隧道襯砌裂拱機理分析及整治

1、隧道襯砌裂拱機理分析及整治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拱腰處，大致對稱于隧道斷面中線，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)時的寬度為3.3mm隨后的裂縫寬度監(jiān)測表明，兩側拱腰處的主裂縫仍在發(fā)展。在其后的7天時間內(nèi)裂縫寬度發(fā)展至5.7mm.如果不及時整治，很可能會影響隧道安全。由設計、施工單位組成科研小組，對隧道裂拱原因進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、碳質泥巖與煤巖互層。巖層產(chǎn)狀接近水平。圍巖工程地質特性描述如下：、砂巖：灰白、灰黃色，中細至粗粒結構，鈣質膠結，中厚至厚層狀，風化較為嚴重，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、粉砂質結構，節(jié)理較發(fā)育，風化較為嚴重，含有大量粘土類礦物（如伊利石、蒙脫石）,屬、山類圍巖。碳質泥巖與煤巖互層碳質泥巖：灰黑、黑色，不能染黑手指，位于泥巖下方，泥

3、質、粉砂質結構，節(jié)理較發(fā)育，風化較為嚴重，屬山類圍巖。煤巖：黑色，節(jié)理較發(fā)育，風化較嚴重，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給，故砂巖裂隙水發(fā)育，在現(xiàn)場發(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斷面進行各種測試及分析。3、隧道測量3.1隧道斷面測量為了檢測隧道斷面發(fā)生裂拱后，襯砌變形是否侵入隧道限界，用瑞士產(chǎn)的Profiler4000斷面儀對三個選定的典型斷面凈空進行了測量，量測結果表明，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)，對所選擇的三個斷面在拱頂、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，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，對鉆孔時取出的泥巖巖芯，對其所含上述三中礦物的含量及其膨脹物理力學性質進行了測試.3.4隧道混凝土當前抗壓強度及抗拉強度該隧道襯砌混凝土的設計強度等級為C20,對鉆孔取下的襯砌混凝土巖芯，將其加工成10cm10cm10cm的立方體試件進行抗壓強度測試，抗壓強度（已乘以折減系數(shù)1.05）測試結果列入表3.表中齡期T1、T2分別指發(fā)現(xiàn)裂縫時及取樣時的襯砌混凝土的