软弱围岩浅埋偏压隧道二衬开裂处理技术

Equipment technology 装备技术
109
软弱围岩浅埋偏压隧道二衬开裂处理技术
简瑞峰 樊锁柱 边鹏飞 陈胜阳 谢规球 （中交第四公路工程局有限公司， 北京 100022）
中图分类号：TQ172 文献标识码：B 文章编号1007-6344（2019）03-0109-01
摘要：高速公路隧道穿越软弱围岩地层时，隧道进出口段受浅埋偏压、施工扰动和地下水等多重因素影响，在隧道施工过程中易出现二衬开裂现象。

本文以广西某隧道二衬开裂为工程背景，分析了二衬开裂原因，通过对隧道施工中的裂缝监测、二衬位移监测数据，以及抗滑桩位移监控数据进行深度分析得出二衬开裂原因，针对各种裂缝采用不同的处置措施， 其成果可为今后类似工程二衬开裂处理提供参考。

关键词：隧道；软弱围岩；浅埋偏压；监测；二衬；开裂处理
0 引言
隧道施工面对的工程地质环境日趋复杂，不良工程病害也越来越多。

隧道衬砌开裂作为隧道工程建设的主要病害之一，了解其形成机理和解决方法成为工程界急需解决的问题之一。

国内外学者大多只从单方面分析了隧道二衬开裂原因，尚未进行全面分析总结。

由于导致隧道二衬开裂的原因较多，隧道开裂往往是多种因素叠加所致，因此有必要对其进行深入研究。

本文以广西某隧道为工程背景，通过对隧道施工中的二衬位移监测、裂缝监测数据，以及抗滑桩位移监控数据分析裂缝产生的原因，针对各种裂缝采用不同的处置措施，其成果可为今后类似工程提供参考。

1 工程概况
广西某隧道左线全线长600米，五级围岩占隧道总长的75.3%，围岩破碎，整体稳定性差，且隧道区间段埋深左高右低，存在严重偏压现象。

隧道进口端仰坡坡脚较小，约10°~20°，边坡上覆约1.6m 粉质黏土，下伏基岩为强风化长石石英砂岩夹泥、页岩。

地下水位埋深较浅，对隧道涌水影响较大。

隧道左洞进口ZK82+690-ZK82+850采用地表注浆加固，隧洞左侧ZK82+674-ZK+688.75按路基段5米间距，隧道范围内6米间距设置4根抗滑桩，右线路基左侧K82+685-YK82+746按路基段5米间距，隧道范围内6米间距设置14根抗滑桩。

2 二衬开裂及监控情况
2.1 开裂情况
2017年2月14日隧道左洞复工，4月初连续强降雨，发现ZK82+680—ZK82+760段二衬拱腰2米范围内出现多道纵向裂纹，裂缝最大宽度约为7mm，对此段二衬位移以及裂缝应变进行监控。

于2017年4月12日安装表面应变计，4月14日埋设反光贴。

分别于4月13日及15日取得初值。

2.2 监控情况
（1）裂缝监控
根据裂缝发展情况，采用混凝土应变计对裂缝进行监控，从2017年4月12日-2018年5月18日先后对14处裂缝进行监控，其累计变化量最大处在ZK82+733，最大量1.32mm，自2017年 6月9日到2018年11月3日变化量为0.08mm，平均变化量为
0.0006mm/d。

其累计量变化曲线如下。

图1-1 裂缝变化累计值曲线图
（2）洞内二衬位移监控
采用埋设反光贴，利用高精度全站仪对洞内各点二衬位移进行监测，从2017年4月16日-2018年5月20日先后监控 23处，其累计变化量最大处在ZK82+730左侧，最大变形量为96mm，其自2017年9月25日开始到2018年5月20日变化量为7mm，平均速率为
0.03mm/天。

其累计变化量曲线图如下：
图1-2 二衬位移累计值曲线图
（3）洞外抗滑桩位移监控
采用埋设钢筋，外露钢筋头刻画十字丝，利用高精度全站仪对洞外各点三维坐标进行量测，从2018年3月17日-5月15日先后监控6处，其累计变化量最大为1mm。

3 开裂原因分析
其一，隧道塌方段地质条件复杂，围岩为强风化砂岩夹泥，围岩为极破碎，节理很发育，属于多次扰动后的不良地质，开挖后围岩长期处于蠕动变形状态，是开裂的重要因素。

其二，隧道进口端仰坡坡脚较小，约10°~20°，边坡上覆约1.6m 粉质黏土，下伏基岩为强风化长石石英砂岩夹泥、页岩，岩层产状275°∠30°，地表坡度等对隧道产生偏压影响，再加上浅埋因素，也是导致开裂的重要原因。

其三，地下水位埋深较浅，洞内涌水严重，再加上强降雨天气，隧道埋深浅地表水极易渗入，致使围岩稳定性变弱，抗剪强度降低，再加上隧道开挖时爆破等方式对围岩的扰动，二衬最终难以承受土体压力变形是导致开裂的直接原因。

4 建议措施
根据监控数据，可以判定隧道总体受力情况良好稳定。

根据养护规范结合钻芯取样结果分析得出结论：ZK82+697.34-ZK82+706.28、ZK82+723.82-ZK82+732.7、ZK82+732.7-ZK82+741.62段二衬需拆除处理，其余裂缝采用修补方案进行治理。

4.1 二衬拆除
由于二衬强度高，采用机械拆除效率低，且拆除成本高，安全性低，为加快拆除速度，降低施工成本，保障施工人员安全，采用爆破的方法拆除二衬。

4.2 裂缝治理
纵向、斜向裂缝宽度0.1mm≤L<0.3mm 之间，采用环氧树脂液（水泥基渗透结晶型材料）进行涂抹处理。

纵向、斜向裂缝宽度L>0.3mm，采用打孔注浆进行处理，表面采用环氧树脂进行涂抹修补。

5 结语
（1）该隧道二衬开裂是多种因素叠加所致，其中地质因素和浅埋偏压因素是导致开裂的重要因素，地下水、暴雨和爆破施工影响是隧道二衬开裂的直接原因。

（2）通过对隧道施工中的二衬位移监测、裂缝监测数据，以及后续过程中的裂缝位置、深度实测数据分析裂缝产生的原因，针对各种裂缝采用不同的处置措施，结果表明处置效果取得了预期水平，其成果可为今后类似工程提供一些经验和参考。

（3）为避免二衬开裂对隧道施工和后期运营的影响，应做到“整防结合 预访为主”，加强前期勘察准确度，力求勘察资料反映围岩的真实情况，对于围岩较差的地段加强支护措施，尽可能减少施工对围岩的扰动，从多方面减少二衬开裂的可能性。

参考文献
[1]杨新安,黄宏伟,隧道病害与防冶[M].上海:同济大学出版社,2003.
[2]苏生.公路隧道二次衬砌开裂机理与抗裂性试验研究[D].浙江:浙江大学,2008.。