東樓隧道位于京福高速公路(現名福銀高速公路)福建省三明市境內，是不等間距的小凈距隧道。左洞起訖樁號為ZKl62+431～ZKl62+605，長173．2 m；右洞起訖樁號為YKl62+435～YKl62+570，長135 m；最小凈距在進口端，中夾巖凈寬3．2m；出口端凈距為12．7 m。左洞為靠山側。 1病害情況 東樓隧道首先從左洞出口進洞施工，在進洞73m(樁號K162+532)時，出現圍巖及地表開裂(圖1、圖2)、拱頂下沉開裂病害。監(jiān)控量測顯示，裂縫呈繼續(xù)發(fā)展趨勢。病害出現后，現場立即停止掘進，加緊進行初期支護、封閉仰拱及完成二襯混凝土澆筑。二襯混凝土澆筑完成后，經觀測山體基本穩(wěn)定，并繼續(xù)進行洞身掘進。而后在左洞右側擋墻開挖施工及右洞出口段開挖過程中，又一次出現左洞頂土體及左側山體失穩(wěn)現象，導致左洞出臼段已施作的鋼筋混凝土二次襯砌出現多條縱橫向裂縫，且數量及長度在不斷增多并繼續(xù)發(fā)展。 2 病害產生原因 2．1地形、地質原因 東樓隧道場址為丘陵坡麓地貌，線路橫切一山脊南麓，橫向地形坡度較大，由北(線路左側)向南(線路右側)傾斜，坡度為16～32°。地質為上部坡殘積土，下部為前震旦系(AnZ)云母片巖及其風化層(片理產狀290°∠19°)，圍巖工程分級為V級。V級圍巖屬軟弱圍巖，自穩(wěn)能力較差。出口段覆蓋層又薄，極易產生不穩(wěn)定滑動面。進出口端處在坡度較大的坡面上，受到山體邊坡巨大的偏壓力作用，同時剛好遇上2次長時間降雨影響，使得原本薄弱的軟弱圍巖受水浸泡后，產生結構面軟化，發(fā)生山體滑移變形，從而引起隧道圍巖及二襯開裂。 2．2施工原因 (1)未嚴格按新奧法施工技術規(guī)范要求施工 東樓隧道按新奧法理論設計。初期支護措施包括錨桿、噴混凝土及鋼拱架，用以加強圍巖自承力來保持隧道開挖初期的穩(wěn)定，開挖方法設計為單側壁導坑法。東樓隧道地處軟弱圍巖地段，圍巖穩(wěn)定性極差，開挖后自穩(wěn)時間短，變形快，早期壓力大，因此必須盡早施作初期支護，并使隧道斷面盡早閉合，形成一個封閉的支護結構，以保證隧道的穩(wěn)定性。東樓隧道實際采用上、下臺階開挖法。上臺階開挖后，經常因工序銜接不上，錨桿、噴混凝土、鋼拱架等初期支護不能及時跟上，造成圍巖暴露時間長，圍巖變形過大；下臺階開挖時，施工單位為追求進洞速度，拉長上、下臺階距離，使用跳槽施作仰拱，使隧道斷面無法盡早形成封閉圈，形成一個封閉的支護結構受力體系，造成上導坑初期支護鋼拱架懸空時間過長，初期支護結構的受力很不利，初期支護達不到原設計的效果，使圍巖開挖后長時間承受過大的塑性變形而造成圍巖失穩(wěn)。 (2)施工工序安排錯誤 東樓隧道出口端為短洞．左洞出口比右洞出口長42 m。施工工序安捧先旌工左洞(靠山)，后施工右洞。施工單位在開挖右洞出口洞門時，將左洞右側山體挖除，造成左洞右側山體原有的支擋力消失，形成一個臨空面，加劇了左洞洞頂土體的偏壓作用。設計起支擋作用的擋墻沒有及時施工，加上又遇到雨季，受長時間雨水浸泡，加劇了該土體的失穩(wěn)，從而造成左洞已施作二襯混凝土開裂。 (3)洞頂防排水施工不及時 進洞前應做好洞頂截水溝，將山體地表水排除在洞頂外，及時將洞頂裂縫堵好，并在洞頂覆蓋防水布，防止雨水滲透進洞頂土體，使土體軟化等預防措施。因施工單位沒有及時施作，從而加劇了病害的發(fā)展。 3 病害治理 3．1加固圍巖、治理偏壓 左洞出口段二襯混凝土開裂后，原有二襯、初期支護及圍巖組成的穩(wěn)定支護結構已受到破壞，無法從施工措施上遏制病害的發(fā)展，必須從設計上采取措施，保證隧道安全。具體措施有： (1)對已經施工的左洞出口段洞頂進行地表注漿，增加左洞洞頂土體的穩(wěn)定。注漿范圍從ZKl62+560～ZKl62+600，長度40 m，寬度18 m，采用外徑89 mm、壁厚4 mm無縫鋼管，注30號水泥漿，注漿孔距1．2 m，呈梅花型布置，注漿壓力2．0 MPa。 (2)在右洞出口段與左洞相鄰部分由路基改明洞并回填，以利于支擋左洞覆蓋層的不穩(wěn)定土體，消除引發(fā)左洞開裂的不穩(wěn)定因素(偏壓力)。明洞右側采用抗左側偏壓力的牛腿設計，以增強明洞的抗左側偏壓力作用。 經過上述處理后，穩(wěn)定了左洞洞頂土體，消除了山體的偏壓力作用。 3．2地表及圍巖開裂、拱頂下沉開裂處理 地表及圍巖開裂、初期支護拱頂下沉開裂病害處理的主要措施有： (1)加強初期支護施作的及時性，加緊封閉仰拱，形成環(huán)形的封閉支護結構； (2)對已開裂被破壞的初支噴射混凝土進行補噴封閉，局部出現初支與圍巖脫離處采用低壓注漿處理； (3)加緊完成截水溝施工，洞頂覆蓋防水布，防止雨水下滲； (4)加快完成二襯混凝土施工，增加隧道的自穩(wěn)能力。 經以上措施處理后，根據監(jiān)控量測數據分析，二襯混凝土施作后，對后邊的圍巖與支護受力和變形有明顯的約束作用。 4 結論 將東樓隧道出口段的病害產生、發(fā)展和處理情況進行總結，對軟弱圍巖、淺埋、偏壓隧道設計及施工有以下幾點體會： (1)首先，在設計上要盡量避開將隧道進出口設置在偏壓、軟弱圍巖等不利地形地質位置。如果因為線路規(guī)劃避不開，設計上要特殊考慮偏壓對隧道施工的安全影響，并且在開挖之前先治理偏壓。東樓隧道為短隧道(平均長154 m)，從地形地質的不利因素及工程量等綜合上考慮，應采取邊坡方案，不宜設置隧道。 (2)要制定好合理的施工工序，先把病害產生的起因根除。東樓隧道若把左洞右側的防偏壓擋墻先施工，再進洞，則可能不會出現因開挖右側擋墻產生地層滑動。 (3)要提前做好洞頂防排水，防止地表水浸入覆蓋層土體，使土體軟化，再次降低軟弱圍巖的穩(wěn)定性。 (4)嚴格按新奧法施工技術施工，對軟弱圍巖要短進尺、早支護，不要讓圍巖暴露時間過長，使圍巖產生過大的有害變形，破壞圍巖穩(wěn)定性。原設計中的側壁導坑法開挖應該堅持。

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文章來源： 永年加固公司
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