杜華鋒

1 工程概述

二(連浩特)廣(州)高速公路(粵境)懷集犁公頂隧道設(shè)計為雙向6車道雙連拱隧道，長325.1 m，隧道最大埋深為83.06 m。隧道凈空為14.0 m×5.0 m，曲墻復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)。根據(jù)工程地質(zhì)調(diào)繪及勘探成果，隧道區(qū)未發(fā)現(xiàn)斷層等不良地質(zhì)體及物探異常帶存在，地層總體表現(xiàn)為單斜構(gòu)造。地層巖性主要為寒武系中統(tǒng)高灘組變質(zhì)粉砂巖及其風(fēng)化層，洞深及進(jìn)口端巖層產(chǎn)狀:走向NW329°～352°，傾向 SW239°～262°＜32°～42°。巖層走向與隧道軸線交角在32°～55°之間。隧道起止里程為K107+968.5～K108+293.6。整體施工設(shè)計依據(jù)“新奧法”指導(dǎo)施工。

隧道中導(dǎo)洞于2007年10月貫通并于11月完成中隔墻施工，隧道左洞于2008年3月貫通并于6月完成二襯施工，隧道右洞于2008年10月貫通并于2009年1月完成二襯施工。在2008年7月右洞開挖期間，在掌子面至K107+998處時，發(fā)現(xiàn)洞口K107+973和K107+983兩處沉降監(jiān)測斷面沉降數(shù)值未能按設(shè)計收斂。同時左洞在K107+983～K107+988處發(fā)現(xiàn)二襯在中隔墻側(cè)拱肩處有一條3.5 m長、5 mm寬的縱向裂縫，并有4條斜縫約20 cm～30 cm從縱向裂縫向外發(fā)展。根據(jù)重慶交通科研設(shè)計院和廣東省公路勘察規(guī)劃設(shè)計院地質(zhì)雷達(dá)掃描結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在K107+980～K107+988段初期支護(hù)斷面不規(guī)整，二襯后存在空洞，且在拱肩處二襯厚度小于設(shè)計值約4 cm，且裂縫已貫通，初步判斷二襯已被完全破壞。另外在K107+988處發(fā)現(xiàn)一條環(huán)向裂縫，基本貫穿整板二襯，且在裂縫對應(yīng)的仰拱也出現(xiàn)橫向裂縫，在裂縫范圍內(nèi)存在滲水。裂縫分布示意圖見圖1。

2 裂縫成因分析

通過對施工資料和監(jiān)理記錄的查看，經(jīng)過設(shè)計、檢測、監(jiān)理和施工單位的現(xiàn)場勘察及討論，一致認(rèn)為出現(xiàn)上述襯砌裂縫的原因主要有以下幾點(diǎn):1)地基不均勻沉降引起的裂縫。由于出現(xiàn)隧道裂縫的范圍距離洞口15 m～20 m左右，剛好是由全風(fēng)化向強(qiáng)風(fēng)化過渡段，巖體破碎，裂隙水發(fā)育。在左洞襯砌封閉后裂隙水向隧道底部發(fā)育，導(dǎo)致全風(fēng)化變質(zhì)粉砂巖強(qiáng)度降低、基底變軟?？梢詮腒107+988處環(huán)向貫通裂縫和仰拱滲水來印證。2)隧道施工引起的不均勻沉降裂縫。由于雙連拱隧道施工工序復(fù)雜，隧道圍巖要經(jīng)受多次施工擾動，圍巖受力的變化引起幾次不同方向的沉降。特別是在左洞襯砌封閉右洞開挖時，由于側(cè)撐巖體的卸除以及地基軟弱，在左洞拱肩處二襯臨空面由受壓轉(zhuǎn)變成受拉狀態(tài)。加上右洞受開挖工序影響，二襯施工時間較長，直接導(dǎo)致了縱向裂縫的出現(xiàn)及發(fā)展。隧道開挖工序見圖2。3)初期支護(hù)和二次襯砌之間存在空洞。由于二次襯砌混凝土施工過程中，泵送混凝土速度過快、振搗不充分，直接導(dǎo)致在二襯和初襯之間形成封閉氣囊，從而導(dǎo)致二襯和初襯之間形成空洞。而空洞的產(chǎn)生，直接導(dǎo)致二襯在施工過程中的受拉區(qū)域應(yīng)力進(jìn)一步集中，加速了受拉裂縫的產(chǎn)生。而應(yīng)力過于集中，從而導(dǎo)致受拉裂縫周邊輻射裂縫，也就是沿縱向裂縫出現(xiàn)的斜縫的產(chǎn)生。4)二襯混凝土厚度不夠。由于二襯裂縫出現(xiàn)段處于洞口淺埋段，引起二襯厚度不足原因有:a.設(shè)計階段對開挖中圍巖多次變形而引起斷面沉降不均沒有充分考慮，導(dǎo)致在中隔墻側(cè)普遍存在初襯侵入限界;b.在洞口段圍巖較差的情況下，采用“新奧法”施工工藝，設(shè)計預(yù)留沉降量不足(10 cm)，而施工時沒有根據(jù)沉降監(jiān)測資料及時做出調(diào)整，導(dǎo)致初襯侵入限界;c.初襯和二次襯砌施工的間隔時間較長，單純依據(jù)“新奧法”工藝，等待初襯完全收斂，延誤了二襯的最佳施工時間;d.中隔墻在施工過程中，模板側(cè)撐強(qiáng)度不夠，導(dǎo)致中隔墻整體尺寸偏大，侵入二襯限界。

3 襯砌裂縫防治措施

1)基底補(bǔ)強(qiáng)。針對隧道基底軟弱或施工后基底水浸導(dǎo)致承載力下降，目前普遍采用基底注漿加固的方法。結(jié)合隧道開挖和超前支護(hù)形式，在洞口圍巖Ⅴ級段采用φ42注漿小導(dǎo)管，按1 m×1 m梅花形布設(shè)。漿液采用42.5普通硅酸鹽水泥單液漿，水灰比1∶1，注漿壓力控制在2.0 MPa。在Ⅳ級與Ⅴ級過渡段且地下水發(fā)育段，采用水泥、水玻璃雙液漿。水泥漿為水灰比1∶1的42.5普通硅酸鹽水泥，水玻璃濃度35 Be'，模數(shù)2.6，水玻璃與水泥漿體積比1∶1。2)施工工序及要求調(diào)整。對于后續(xù)施工的右洞，在嚴(yán)格按照設(shè)計步驟進(jìn)行開挖的過程中，控制12，13，14三個臺階的開挖長度在10 m以內(nèi)。同時對于第14道程序，也就是仰拱開挖時，將仰拱的施工調(diào)整為跳拱施工。即每次施工4 m后，跳隔4 m進(jìn)行下一道仰拱施工。此舉用以減少左洞中隔墻側(cè)在仰拱開挖后臨空面，從而減小二襯受拉應(yīng)力。3)襯砌空洞處理。對左洞也就是先行洞一側(cè)二襯后有空洞的部位，采用注漿的方法來充填，確保初襯和二襯之間能緊密接觸，使二襯能均勻受力，避免局部應(yīng)力集中而對二襯造成破壞。注漿前，在空洞沿隧道軸線的兩端高點(diǎn)位處分別布設(shè)注漿孔和排氣孔，開孔時要嚴(yán)格控制鑿孔深度，避免刺破二襯后防水板。注漿的漿液采用水灰比1∶1的32.5普通硅酸鹽水泥，壓力控制在1.0 MPa以下，以防止壓力過大對襯砌和防水板造成破壞。4)二襯工序加強(qiáng)管理及二襯補(bǔ)強(qiáng)。在二襯施工前一定要做好監(jiān)控量測，確保二襯臺車不能偏位。同時對混凝土澆筑的體積和初凝時間有深刻的認(rèn)識，控制好泵送的速度，切實(shí)做到不急不緩。確?；炷帘盟瓦^程中，振搗均勻，氣泡能均勻排出，從而杜絕空洞的產(chǎn)生。對于二襯已經(jīng)出現(xiàn)裂縫段，貼好監(jiān)測紙條做好裂縫發(fā)展記錄。對于裂縫不再發(fā)展段，直接對裂縫刻槽并壓注環(huán)氧樹脂，使裂縫處襯砌粘結(jié)為整體。對于裂縫繼續(xù)發(fā)展造成二襯使用性能破壞的，要對二襯進(jìn)行返工處理。在返工前要對完全破壞的段落先進(jìn)行加固處理，防止施工時結(jié)構(gòu)失穩(wěn)造成坍塌事故。加固采用和初期支護(hù)相同的Ⅰ20b鋼拱架，間距為1.0 m，并用Ф22鋼筋進(jìn)行縱向連接，環(huán)向間距0.75 m。返工時對二襯混凝土進(jìn)行先拱后墻人工鑿除，鑿除長度控制在2 m以內(nèi)。對于初襯侵入二襯的部位要對初襯進(jìn)行修整，確保二襯的厚度達(dá)到要求。對初襯修整部位，同時要做好防水處理，以免在二襯完成補(bǔ)強(qiáng)后形成滲水。

4 結(jié)語

通過上述對二廣高速犁公頂隧道襯砌裂縫的探討和處理，經(jīng)后續(xù)跟蹤即對后續(xù)施工的指導(dǎo)，杜絕了襯砌裂縫的發(fā)生，各項監(jiān)測數(shù)據(jù)也吻合了設(shè)計要求。這些證明對雙連拱隧道裂縫的原因分析和治理措施都是正確的。綜合上述，可以形成下述幾點(diǎn)結(jié)論:

1)雙連拱隧道基本都是處于偏壓和淺埋地段，地質(zhì)情況較差，一定要加強(qiáng)測量監(jiān)測工作，切實(shí)做到以監(jiān)控量測數(shù)據(jù)作為隧道施工的根本指導(dǎo)，確保每道工序都及時、合理。

2)在雙連拱隧道進(jìn)口段，特別是對Ⅳ，Ⅴ級圍巖，“新奧法”的理念指導(dǎo)施工不太適合。由于洞口偏壓和埋深淺，在施工擾動后，洞身巖體的應(yīng)力釋放很難趨于收斂，如果不及時跟進(jìn)二襯施工，洞口段極易失穩(wěn)坍塌。同時二襯設(shè)計必須考慮二襯要承受洞身失穩(wěn)狀態(tài)的受力，加大洞口段二襯的保險系數(shù)。

3)在施工過程中，密切注意裂隙水受施工擾動后的發(fā)育情況，提前做好隧道內(nèi)水的排泄方案，絕對避免隧道基底積水而造成基底軟弱。同時要加強(qiáng)對隧道襯砌完成后的監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)問題并制定相應(yīng)的解決方案，將危險扼殺在萌芽階段。

4)由于雙連拱隧道中隔墻是整個施工過程中受力轉(zhuǎn)變最大的一個結(jié)構(gòu)，所以施工的每一道工序一定要做好側(cè)撐或相應(yīng)的補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)方案，避免中隔墻受力轉(zhuǎn)變后偏位或受到損害。同時也要做好測量和模板的支護(hù)方案，確保中隔墻達(dá)到設(shè)計要求，避免影響后期二襯的施工。

［1］JTG F60-2009，公路隧道施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］王建秀，朱合華，唐益群，等.雙連拱公路隧道裂縫成因及防治措施［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2005(2):195-202.

［3］袁成海.三仙崠隧道襯砌裂縫檢測與安全評價［J］.山西建筑，2010，36(13):296-297.