有关公路隧道仰拱起拱产生原因及防护措施探究

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1、有关公路隧道仰拱起拱产生原因及防护措施探究【摘要】公路隧道处于地下层，由于受地质、设计及施工等因素的影响，造成了公路隧道仰拱起拱填充隆起的变形。为施工安全造成了巨大的影响，为之后运营埋下了安全隐患的"炸弹”。本文主要针对公路隧道仰拱填充隆起变形的原因、设计及存在问题进行扼要分析，并提出解决的技术方法等。【关键词】隧道；仰拱填充；起拱；产生原因；技术方法近年来，公路隧道频繁发生仰拱起拱的现象，比如湖北省的云岭公路隧道和其他地区的公路隧道在实施过程中均出现了仰拱填充隆起变形的状况，本文主要针对公路隧道变形原因进行检测与分析，并提出相应的解决方案，为以后公路隧道的安全问题提供了

2、保障。一、公路隧道出现裂缝概况1.湖北省的云岭公路隧道布局在一个交界的关境内，总长有2156m,处于山岭间的公路最易发生公路隧道仰拱起拱的现象。湖北云岭的公路隧道的洞身最深埋深度为345m,建筑商运用的埋深一般为210-300m。［1］公路隧道在地质构造方面为褶皱系背斜，会出现断裂，呈45-75°角向北西方面，与断裂不同。断裂程度加深，岩层开始扭曲，岩体会向产生巨大的变化向北西的方向。2.近年来，我国大部分地区开始进行新的建设工程。公路隧道发展迅速，施工过程中出现的隧道仰拱起拱及隧道衬砌裂缝等问题日益备受关注。湖北省某一高速公路隧道刚结束施工一年，居然出现13条纵向水平裂

3、缝，据累积共长312.5m,每条裂缝的长度在20—55m,。宽度约为0.15-0.58mmo公路隧道裂缝大部分都处于强化风及全风化砂砾岩等位置，位于V级别。二、公路隧道仰拱起拱产生的必然性1.公路隧道出现仰拱起拱的出现主要是由于圆形物体受力均匀，承受的力相对较大。仰拱起拱是公路隧道结构中重要的组成部分，是整个公路隧道建设结构的基础，能够有效的将公路隧道上面的地层压力转移到地下层，且还能够有效的抵制公路隧道地下层对地上层的反力，属于一种地基梁板，专门承载地上层的荷载压力（荷载分为临时荷载与永久性荷载）。为了保护公路隧道不出现裂缝，仰拱的受力状态相对就比较复杂。观察国内外公路

4、隧道工程的建设发现，由于公路隧道结构的设计形式、施工队施工等原因，出现公路隧道出现裂缝，结构面临坍塌的危险情况，造成多起交通事故的发生。［2］严重的威胁了交通安全。类似的实例并不少见，想要是公路隧道结构坚固稳定，必须进行合理的设计和加强施工队监督，防治偷工减料。公路隧道仰拱的结构呈反向拱形，目的是转移保护地面表层结构的压力。适合公路隧道的内部结构。2.湖北省云岭的公路隧道大部分位于山岭之间，为了防止公路隧道断裂，必须根据地形角度出发设计出合理，完善的仰拱起拱结构。一般的仰拱均是钢筋混凝土，初期，仰拱与主洞成环工字钢，采取左右半幅度施工。2006年底，有人发现公路隧道有隆起

5、现象，但并未对其进行重视。直至2008年初发现隧道隆起呈现出不同程度上的变化、且局部出现裂痕时才被作为重点分析。[3]三、隧道仰拱起拱产生的原因外力方面设计方面施工方面衬砌围岩的水位较高，压力较大实际设计与地质条件差别较大，划分不明确，结构强度不足施工质量差、仰拱起拱填充不牢固，水压力较大经分析，公路隧道仰拱起拱起拱变形主要是由于：1.除了外力方面，设计方面和施工方面等问题，还有土地的因素及高地应力等。首先是地址的原因，建设公路隧道时，被暴露出的围岩属于弱风化及强风化炭质岩，在次级结构面的影响下易破碎。围岩的强度和硬度较低，把力学的特征表现成膨胀性、流变性及可塑性等等。炭

6、质的岩层容易膨胀，遇水变泥，大多数施工地都有丰富的地下，因此，导致岩层结构下沉，仰拱慢慢翘起。2.根据实地调查进行综合分析，造成公路隧道仰拱起拱的原因有(1)地质因素。公路隧道开挖暴露出来的围岩属于弱风化或者强风化千层岩，比较破碎。千层岩本身属于软岩层，强度和硬度值都较低，具有膨胀、流动及崩解等特性。因此，千层岩遇水就会化成泥，公路隧道施工现场低下水本就丰富，加上千层岩，以致仰拱的承载力超出基础承载的范围，结构开始下沉，出现仰拱向上翘起的起拱现象。【6】0(2)公路隧道的埋深一般有292m,具有较的铅直地应力。隧道出现断裂和隧道口处以小角度发生相交。且初始应力大小、方向与

7、地质构造具有密切的关系。比如，交叉处出现断裂构造情况就会产生极大的应力，剩余的断裂构造得到解放，岩体发生重新分布等。通过这些可以知道，断裂结构发生之前，水平的地应力是极大的，断裂后的地质应力没有的到完全解放，水平地应力只有一定的量级等。[4](3)结构设计上的仰拱采取的素混泥土结构，设计之前对地质了解不足，结构中缺乏保护支柱。另外，就是施工影响，施工过程中采取半幅施工，从整体上减退了仰拱的支撑力，从而导致仰拱破坏，出现断裂。等公路隧道开挖之后，应力重新分布,整个过程十分复杂，加上时间比较长的因素，直接导致结构出现暂时稳定的假象