道二襯裂縫出現較為常見，施工過程中應在初期支護階段就要加強信息化施工，做到不留隱患，才能降低襯砌結構裂縫出現的概率。

2)二次襯砌裂縫出現后，應加強其變異、變形觀察，判斷其產生成因和發展趨勢，分析其影響和后果，及時采取合理的方案處治。

[1] 孟江峰.隧道二襯混凝土裂縫的成因分析和修補及預防[J].山西建筑，2010，36(4):337－338.