隧道围岩病害处治

1、地道围岩病害及处罚、前言随着地道工程的大量增加，专长地道、大断面地道、连拱地道、深埋地道、柔弱围岩地道等典型地道不断出现，促使地道施工技术不断提高和完满。但是，由于地道工程的特别性，受地质、设计、施工、运营及运营管理和维修等因素的影响，出现的地道病害也越来越多，有些地道的病害已影响车辆的正常执行，甚至危及行车安全。为了使出现病害的地道减少，有必要研究地道出现病害的原因及相应的措施。在地下工程洞室施工中，对围岩的认识是特别重要的工作之一。只有对围岩性质进行清楚和正确的判断，才能在施工中采用卓有收效的手段，顺利地实现施工的目标。地道围岩病害大多出现在柔弱膨胀性围岩。柔弱膨胀性围岩是指饱和抗压极限强

2、度在30MPa以下，完满性系数在0.4以下的围岩，其工程性质主要表现在围岩自稳性差、节理发育、岩石风化严重。岩性大多数为泥岩、泥质粉砂岩和松弛的碎石土，遇水极易消融。施工前对付柔弱膨胀性围岩现场做认真检查，认真阅读设计文件，施工方案的编制应严格依照“重地质、管超前、严注浆、短进尺、强支护、快封闭、勤量测、速反响”的原则，并严格执行地道施工的有关规范和标准。、地道病害分类依照病害的表现形式，地道病害可分为衬砌开裂、衬砌漏水、地道基底翻浆冒泥等。在进行地道病害整改前，需对产生地道病害的原因进行检查、解析，只有在检查清楚原因后，才能做到有的放矢，依照病害产生的原因，采用有针对性的工程措施。如衬砌开裂

3、，其性质有的属于受弯拉引起的，有的属于受剪切引起的，有的属于受压引起的，至于为何会出现开裂，既可能是施工质量问题，也可能是设计存在弊端，或多种因素综合造成的，只有详尽问题详尽解析，很难混作一谈。同样，针对产生原因的不同样，相应的办理措施也不尽同样。从产生的原因出发，地道病害一般可分为选线不当引起的病害、设计不合理可能预留的病害、施工不当预留的病害及保护不当引起的病害、地道围岩病害情况及影响1）初期支护变形、破坏。构造下沉,发射混凝土开裂掉块剥落。变形多数出现在起拱线以上的拱圈范围;变形严重地段变形量达几十公分以上,入侵二次衬砌的构造范围,致使二次衬砌构造断面尺寸不够,只好拆掉初期支护重做。2）

4、二次衬砌破坏。主要表现为:拱顶混凝土纵向劈裂,明显的挤压剪切破坏,表面混凝土剥落,钢筋外露;拱脚墙接合处变形呈错台等。3）坍方频频,有初期支护完成从前的裸洞坍方,还有最为严重,损失最大的初期支护完成后发生的坍方。地道围岩病害除受工程地质和水文地质条件影响外，还有形成病害的其他原因，比方，施工处罚不当、不及时;支护构造弱等原因。由于施工方法上存在着弊端，施工程序不合理，使病害在最后的混凝土面上表现出沉落、变形、侵限。地道地质构造破碎柔弱，开挖后要赶忙形成一个高强度的封闭构造环，来控制围岩的过分变形、废弛，这就是初支应达到的功能及最后目的。、如何有效处罚地道围岩病害（1）优化开挖方法在开挖方法上不

5、宜过多地域分开挖地域,这样会不利于初支的赶忙形成,难以保证构造的整体性。上部开挖完成后,利用下部高度,推行顶拱初支,如遇围岩极为破碎柔弱时,可采用保留上部核心土,顺开挖轮廓线用风镐凿槽,形成上部初支,保留中部核心土,既防范了过多裸露开挖掌子面,又可起到抵抗体及施工平台的双重功能。下部开挖采取的措施:a.防范上部初期支护沉落、变形,如上部钢支脚加设深孔锁脚锚杆长（L5m）;b.设置临时纵向托梁与临时支撑等;c.尽量防范扰动上部围岩,特别在凑近开挖面处要采用“预留保护层”和人工凿挖的方法（2）采用复合式衬砌构造柔弱膨胀性围岩地道,宜设计采用复合式带仰拱的衬砌构造型式。这是由于,当地道有合理支护条件

6、的情况下,岩层会渐渐释放能量,调整各层支护衬砌内力,充发散挥外层支护在三维应力作用下的抗压强度,钢拱架及时供应抗力,限制围岩变形,减少内层衬砌所承受的接触应力。内层衬砌主要承受后期连续增加的不均匀的膨胀围岩压力,使衬砌构造长远牢固。据有关实验研究和对全国铁路运营地道裂损衬砌检查证明,在松弛破碎地层和柔弱膨胀性围岩地道中,底压力经常凑近或大于垂直地压力,常使底板裂断,隧底上鼓,边墙下部内移,使衬砌失稳破坏。因此仰拱是构造的受力要点部位,设计和施工应予以足够的重视。（3）衬砌断面内轮廓型式的影响国内外对柔弱膨胀性围岩地道的研究发现,地道断面内轮廓形状,对岩石的膨胀性有很大的影响。德国学者依照膨胀规

7、律和有限元计算的研究,结果表示,马蹄形断面轮廓底鼓几乎是圆形的四倍。依照国内外268组实测地应力的数据得出结论,在地壳必然深度的水平应力经常大于垂直地应力,有时甚至大35倍,故圆形轮廓和凑近圆形的椭圆形轮廓合适柔弱的柔弱膨胀性围岩地道。从调研资料看,由于满足净空限界的需要,国内外处道大多采用马蹄形断面,少许采用圆形。近些年来,我国学者对地道支护衬砌受力特点和仰拱作用的实验研究证明,马蹄型断面在承受不同样方向主应力时的破坏形态结论是,仰拱及其与边墙连接处是构造的单薄环节,因此,在膨胀性围岩设计和施工中,宜在现有单、双线马蹄型断面基础上,采用边墙与仰拱圆顺连接,以减小应力集中,发挥仰拱的最大作用。

8、我国关角地道、崔家沟地道等设计的直墙无仰拱衬砌,病害严重。香炉山水工隧洞在膨胀性围岩地层中施工时,将直墙断面改为马蹄形带仰拱断面,受力条件获取改进。（4）二次衬砌混凝土施工就地道围岩施工而言,“先拱后墙”,由上至下的混凝土施作次序是极为不可以取的,弊端表现为：1）上部悬空会造成构造物变形、下沉;2）在一个完满的断面未全部进行完初支的情况下,插入混凝土施工,工序相互搅乱大,不吻合新奥法施工原理的高效、及时性;3）造成构造配筋,施工缝难以办理。可以推行底部仰拱超前浇筑,可建立底部拘束条件,形成一封闭环,底部混凝土的超前,还可达到几个功能:a.封闭地基,防范地基被水浸泡消融。b.使已完成的墙、拱初支建立起底部拘束条件,以墙、拱初支结构共同形成一封闭环。c.底部仰拱超前