隧道衬砌开裂原因分析及其整治

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1、寒区隧道衬砌开裂原因分析及其整治一、隧道设计施工情况1、梅花洞左线隧道设计情况（1）隧道概况梅花洞隧道左幅全长920m，起讫里程为K90+760~K91+680，地处吉林省延边朝鲜族自治州龙井市境内。该隧道为复合式衬砌，单心圆弧拱衬砌断面，净宽10.6m，净高7.1m，紧急停车带净宽13.61m，净高7.82m，端墙式洞门。全隧设一处行车横洞，一处紧急停车带。（2）工程与水文地质概况梅花洞隧道在山体鞍部通过，山体走向近南北，洞身段冲沟发育，但无区域性断裂通过。洞身地下水类型为基岩裂隙潜水，部分地段地下水发育，隧道通过

2、地段地层主要由华力西晚期的花岗岩及后期的闪长岩和闪长玢岩组成，上覆第四纪松散堆积层，隧址区基本地震烈度为Ⅶ度，地震动峰值加速度0.1g。（3）隧道所处地区气象条件长珲公路敦化~延吉段路线处于东北东部山地湿润季冻区，年平均降水量延吉504.0毫米，历史日最大降水量延吉105.3毫米，初雪10月中旬，终雪在翌年4月，历史最大冻深延吉2.00米。春季干旱多大风，春融期一般在4~5月上旬。夏季炎热多雨，每年7月至8月是雨季。日极端最高气温延吉37.6℃，日极端最底气温延吉-32.7℃。-14-由于该隧道进出口处于沟谷旁，冬季

3、风雪较大，隧道进出口气温较延吉更低一些。（4）隧道横断面设计梅花洞隧道初期支护结构：其中Ⅱ类、Ⅲ类弱围岩初期支护采用格栅及锚网喷形式、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类围岩采用锚网喷形式，各类围岩支护参数详见表-1。梅花洞隧道各类围岩支护参数表表-1衬砌类型初期支护二次衬砌仰拱及回填(cm)预支护措施备注锚杆长度(cm)锚杆间距(cm)喷层厚度(cm)模注砼厚度(cm)仰拱回填QM235080*80257040105超前小导管注浆格栅拱架1m/榀SM3-130080*100254040105超前锚杆格栅拱架1m/榀SM330080*100

4、154040105超前锚杆SM4250100*1001235不设不设SM5200120*120830不设不设JJ5250120*120154540105型钢门架MD钢筋混凝土变截面衬砌:拱顶60cm,拱脚80cm（5）隧道防排水设计梅花洞隧道左线采用初期支护与二次衬砌之间设置PVC防水板进行防水，防水板厚度为1.2mm，防水板与初期支护表面设300g/m2的土工布作为缓冲层，二次衬砌采用S8、C30防水混凝土进行自防水。隧道初期支护与防水层之间每隔一定的间距（Ⅱ类围岩5m/道，Ⅲ类围岩10m/道，Ⅳ类围岩15m/道，

5、Ⅴ类围岩20m/道）设置环向φ50弹簧排水管一条，衬砌两侧的边墙底设置φ110纵向排水管，然后在仰拱底部每隔25m设置一道φ110横向排水管将两侧水排至中心排水沟，-14-中心排水沟设于路面以下1.9m处，中心排水沟通过保温出水口将水排出洞外。施工缝处设置中埋式止水带，施工缝处设φ22螺纹钢筋，长度1.2m，环向间距60cm。（6）隧道设计变更情况梅花洞隧道K91+100~K91+053段原设计为Ⅴ类围岩，实际开挖后由于渗水严重且围岩破碎，调整初期支护参数：K91+100~+075段局部增加挂网锚喷，挂网85片170

6、m2，增加3米长锚杆50根，局部增加喷砼6.8m3；K91+075~+070段钢筋网设置按Ⅳ类围岩段施工，其它支护参数执行原设计；K91+070~+058段挂网锚喷，锚杆长度3米，间距1米。K91+504~K91+515、K91+532~K91+534段开挖后发现围岩严重破碎，将初期支护的原设计的SM3变更为SM3-1，增加15榀格栅拱架，二次衬砌厚度不变。K91+036.5~K91+053段原设计为Ⅴ类围岩，开挖后围岩破碎且渗水，施工过程中发生局部坍塌，经现场办公会议研究，决定此段全断面挂双层φ22钢筋网，纵向间距

7、50cm；环向采用φ8钢筋作为连接筋，间距60cm。K90+862~K90+878段原设计为Ⅲ类围岩，支护形式采用SM3，实际开挖后围岩较破碎，裂隙比较发育，且有淋水现象，局部水平裂隙发育且有坍塌危险，将本段初期支护变更为SM3-1，对出水点较集中处增加双排弹簧排水管，外包土工布，在铺设防水板前每5米设一道环向排水管，每榀格栅拱架增加4根锁脚锚杆，局部坍塌部位用喷射混凝土回填。2、梅花洞隧道施工情况（1）施工概况-14-梅花洞左线隧道于2004年4月开工建设，2004年4月~2004年9月由原施工单位进行了上断面K9

8、1+680~K91+558（长122m）、下断面K91+680~K91+606（长74m）的开挖支护；2004年10月我部接管梅花洞隧道工程，为确保隧道洞口段结构稳定，对该段的混凝土仰拱进行了施作；2005年3月18日~28日对K91+606~K91+558（长48m）段下断面进行了开挖支护，随后便转入全断面法开挖支护，于2005年10月24日