连拱隧道二次衬砌裂缝处治方案

连拱隧道二次衬砌裂缝处治方案　●陈世荣　（永春县公路建设开发公司，永春３６２６００）　摘要泉三高速公路新琼隧道为双连拱隧道，左洞二衬混凝土出现裂缝，为确保　行车安全．采取返工、加固进行处理。本文针对隧道二衬裂缝的成因和处理作一些介　绍．供连拱隧道的施工及病害处理参考。　关键词隧道二衬裂缝原因分析处治　１　工程概况　右偏３０￣￣４５￣内，其中２条贯穿整板二衬，裂缝最宽处　泉三高速公路新琼隧道设计为双连拱隧道，全长１４０ｍ　５ｍｍ，纵向裂缝之间也有细小裂缝。　（设计桩号Ｋ７６＋８６５￣Ｋ７７＋００５），进、出口明洞各１０ｍ，　（２）Ｋ７６＋９１１￣Ｋ７６＋９２３段，主要存在４条裂缝，拱　暗洞１２０ｍ。道路等级：双向四车道高速公路；设计速　顶右偏３０ｏ￣６Ｏｏ范围内有３条纵向裂缝，３条裂缝均贯穿　度：８０ｋｍ／ｈ；行车道宽度：２ｘ３．７５ｍ（单洞），单洞隧　整板二衬，最宽的裂缝有２０ｒａｍ，裂缝深度有２０ｃｍ；　道建筑界限：０．５＋２ｘ３．７５＋０．７５＋０．７５（检修道），净高５　Ｋ７６＋９１９￣ｌ【７６＋９２３有１条斜４５￣的裂缝，裂缝长有７ｍ，　ｍ，内轮廓净高７．０ｍ。　最宽处有２ｍｍ，贯穿整板二衬的３条纵向裂缝之间也有　２二衬裂缝情况及其原因分析　细小裂缝。　２．１裂缝情况　（３）Ｋ７６＋９２３￣Ｋ７６＋９３５段，主要存在９条裂缝，拱　（１）Ｋ７６＋８８７￣Ｋ７６＋９１１段３条纵向裂缝，在拱顶及　顶右偏３０ｏ￣６０ｏ范围内有７条纵向裂缝，７条裂缝交织一　２．６锚孔验收　（２）试验要求　在锚筋锁定前必须进行验收试验，若发现有明显预　①从５０％设计荷载到最大试验荷载之间所测得的总　应力损失，应及时进行补偿张拉。　位移量，超过该荷载范围内锚筋自由段长度的预应力筋　２．６．１　验收试验设备要求和方法　理论弹性伸长量的８０％，且小于自由段与１／２锚固段长　张拉设备投入正式使用前，应由具有相应资质的计　度之和的预应力筋的理论弹性伸长值；　量单位进行标定，并应绘制压力表读书与系统出力曲　②在最后一级荷载作用下的位移观测期内，在历时　线；验收试验时对锚索施加应力和变形需要几种设备同　ｌＯｍｉｎ内位移不超过ｌｍｍ，或者２ｈ蠕变量不大于２ｍｍ，　时进行测定，要求认真做好记录，并提交试验报告。　满足上述两款条件，则认为验收试验锚索合格。　２．６。２试验的规定和要求　３结束语　（１）试验规定　预应力锚索框架施工应从材料、设备、施工工艺、　①锚索数量不少于工程锚索总数的５％，且不得少　检验到验收，每个工序、每个细节的注意事项都应做详　于３根；　细、认真、一丝不苟、～环紧扣一环，才能保证工程进　②试验应分级加荷，起始荷载宜为锚索设计荷载的　度、质量和安全，经完工后一年来监测，预应力锚索应　３０％．分级加荷值分别为设计荷载的０．５、０．７５、１，０、　力损失皆在规定的要求内。　１．２、１．３３、和１．５倍，最大试验荷不能大于锚筋承载力　标准值的０．８倍；　参考文献　③验收试验中，当荷载每增加一级，均应持荷稳定　【１】边坡稳定性分析与滑坡防治．重庆大学出版社，２００５，０３．　ｌＯｍｉｎ，并记录位移读数，最后一级试验荷载也应持续　［２］公路边坡防治技术．中国建筑工业出版社，１９９７，０５．　ｌＯｍｉｎ。　［３】预应力锚固技术基本理论与实践．中国水利出版社，２００７．Ｏ９　福建交通科技２０１１年第４期网　起贯穿整板二衬，最宽的裂缝有１５ｒａｍ；Ｋ７６＋９２７￣　（２）力求对缺陷治理全面、彻底、不留后患，确保　Ｋ７６＋９３１段右拱腰有１条斜４５。的裂缝，长度有５ｍ，裂缝　隧道安全、经济、美观的运营。　最宽处ｌｍｍ；Ｋ７６＋９３１￣Ｋ７６＋９３５段有一环向裂缝，从起　（３）确保处治施工安全。由于隧道围岩全为全风化　拱处一直延伸到拱顶，贯穿整板二衬的７条纵向裂缝之　花岗岩（Ｖ级），围岩地质软弱，局部二衬裂缝较大．　间也有细小裂缝。　初支变形已侵占二衬位置而需凿除，给二衬的处治带来　（４）Ｋ７６＋９３５￣Ｋ７６＋９４７段，主要存在７条裂缝，拱　较大困难及存在安全风险。处治方案应考虑到处治施工　顶右偏３０。￣６０。范围内有７条纵向裂缝，７条裂缝交织一　方案可行，施工安全。　起贯穿整板二衬，最宽的裂缝有５ｍｍ：Ｋ７６＋９４１—Ｋ７６＋　４隧道二次衬砌裂缝处理方案　９４７段右拱腰还有多条斜向裂缝，贯穿整板二衬的７条纵　根据以上二次衬砌缺陷的情况，综合省、市高指　向裂缝之间也有细小裂缝。　，　及有关专家等意见，并做出了工程质量缺陷处理方案　２．２原因分析　的设计。　（１）地基不均匀沉降引起的裂缝　（１）裂缝数量较多但变形不大采取补强加固，防止　该隧道围岩为全风化花岗岩，左洞Ｋ７６＋９３７一＋９６ｌ　病害进一步发展。二衬厚度不规则，局部达不到设计　段矮边墙曾出现裂缝、下沉、变形，判断因在隧道仰拱　值，裂缝数量较多，局部段落还存在空洞及不密实现　或填充混凝土施工完毕后，由于地基受力后产生不均匀　象，二衬变化不大，大部分裂缝尚未贯通。采取补强措　沉降所导致。　施，防止衬砌开裂或产生破坏，方案如下：　（２）隧道施工引起的不均匀沉降裂缝　①在裂缝处进行刻槽，对裂缝处进行压注环氧树　由于双连拱隧道施工工序比较复杂，隧道围岩（包　脂，使裂缝处衬砌粘接为整体，并控制裂缝继续发展。　括地基）要受多次施工扰动，连拱中一拱封闭受力，开　②二衬背后空洞及不密实的部位，采用注浆的办法　挖中导洞另一侧下台阶岩体时，由于侧壁支撑岩体的卸　充填衬砌与围岩之间的空洞以及不密实处，使地层能充　除及地基软弱或不均匀而在平行隧道轴向产生不均匀沉　分发挥抗力作用。注浆采用水灰比为１：１的水泥浆，在　降裂缝。　空洞纵向方向两侧分别打注浆孔和排气孔，待排气孔有　（３）施工工序引起的裂缝　浆液流出，将排气孔堵塞，再保持注浆压力５分钟，注　双连拱隧道的施工工序远较分离式隧道复杂，施　浆压力不宜大于０．３ＭＰａ，以防止压力过大，对衬砌产生　工中出现了和隧道施工力学原理相悖的情况，在隧道　破坏。　变形及荷载的共同作用下，则可能导致裂缝的出现和　③采用ｗＤ２８０钢带进行加固，纵向间距８０ｃｍ，加　发展。　固范围为电缆槽以上全断面。　（４）隧道二次衬砌局部厚度不足　④二衬表面凿毛（除钢带位置），用高压水或压缩　①由于在开挖过程中，局部存在欠挖情况。　空气将凿毛面吹洗干净，以利于喷射混凝土和原有衬砌　②在围岩较差（Ｖ级）的情况下，开挖围岩时没有　紧贴，保证加固后整体受力。用湿喷工艺喷射混凝土，　根据围岩监控量测资料及时调整预留变形量，造成预留　将喷混凝土表面抹平，并与衬砌光滑顺接；，喷射Ｃ２５　变形量不足。初期支护侵入二次衬砌界限内，或者是由　微纤维混凝土１０ｃｍ，挂　４钢筋网，网格为１５ｃｍ￣１５ｃｍ，　于初期支护和二次衬砌施工的间隔时间较长，初期支护　锚杆为西２０树脂锚杆，长度为２５ｃｍ，环向间距ｌｍ，纵　和围岩的变形较大，从而引起二衬厚度不足。　向间距０．８ｍ，钢筋网焊接于锚杆端头，并且保证１０ｃｍ　（５）初期支护和二次衬砌之间局部存在空洞　厚的喷混凝土不侵入隧道建筑限界。　①二次衬砌施工时，没有准确判断混凝土填充二次　⑤在运营过程中应继续对加固段落进行长期的　衬砌密实的时间，提前停止混凝土的泵送浇筑，导致二　观测。　次衬砌与初期支护之间存在空洞。　（２）裂缝宽度较大，二衬、初支变形侵限必须进行　②二次衬砌施工时，二衬混凝土没有进行充分振　凿除。重新施作初支及二衬。二衬厚度不规则，部分厚　捣，造成二衬混凝土没有与初期支护密切结合。　度达不到设计值，裂缝数量较多，而且裂缝宽度较大，　③二衬砼强度基本能达到设计２５ＭＰａ，强度不存在　局部二衬砼已完全破坏，局部段落还存在空洞及不密实　影响二衬病害。　现象，进行二衬返工处理，方案如下：　３隧道二次衬砌裂缝处理原则　①对二衬完全破坏的段落先行进行处治，以防止凿　（１）隧道裂缝处理设计本着治标、治本，防止裂缝　除时的失稳。设置临时护拱支护，采用１２０ｂ钢拱架，　等缺陷问题进一步发展。不降低隧道的设计标准和使用　间距ｌｍ。并用纵向连接钢筋连成整体，纵向钢筋采　功能的原则进行设计。　用　２５钢筋（环向间距ｌｍ），确保二衬凿除、浇注等　回福建交通科技２０１１年第４期　工序安全。　③为了确保处治地段的安全、顺利进行，必须加强　施工管理，尤其是关键工序质量的管理，二衬混凝土的　拆除安全、二衬钢筋的绑扎、二衬混凝土的施工质量　等，小导管注浆应自下而上进行，当没有达到设计单孔　注浆量时，应保持注浆压力３ｍｉｎ为结束注浆条件，确保　注浆扩散均匀。　②将拱圈分小段成环凿除，先拱部后边墙。凿除最　大长度１．５ｍ，凿除期间要尽量的减少震动，减少对围岩　的扰动，一定不能采用爆破。要尽快的对原来的初期支　护进行加固。　③采用Ｈ一１３￣１５格栅钢架进行支护，纵向间距　７５ｃｍ．左侧增加两组锁脚锚管，采用　５Ｏ注浆小导管，　④注意施工安全，处治期间现场要安排专职人员负　责安全工作，上部人员作业时，下部不得有人员通行或　作业。　长度４ｍ，右侧增加两组锁脚锚杆，采用中２２砂浆锚杆，　长度０．８ｍ，锁于中墙上，并用纵向连接钢筋连成整体，　纵向筋采用　２２钢筋。环向间距ｌｍ。　５处理效果　新琼隧道二衬混凝土裂缝处治：Ｋ７６＋８８７￣Ｋ７６＋　对围岩进行￣５０／Ｊｘ导管注浆加固，小导管长度５ｍ，　小导管打穿二衬，ｌＯＯｃｍ（环）ｘ７５ｃｍ（纵）梅花形布　９１１段采用加钢带、锚杆等加固处理；Ｋ７６＋９１１￣Ｋ７６＋　９４７段采用二衬凿除、加固后重施作二衬返工处理；　Ｋ７６＋９２３￣Ｋ７６＋９４８中隔墙小导管注浆加固地基。工程　置，注浆材料为水泥液，水泥浆水灰比０．８：１，注浆压力　为０．５～１．０ＭＰａ。　④对加固段落的格栅钢架上进行喷射混凝土施工，　要求圆顺即可，以便防水板的铺设，防水板的铺设要松　弛。同时要做好该段防水板与两端防水板的搭接。　于２００８年９月一１２月处治完毕，施工过程安全、顺利，　二衬加固地段外观平顺，且未侵占建筑界限，经过半　年的观察，无产生新的裂缝；返工处治地段，二衬、　初支厚度、强度均符合要求，监控量测各项指标满足　要求；地基加固地段处理后二衬裂缝已稳定无新裂缝　变化。其他各项质量指标经检测均合格，并通过交工　验收。　⑤凿除、加固长度达到６ｍ后即可进行再次的二衬　施工，按原设计的钢筋布置进行绑扎，二衬混凝土的灌　注一定要密实，要做到充分的振捣。　⑥二衬混凝土要求采用Ｃ３０的钢筋混凝土，对于二　衬混凝土的施工缝应做特殊处理，以改善新老混凝土的　粘接性能，提高混凝土的整体性，施工缝处的纵向钢筋　严禁断开。　６施工体会　（１）新琼隧道二衬病害发展时间较长，错过及时处　理的最佳时期。导致二衬病害发展严重。这次病害处理　得益于，掌握病害全面情况，处理意见经多方认真研　究，方案切实可行，施工顺利完成。　（３）地基承载力不足，矮边墙出下沉、变形、开裂　段，采用中隔墙基础小导管注浆进行地基加固，注浆材　料为水泥液，水泥浆水灰比０．８：１，注浆压力为０．５—　１．０ＭＰａ，小导管长度６ｍ，沿矮边墙设置两排，斜向打　（２）连拱隧道一般埋置较浅，地质条件复杂，围岩　较软弱破碎，节理发育差，易受地表水影响，施工难度　大，工序复杂。施工时必须要有科学合理的施工组织设　入中隔墙基础底，纵向间距６０ｃｍ。　（４）质量控制要点。　计，各个工序相互影响很大，工序的先后顺序及相联关　系极其重要，尽量减小各施工工序之间的相互影响。　（３）连拱隧道施工跨度大，易出现偏压。尤其是对Ｖ　级围岩，确保中隔墙基础承载能力达到设计要求，考虑足　够的预留变形量。中隔墙支撑应与主洞掘进相适应。　（４）施工管理时，尤其是关键工序质量的管理，严　格控制超前小导管的施工质量，钢拱架的间距，喷射混　①严格按处治方案组织施工，控制好各个环节，对　于存在裂缝的段落应贴上纸条。以便在处理过程中随时　观察裂缝的发展情况，根据裂缝的发展采取必要的应急　措施。　②处理段落必须加强左右洞的监控量测以及洞内观　测、地表下沉量测、拱顶下沉量测、净空收敛量测。处　理期间要尤其加强观察其余裂缝的变化情况，量测数据　凝土的厚度、密实度，小导管注浆的质量等。加强左右　洞的监控量测工作，用量测信息指导施工，及时反馈信　应及时整理分析，并及时预报变位状况。以便修改设计　或制定加强措施；用量测信息指导施工，及时反馈信息　以修正设计和采取应急措施，根据情况必要时对隧道外　侧拱脚以上拱顶以下地表进行注浆处理。　息以修正设计和采取应急措施。对于类似病害处理必须　加强洞内观测、拱顶下沉量测、净空收敛量测，量测数　据及时整理分析，预报变位状况。　福建交通科技２０１１年第４期回