隧道仰拱常見病害原因分析及處治措施探討

王德新

（云南交投集團公路建設第二工程有限公司， 云南 昆明 650000）

0 引言

在隧道襯砌結構中仰拱是其中重要組成部分，其主要作用是改善上部支護結構的受理條件而對隧道的底部進行反向拱形結構的設置。對于隧道仰拱來說可以有效的提高隧道結構的承載力，同時也可以很好的抑制巖內塑性區發生擴展，在一定程度上也約束了隧道洞口周圍的位移，對于提高襯砌結構的安全性有非常重大的意義。一方面在隧道的上部所承載的地層壓力會通過隧道邊墻結構或者是路面上所承載的負荷有效的將其傳遞到地下，同時也能有效的抵御從地下所產來的反作用力。所以說在隧道工程中進行仰拱的設置對于維護隧道的整體結構的穩定性意義重大，尤其是對于部分隧道的側壓力比較大的膨脹性巖體中，這種作用發揮的尤為突出。但是就目前的隧道工程建筑施工來看對于仰拱的重要性仍然沒有得到充分的認識，并且在仰拱結構設計以及施工過程中由于操作不當可能會導致仰拱底鼓開裂、襯砌結構遭到破壞以及路面出現翻漿冒泥等情況對于整個工程建筑施工產生了嚴重的阻礙。本文主要針對施工過程中出現的隧道仰拱常見病害仰拱底鼓破壞通過現場調查分析對仰拱底鼓病害的產生原因以及相應的處理措施進行分析，希望可以為出現類似情況的工程施工提供有效的參考意見。

1 隧道仰拱病害發生的原因

1.1 隧道排水嚴重不暢

隧道發生病害的地段在穿越煤系地層的時候受到苗寨向斜的影響，隧道的地下水會不斷的積累，如果在隧道建設中排水設施不夠完善，會導致地下水嚴重堵塞，出現隧道排水不暢，導致在隧道仰拱的底部圍巖會在地下水中長期浸泡，最終圍巖在水中有嚴重的軟化現象。

1.2 隧道施工質量嚴重不足

在進行隧道施工中如果無法進行合理科學的施工管理，在施工過程中出現嚴重的偷工減料，尤其是在隧道仰拱施工過程中沒有完全按照設計要求進行施工則會導致嚴重的安全問題、質量問題等，主要體現在以下幾個方面：

（1）在進行Va襯砌段隧道仰拱的施工時初期階段其支護沒有按照設計要求進行封閉處理，以及I20型的剛型拱架沒有設置或者是設置不合理。

（2）在隧道仰拱施工中其深度設計沒有完全達到設計要求的深度，導致仰拱深度嚴重不足，其穩定性受到很大的影響。

（3）在進行鋼筋混凝土仰拱的施工時沒有按照施工設計達到C30防腐蝕氣密性，僅僅在仰拱的填充層澆筑了C15混凝土，導致在仰拱的底部基本沒有鋼筋支撐，因此混凝土被嚴重污染，出現嚴重的離析現象

（4）隧道在進行二次襯砌的時候仰拱部分局部出現澆筑不滿的情況，導致在襯砌之后其背部存在脫空的現象，而二次襯砌的厚度要求也不達標，導致部分位置和實際設計厚度之間有嚴重的偏差。

（5）在進行隧道二次襯砌時鋼筋的不規范布置導致內外層的鋼筋保護層之間的距離相差太大，部分鋼筋的位置處于襯砌的中部，導致鋼筋沒有完全發揮其作用。

2 隧道仰拱常見病害處置措施

通過對隧道仰拱常見病害的現狀分析以及進行現場調查認識到了隧道仰拱病害發生的原因根本原因以及問題的嚴重性，針對這些病害發生的原因提出了以下幾點處置措施。

2.1 全面清理隧道的排水設施

為了保證在隧道中心的排水溝始終保持順暢，需要對隧道的排水設施進行全面的清理，保證隧道內的滲水可以有效的排出洞外，對隧道底部的靜水壓力也有效的減小，防止在仰拱底部的圍巖出現進一步的軟化。

2.2 型鋼支撐操作

在隧道的底部邊墻等地方及時進行I22型的鋼筋進行加固支撐，保證在其縱向間距保持50厘米。鋼板和墻面要緊密貼合，通過鋼楔對型鋼進行支撐加力，保證貼合緊密，并保證在隧道的水平側所承受的壓力能夠傳送到型鋼進行支撐，防治隧道發生向內部再次進行擴展的可能。之后型鋼支撐施工完成讓其底部和中間使用C15混凝土進行填充緊密，避免人員在進行機械設備操作的時候出現操作失誤將型鋼支撐壓彎。

2.3 二次襯砌變形開裂嚴重段環向注漿加固

對于發生二次襯砌變形并且開裂現象比較嚴重的地方要進行環向注漿加固，在環向注漿加固的時候通常所使用的是直徑42毫米、壁厚4毫米的注漿鋼花管，其長度為6米，間距為80厘米。在進行注漿的時候所使用的水泥漿液在摻入適量的水玻璃之后對其凝結的時間進行調節，水泥漿液和水灰比為1:1，注漿方式為間歇隔孔注漿。

2.4 加強監控量測

在進行監控量測的測點布置的時候要注意布置的斷面間距應該不超過 5米，在局部變形情況比較嚴重的地段可以根據實際情況決定是否加密布置監控量測測點。檢測頻率應該保持每天不少于三次，以便于可以及時的掌握隧道晨起變形的具體情況。尤其是在臨時加固措施實施之后進行的二次襯砌的變形情況要格外注意監控量測。

2.5 隧道仰拱的分段拆換

根據監控量測所測得的實際數據進行分析，總結二次襯砌變形的規律，在變形速率逐漸趨向于平穩之后對隧道仰拱進行分段拆換，在進行拆換的時候每次不應該超過 3米，在將隧道仰拱進行重新開挖之后應該按照原來的設計要求進行施工，因為在隧道洞內進行大面積的施工時在施工現場設備的空壓能力是有限的，很難完全達到施工要求。所以在原設計施工中要求的仰拱封底為C25噴射混凝土調整為C30的防腐蝕氣密性混凝土。

3 總結

在襯砌結構中隧道仰拱是其中重要的組成部分之一，尤其是在軟弱的圍巖段，對于提高隧道整體結構的承載力、避免圍巖內的塑性區持續出現擴展，同時對隧道洞口周圍位移的發展進行約束以及對于提高襯砌結構的安全度等都有著十分重要的意義。因此在進行隧道建設的過程中應該充分的認識到隧道仰拱對于整個工程施工的重要性。

通過對隧道仰拱施工情況，病害原因的現場調查以及現場的破損檢測等對于隧道仰拱常見病害底鼓破壞的主要原因是因為在隧道里積水嚴重并且排水設施不夠完善，導致隧道仰拱底部的巖石在經受長期的浸泡之后被嚴重軟化，因此導致在隧道周圍圍巖塑性圈的半徑呈不斷擴大的趨勢，而圍巖發生的變形破壞程度也逐漸加深，逐漸從表面向其深部發展，導致隧道在水平方向上承受的側壓力以及垂直方向上承受的荷載都逐漸的擴大，同時也因為在進行仰拱施工的過程中施工質量的影響導致襯砌結構并沒有完全封閉成環，因此在圍巖壓力慢慢增加的情況之下導致仰拱中所填充的混凝土其應力達到了其承受極限強度，導致開始從最薄弱的部位開始不斷的發生斷裂、破壞以及搓動，導致整體隧道仰拱發生底鼓破壞。

本文主要針對仰拱底鼓破壞病害發生的現象以及原因進行分析，并提出了相應的解決措施，有建立疏通隧道排水的排水設施、設置水平型的鋼支撐、建立直徑較大的鋼化管鎖腳以及在施工時進行環向注漿進行加固等方法，對于該病害的發生實現了有效控制。同時在施工過程中在保證安全的前提之下對發生變形破壞段的仰拱以及二次襯砌進行更換，成功實現了隧道仰拱底鼓病害的治理，為保證類似病害施工處理提供了有效的意見。

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