季节冻土地区强风化砂泥岩隧道边墙开裂原因分析及整治对策研究-论文.pdf

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1、铁道建筑2015年第6期RailwayEngineering67文章编号：1003—1995(2015)06-0067—05季节冻土地区强风化砂泥岩隧道边墙开裂原因分析及整治对策研究吴剑，郑波，师亚龙(1．中国铁道科学研究院研究生部，北京100081；2．中铁西南科学研究院有限公司，四川成都611731)摘要：采用理论分析、数值计算、室内及现场试验等方法，结合准格尔至朔州铁路梁家坪2号隧道的工程实际，对季节冻土地区强风化砂泥岩季节性冻胀对隧道结构的影响进行了研究。该隧道边墙纵向开裂是由于隧道含水围岩的季节性冻胀所致，对此提出了锚固、注浆、挂网喷混凝土的衬砌开裂整治措施，并指出了现行规范中的不

2、足，即应根据合水围岩冻胀率和围岩冻结深度来综合确定是否考虑冻胀力。关键词：强风化砂泥岩隧道边墙开裂季节冻胀整治对策中图分类号：U452．12文献标识码：ADOI：10．3969／j．issn．1003—1995．2015．06．18我国在季节冻土地区修建的隧道越来越多，出现内及现场试验等多种手段，结合准朔铁路梁家坪2号的隧道病害也呈增多趋势，如准朔铁路梁家坪2号隧隧道的工程实际，对最冷月份气温一10℃左右季节性道边墙在冬季出现纵向裂缝，随着来年气温的回升裂冻土地区强风化砂泥岩冻胀对隧道结构的影响进行研缝停止发展，边墙纵向裂缝的发展随季节交替出现，影究，以期为类似地区隧道设计提供参考依据。响隧

3、道结构和列车运营安全。l工程概况目前，国内外学者对冻土地区隧道的冻胀问题取得了大量研究成果。张德华等对大板山隧道进行了研准朔铁路梁家坪2号隧道全长221Ill，上覆第四究，考虑了围岩的完整度，采用弹性力学方法提出了衬系上更新统冲风积(QaI+)新黄土、坡洪积(Qdl+)细砌所受冻胀压力的弹性解析解；张祉道等在分析日圆砾土，下伏三叠系下统(T。)砂岩，隧道洞身穿越三本冻害隧道调查资料的基础上，提出了风化层冻胀模叠系强风化砂岩夹泥岩，岩层基本水平，节理裂隙发型，认为冻胀一般发生在边墙风化层，拱顶冻胀较小，育。隧道开挖时掌子面为砂岩夹泥岩条带，强风化，节冻胀压力可用侧压力代替，同时建议拱顶4ITI

4、范围内理裂隙发育，雨季含少量裂隙水。隧道整体埋深较布设弹簧来考虑地层提供的弹性抗力，并给出了冻胀浅，最大埋深39m，大部分区段不足20m。冬季气压力计算公式；王建宇等通过对青藏线隧道的研温较低，最低月平均气温在一10℃左右，月平均气温究，提出了存水空间冻胀模型，认为衬砌所受的冻胀压低于0℃的月份有5—6个月，地表土体最大冻结深力主要是因地下水冻结体积膨胀受到围岩和支护衬砌度约为1．5m，按对铁路工程影响的气候分区为寒冷约束所致。地区。现行公路和铁路隧道设计规范对冻胀压力均有规该隧道2009年4月开工，同年11月建成。检测定：最冷月份气温低于一l5℃地区的隧道应考虑资料表明隧道边墙衬砌厚度满足

5、设计文件要求，且衬冻胀力，冻胀力可根据当地自然条件、围岩冬季含水量砌背后不存在脱空和不密实缺陷。隧道2010年春季及排水条件等通过研究确定。规范条文对冻胀力做了发现轨面以上2～4m边墙范围内，左右两侧各有一一些原则性规定，缺乏可操作性，如冻胀力的大小如何条从进口到出口基本贯通的纵向张拉裂缝，缝宽0．5确定，且最冷月份气温低于一l5qC地区的隧道应考虑～1．5mm，上下伴有少量不规则的竖向裂缝。2011冻胀力也值得商榷。本文采用理论分析、数值计算、室年7月，采用环氧树脂对部分边墙纵向裂缝进行了处理，但在2013年春季发现已处理的裂缝仍在继续收稿日期：2015．01-20；修回日期：2015-0

6、4．10发展。基金项目：中国中铁股份有限公司科技开发计划项目(2014．重点．27)该隧道附近与其气象条件、地质条件相似的鱼尔作者简介：吴剑(1979一)，男，湖南常德人，高级工程师，硕士。沟隧道、灵岩庙3号隧道也出现了类似的病害情况。68铁道建筑2)围岩温度测试2隧道边墙开裂的成因分析围岩温度是导致围岩冻胀的重要因素。为了准确根据调研资料及对以往工程实例的分析，导致梁掌握该隧道围岩的温度变化情况，对隧道围岩温度进家坪2号隧道边墙纵向开裂的因素主要有高地应力、行了动态测试。测试时间从2013年9月初到2014年水压力、膨胀土压力、围岩压力、冻胀力、施工质量等，5月底。结果显示：2014年1月

7、19日隧道围岩出现最以下逐一进行分析。大冻结深度，其后逐渐解冻；隧道围岩冻结最大深度约1)隧道埋深较浅，最大埋深39m，大部分区段不为60om。足20m，进出口前方场地开阔，且进口方向左侧地势3)围岩含水率和饱水自由冻胀率测试较低，因此不具备产生高地应力的条件，故可以排除高围岩含水率也是导致围岩冻胀的重要因素。2013地应力是导致隧道边墙开裂的主要原因。年9月，在隧道现场取围岩土样进行了含水率测试，结2)隧道