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1、高速公路隧道衬砌开裂原因研究及加固探究摘要：针对某高速公路隧道的特殊地质条件，在施工中出现的衬砌开裂屈服现象，分析衬砌开裂产生的原因，在隧道投入运营前采取相应的加固整治工程措施治理病害。关键词：公路隧道；衬砌开裂；加固整治1工程概况隧道位于K235+745〜K235+980之间，全长235m,元江口158.33m,位于R=150m,Ls二120m,1-10%的圆曲线上，磨黑口76.67m,Ls=120m,1=10%〜2.37%的缓和曲线上，纵坡3%。隧道为带中墙的整体性双跨联拱结构。单跨净宽为10.62m,净髙为7.9mo单跨采用单心圆，边墙侧为曲线，
2、中墙为直线，中墙厚2m,隧道净宽为25.24mo隧道最大埋深63.96m。2地质条件2.1工程地质条件修筑路段表层广泛分布第四系崩坡积松散层，下伏基岩为元古界小羊街组上亚组的花岗片麻岩。围岩类别为II〜III类。第四系松散层堆积物可根据成因类型划分为：第四系人工填土层(Qml)、第四系冲洪积卵砾层(Qal+pl)、第四系崩坡积层(Qcol+dl),元古界小羊街组(Ptxb)o这些岩土体具有如下特征：（1）人工填土层（Qml）,由于是回填欠固结土，结构疏松，力学强度低。（2）层冲洪积层（Qal+p1）卵砾层，中密状，具有一定的力学强度。（3）崩坡积层（Q
3、col+dl）为散体结构，结构疏松，力学强度低，易产生浅层划移。（4）强风化基岩，呈散体一碎裂结构，结构疏松，力学强度低，稳定性差，隧道修建时，易产生坍塌，侧壁失稳。（5）中等风化基岩，呈块状一碎裂结构，具有一定的力学强度，隧道修建时，局部会产生坍塌现象。白色花岗岩片麻岩层，其倾向与山坡倾向相反，岩体具片麻构造。节理裂隙发育，强风化岩体呈碎裂一散体结构，强度低，结构疏松，中等风化岩体呈块状一碎裂结构，具有一定的力学强度，稳定性稍好，由于风化的差异性，存在强风化的包裹体。隧道上行线为坡前松散堆积体，强度低、稳定性较差，下行线隧道右侧为中等风化岩体，其强度
4、和稳定性较好。隧道出口段围岩的非稳定性问题，主要是隧道围岩松散堆积体在保水条件下，重力作用引起。隧道左侧山坡基础是十分稳定的，隧道基础不存在滑坡条件。2.2水文地质条件筑路段以基岩裂隙水为主要地下水类型，含水介质为弱富水性的花岗片麻岩，大气降水的垂直入渗为主要补给径，具有水位埋藏深且不稳定、水力联系弱的特点，排泄受地形控制，坡底河流或局部崖脚是常见的排泄部位，排泄方式为沿沟谷流向曼萨河径流或点状泉。据勘测其间调查，拟建隧道进口有一泉点，偶测流量为0.21/s,在隧道出口段“V”型沟谷有一常年水流，偶测流量为8.01/so因此，常常构成多个相对独立的次级
5、水文地质单元。3衬砌出现的病害根据各单位提供的资料及多次现场勘察的结果，二次衬砌的破坏段主要集中在隧道出口的K235+900〜K235+970段,而且中隔墙、边墙和拱各部分均发生严重破坏。破坏情况归纳如下。(1)中隔墙中隔墙的沉降缝和施工缝均发生横向错位，一般错位3〜6cm,最大的错位达12.5cmo中隔墙有下沉现象，隔墙顶部和起拱线相交部位有连续贯通的裂缝。中隔墙顶部局部混凝土压碎，成块脱落。墙体内的钢筋变形凸出，严重部位中隔墙墙体有折断、错位现象，个别部位错位达25cm。(2)边墙上、下行线边墙均有明显的纵向和斜向裂缝，缝宽0.3〜20mmo(3)
6、拱顶上行线的拱顶有许多纵向裂缝，主要分布在K235+900〜K235+940段，缝宽0.3〜10mm。这些裂缝表明该处拱圈断裂。特别在K235+900〜K235+910段，拱与中隔墙的错位达30cm。下行线的裂缝主要分布在K235+970〜K235+940段，缝宽度0.3〜15mm。现场勘测各种宽度的裂缝，总长2200m左右，其中缝宽0.3mm以下的裂缝长度约300m,0.3〜3.0mm缝宽的裂缝长度约1000m,大于3.0mm缝宽的裂缝长度约900m。综上所述，隧道里程K235+970〜K235+900段区间已建成的钢筋混凝土衬砌结构均发生不同程度的
7、破坏，尤其以出口段K235+970〜K235+935段的衬砌结构遭到极为严重的破坏，部分拱顶，边墙、中隔墙断裂，钢筋屈服，结构基本上丧失了承载能力。4衬砌裂缝产生原因分析4.1地质因素隧道所处山体整体性虽然具有稳定性，隧道围岩的不稳定主要存在于基础以上部位。存在三个不可忽视得非稳定区，这三个非稳定区具有共同的特征，就是其岩体都是由砂、粘土与块石组成的松散层。第一个非稳定区位于隧道出口段，里程K235+940〜+965区段，波速小于1.0km/s,强度低。隧道围岩为块石与砂粘土堆积，砂粘土比例较大。由于地形较陡，饱水后重力不稳定，易变形流动，对隧道产生较
8、大的侧向推力。目前已经造成隧道的侧移和衬砌破坏。第二个非稳定区在隧道顶部，位于K235+820
