隧道襯砌裂拱機(jī)理分析及整治

1、隧道襯砌裂拱機(jī)理分析及整治1、引言1、隧道裂拱是隧道襯砌常見病害之一。神延線（神木-延安）某隧道在施工過程中于1999年9月發(fā)現(xiàn)已成洞襯砌在距進(jìn)口約27m處發(fā)生沿隧道縱軸方向的裂縫，并向出口方向延伸約24m.裂縫位置大致在兩側(cè)拱腰處，大致對(duì)稱于隧道斷面中線，除了兩條主裂縫外，還伴有若干次生斜向小裂縫。裂縫發(fā)現(xiàn)時(shí)的寬度為3.3mm隨后的裂縫寬度監(jiān)測(cè)表明，兩側(cè)拱腰處的主裂縫仍在發(fā)展。在其后的7天時(shí)間內(nèi)裂縫寬度發(fā)展至5.7mm.如果不及時(shí)整治，很可能會(huì)影響隧道安全。由設(shè)計(jì)、施工單位組成科研小組，對(duì)隧道裂拱原因進(jìn)行分析及提出加固整治措施，以迅速遏制裂縫發(fā)展，確保隧道安全。2、工程概況該隧道開挖高度H=

2、8.26m開挖寬度B=6.30m,發(fā)生裂拱段的隧道最大埋深37m最小埋深22m.山坡植被覆蓋較少，拱頂?shù)孛娓浇幸凰疁?，流向與隧道走向近似平行。該段隧道穿越地層主要為砂巖、灰黃色泥巖、碳質(zhì)泥巖與煤巖互層。巖層產(chǎn)狀接近水平。圍巖工程地質(zhì)特性描述如下：、砂巖：灰白、灰黃色，中細(xì)至粗粒結(jié)構(gòu)，鈣質(zhì)膠結(jié)，中厚至厚層狀，風(fēng)化較為嚴(yán)重，節(jié)理較發(fā)育，節(jié)理間距0.51.0m,砂巖屬于W類圍巖，隧道拱頂侵入砂巖約0.6m.、灰黃色泥巖位于砂巖下方，泥質(zhì)、粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，節(jié)理較發(fā)育，風(fēng)化較為嚴(yán)重，含有大量粘土類礦物（如伊利石、蒙脫石）,屬、山類圍巖。碳質(zhì)泥巖與煤巖互層碳質(zhì)泥巖：灰黑、黑色，不能染黑手指，位于泥巖下方，泥

3、質(zhì)、粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，節(jié)理較發(fā)育，風(fēng)化較為嚴(yán)重，屬山類圍巖。煤巖：黑色，節(jié)理較發(fā)育，風(fēng)化較嚴(yán)重，屬山類圍巖在隧道開挖過程中未見有地下水，但砂巖節(jié)理發(fā)育，砂巖露頭能很好的接受大氣降水的補(bǔ)給，故砂巖裂隙水發(fā)育，在現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)拱頂上方地表有水溝，走向近似平行于隧道走向?？蒲行〗M選取處于不同施工段的三個(gè)斷面進(jìn)行各種測(cè)試及分析。3、隧道測(cè)量3.1隧道斷面測(cè)量為了檢測(cè)隧道斷面發(fā)生裂拱后，襯砌變形是否侵入隧道限界，用瑞士產(chǎn)的Profiler4000斷面儀對(duì)三個(gè)選定的典型斷面凈空進(jìn)行了測(cè)量，量測(cè)結(jié)果表明，裂拱段襯砌未侵入隧道限界。3.2隧道襯砌與圍巖的接觸狀態(tài)及襯砌厚度為了了解襯砌與圍巖的接觸情況，特別是拱部襯砌與圍巖的接觸狀態(tài)，對(duì)所選擇的三個(gè)斷面在拱頂、拱腰及拱腳處鉆孔檢查。由于泥巖含有大量粘土礦物，如蒙脫石、伊利石和高嶺石等，前二者都能吸水膨脹，吸水膨脹能力蒙脫石最強(qiáng)，伊利石次之，而高嶺石遇水比較穩(wěn)定。為了弄清該泥巖中各種粘土礦物的含量，對(duì)鉆孔時(shí)取出的泥巖巖芯，對(duì)其所含上述三中礦物的含量及其膨脹物理力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了測(cè)試.3.4隧道混凝土當(dāng)前抗壓強(qiáng)度及抗拉強(qiáng)度該隧道襯砌混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C20,對(duì)鉆孔取下的襯砌混凝土巖芯，將其加工成10cm10cm10cm的立方體試件進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測(cè)試，抗壓強(qiáng)度（已乘以折減系數(shù)1.05）測(cè)試結(jié)果列入表3.表中齡期T1、T2分別指發(fā)現(xiàn)裂縫時(shí)及取樣時(shí)的襯砌混凝土的