1. 前言
公路隧道设计中进出洞不可避免的与山体的浅薄交接进出洞, 较软的围岩和浅埋偏压的条件, 施工时坡体开裂会时有发生。究其原因, 当隧道围岩较软开挖施工, 变形会较大, 超出了支护结构的允许变形值, 使开挖轮廓线外产生一定范围的松动圈, 加之隧道仰拱基础承载力不足更会造成的较大的沉降变形, 因此隧道顶部反射到坡体, 地表便出现拉裂, 这种拉裂许多时沿主受力区出现较明显的主裂缝, 并有一定的宽度, 并使周边出现不规则的多道小的裂缝, 使整个山体坡面处在不稳定的状态。这种情况产生后;一使得初支变形超出了设计的预留变形量, 侵占了二衬的位置, 如果不及时支撑, 会出现坍塌。二使得山体坡面处在不稳定的状态, 可能导致滑坡, 也将给隧道施工带来更大的难度和施工安全风险, 也难以进行继续向前开挖。只有对洞内外进行有效的加固处理, 达到稳定后, 才能保证继续进行掘进。
云南玉溪大开门至戛洒高速公路冲山隧道起点端左线洞口的山体开裂处治的工程案例, 通过对坡体钢管深层注浆和洞内拱墙仰拱钢管注浆加固, 采取了有效措施和技术手段, 经过处治后, 监测证明并没有新的变形, 达到了稳定, 工程处治圆满完成, 达到了预期效果。
2. 工程概况
2.1 冲山隧道位于大开门至戛洒高速公路的起点, 设计里程为K5+120~K7+390, 全长2700m。
为双向四车道时速80km/h的高速公路。
2.2 隧道起点洞口ZK4+890~ZK5+040段是工程处理地段。
岩体为页岩:灰黑色, 上覆盖层主要由粘土矿物组成, 泥质胶结, 泥质结构, 薄层状构造。
洞口附近地表分布覆盖层, 厚度不大。该段整体上为软岩, 以强风化为主, 薄层构造, 节理裂隙发育, 岩体破碎, 多呈散体状结构。
该段属三迭系干海子组 (该段T3g) 岩层。页岩上部强风化层节理裂隙发育, 岩体碎裂, 地基承载力基本容许值300kpa, 桩侧土摩擦阻力标准值100kpa;下部以中风化的薄层状构造, 节理裂隙较发育, 岩体较破碎, 多呈碎裂状结构。
岩体富水性弱, 开挖时有存在小量的滴水、渗水等现象, 雨季水量将有所增大。岩体自稳能力及侧壁稳定性差, 开挖时极易出现掉块等现象。
2.3
洞口段围岩级别为V级 (ZK4+890~ZK5+040、K4+875~K5+040) , 设计支护类型为SF5a, 复合式衬砌支护, 岩体自稳能力及侧壁稳定性差, 遇水软化, 开挖时极易出现掉块等现象。
2.4
隧道进洞后洞口浅埋于2017年2月25日18:14分发现位于山体出现裂纹, 起于截水沟沟帮上面 (左洞洞顶偏右侧) , 止于左洞洞顶上, 缝宽1~5cm, 全程约27m。左洞、右洞洞内拱墙部位出现不同程度开裂, 缝宽3~5mm。
3. 开裂原因分析
3.1 浅埋
ZK4+890~ZK5+040从ZK4+~ZK5+040覆盖层厚约11~28m, 参照铁路隧道埋深的界定为浅埋。
3.2 软弱岩体
该段围岩级别为V2级, 以强风化为主的薄层状构造, 节理裂隙发育, 岩体破碎, 多呈散状结构, 整体上为软岩。
3.3 开挖后岩体支护变形较大, 施工时初期支护按设计预留量已变形侵线, 后做了换拱。
较大的变形量对围岩产生一定的松动圈, 导致沉降变形的反射使坡面拉裂。
3.4
受地下水的影响, 开挖时存在的滴水、渗水等现象, 对围岩的浸泡, 使围岩遇水软化, 削弱了围岩的自身支撑能力。
3.5
基底的沉降变形, 个别地段仰拱充填层混凝土面已出现斜向和横向开裂。
4 处治方案及施工步骤
4.1 山坡表面处理
4.1.1 山体出现开裂后, 及时在山坡开裂周边地表设置沉降观测点, 并观测山坡沉降变化情况。
4.1.2 采取了预先在开裂下沿起点以上30m挖临时小排水沟, 沟宽30cm, 沟深20cm, 为预防突发降雨, 铺设防雨布随时准备对山坡开裂沿途进行遮盖, 避免雨水浸入裂缝。
4.1.3 对山坡裂缝周边地表注浆封闭, 沿山坡裂缝周边打孔, 采用长度为4.5m的φ42*4小导管, 间距为1.5m, 对山坡注浆。水泥浆浆液比例为1:1 (重量比) , 注浆压力为0.5~0.7Mpa。分批次对山坡注浆。注浆后及时对地表裂缝用水泥浆封闭。
4.1.4 对天沟部分沉降开裂部分注浆和摸缝, 变形部位拆除重砌, 天沟帮地全部采用3cm厚1:2水泥砂浆做表面抹平, 保证了天沟的排水功能。
4.2 坡体加固处理
4.2.1 钢管桩
延隧道轴线两侧各12m的范围以2×2m的间距梅花形布置在坡顶, 钻Φ110孔, 设置Φ50的无缝钢管桩, 加工成钢花管, 注浆加固钢管桩的设置深度至隧道两侧在仰拱底标高1.5m, 拱顶部位至开挖轮廓线外1.0m, 平面布置长度延隧道长度15m。
4.2.2 注浆
采用水泥浆单液浆, 水灰比0.6~0.8, 注浆压力0.5~1.5Mpa。在钢管桩顶端与孔壁设止浆段, 止浆段的材料为麻丝裹CS胶泥, 止浆段的有效长度为1m。
4.3 洞身部分处理
4.3.1 开挖面处理
停止掌子面开挖, 喷射混凝土封闭。
4.3.2 拱墙二衬混凝土开裂地段处理
对变形开裂地段的二衬混凝土处理长度, 由洞身变形开裂处向前延长10m, 采用4.5m长的小导管注浆加固, 在裂缝两侧50cm交错布置。
4.3.3 注浆前, 对二衬混凝土先予以支撑, 采用钢拱架內撑 (临时) :
采用I18工字钢, 以纵向间距1.2m进行支撑, 每5m为一施工循环由洞口向洞内逐级施工。
4.3.3. 1 在內撑工字钢的脚底部用I28工字钢纵向垫底并进行固定;
4.3.3. 2 內撑钢拱架间用φ22钢筋连接;
4.3.3. 3 在对称的内撑工字钢横向间采用I18工字钢进行固定封闭成环;
4.3.3. 4 撑钢拱架与原喷射面间隙处用木楔塞紧;
4.4.1 对拱墙用长度为4.5m的φ42*4小导管以环向间距为2.0m, 纵向1.2m的间距进行注浆加固处理, 水泥浆浆液比例为1:1 (重量比) , 注浆压力:初始压力0.5~1.0Mpa;注浆需分批次进行, 一次饱和后换注其他, 待2~3h后再进行注浆, 直至不能注进浆为止, 注浆口用注浆塞塞紧。
4.4.2 注浆长度, 未浇筑仰拱部位到掌子面;
4.4.3 对变形侵线部位, 将侵线面喷射的混凝土凿除, 抹平;
4.4.4 对洞内布点观测, 內撑前监控量测数据划段列表;
4.4.5 注浆加固后, 将隧道横断面测出并进行分析处理。
4.5 仰拱充填混凝土
4.5.1 仰拱填充砼裂缝处理按骑缝左右交替50cm的间距, 打入注浆小导管, 进行注浆固结。
4.5.2 在以后的仰拱开挖时, 一次长度根据围岩条件控制在为3~5m, 并在开挖完成后应及时做仰拱初护封闭成环。仰拱二衬砼与初支错台50cm浇筑, 仰拱填充砼一次找平。
4.6 洞内排水
对洞身的渗水进行引排, 尽量减弱水对围岩浸泡, 在渗水部位打超前孔, 并安装PVC塑料管, 将渗水引出岩体, 将水引入排水沟。
5. 结束语
冲山隧道病害处理, 经过对产生病害原因的分析, 通过正确的判断和认定, 相对应的提出了合理的处治方案, 达到了对症下药, 较圆满的解决了该段的病害处理, 工后做了一定时间的监测和监控表明, 已处于稳定状态。通过本次隧道病害治理的过程, 也吸取了经验和教训, 加强对工艺工序的控制, 并在监测监控的基础上, 发现问题, 尽早解决, 可使处理难度及费用降低。
摘要：隧道洞口处在浅埋时, 当围岩较软开挖施工, 变形较大, 使开挖轮廓线外产生松动圈, 便造成的较大的沉降并至使地表拉裂, 就使山体坡面处在不稳定的状态, 将给隧道施工带来更大的难度和安全风险, 通过工程病害采用有效的加固的处理后, 使其隧道内外岩体达到了稳定, 保证工程主体结构使用安全。本文通过工程案例进行介绍。
关键词：隧道洞口,浅埋偏压开裂,处理
参考文献
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