东楼隧道出口的病害起因及处理方法

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1、东楼隧道出口的病害起因及处理方法作者：张国良摘要：通过对浅埋、偏压、软弱围岩条件的东楼隧道出口段2个阶段的病害处理，从设计、施工上论述了在不良地质条件下进行隧道施工，如何避免病害发生。东楼隧道位于京福高速公路(现名福银高速公路)福建省三明市境内，是不等间距的小净距隧道。左洞起讫桩号为ZKl62+431～ZKl62+605，长173．2m；右洞起讫桩号为YKl62+435～YKl62+570，长135m；最小净距在进口端，中夹岩净宽3．2m；出口端净距为12．7m。左洞为靠山侧。1病害情况   东楼隧道首先从左洞出口进洞施工，在进洞73m(桩号K162+532)时，出现围岩及地表开裂(图1

2、、图2)、拱顶下沉开裂病害。监控量测显示，裂缝呈继续发展趋势。病害出现后，现场立即停止掘进，加紧进行初期支护、封闭仰拱及完成二衬混凝土浇筑。二衬混凝土浇筑完成后，经观测山体基本稳定，并继续进行洞身掘进。而后在左洞右侧挡墙开挖施工及右洞出口段开挖过程中，又一次出现左洞顶土体及左侧山体失稳现象，导致左洞出臼段已施作的钢筋混凝土二次衬砌出现多条纵横向裂缝，且数量及长度在不断增多并继续发展。2病害产生原因2．1地形、地质原因   东楼隧道场址为丘陵坡麓地貌，线路横切一山脊南麓，横向地形坡度较大，由北(线路左侧)向南(线路右侧)倾斜，坡度为16～32°。地质为上部坡残积土，下部为前震旦系(AnZ)

3、云母片岩及其风化层(片理产状290°∠19°)，围岩工程分级为V级。V级围岩属软弱围岩，自稳能力较差。出口段覆盖层又薄，极易产生不稳定滑动面。进出口端处在坡度较大的坡面上，受到山体边坡巨大的偏压力作用，同时刚好遇上2次长时间降雨影响，使得原本薄弱的软弱围岩受水浸泡后，产生结构面软化，发生山体滑移变形，从而引起隧道围岩及二衬开裂。2．2施工原因(1)未严格按新奥法施工技术规范要求施工   东楼隧道按新奥法理论设计。初期支护措施包括锚杆、喷混凝土及钢拱架，用以加强围岩自承力来保持隧道开挖初期的稳定，开挖方法设计为单侧壁导坑法。东楼隧道地处软弱围岩地段，围岩稳定性极差，开挖后自稳时间短，变形快

4、，早期压力大，因此必须尽早施作初期支护，并使隧道断面尽早闭合，形成一个封闭的支护结构，以保证隧道的稳定性。东楼隧道实际采用上、下台阶开挖法。上台阶开挖后，经常因工序衔接不上，锚杆、喷混凝土、钢拱架等初期支护不能及时跟上，造成围岩暴露时间长，围岩变形过大；下台阶开挖时，施工单位为追求进洞速度，拉长上、下台阶距离，使用跳槽施作仰拱，使隧道断面无法尽早形成封闭圈，形成一个封闭的支护结构受力体系，造成上导坑初期支护钢拱架悬空时间过长，初期支护结构的受力很不利，初期支护达不到原设计的效果，使围岩开挖后长时间承受过大的塑性变形而造成围岩失稳。(2)施工工序安排错误   东楼隧道出口端为短洞．左洞出口

5、比右洞出口长42m。施工工序安捧先旌工左洞(靠山)，后施工右洞。施工单位在开挖右洞出口洞门时，将左洞右侧山体挖除，造成左洞右侧山体原有的支挡力消失，形成一个临空面，加剧了左洞洞顶土体的偏压作用。设计起支挡作用的挡墙没有及时施工，加上又遇到雨季，受长时间雨水浸泡，加剧了该土体的失稳，从而造成左洞已施作二衬混凝土开裂。(3)洞顶防排水施工不及时   进洞前应做好洞顶截水沟，将山体地表水排除在洞顶外，及时将洞顶裂缝堵好，并在洞顶覆盖防水布，防止雨水渗透进洞顶土体，使土体软化等预防措施。因施工单位没有及时施作，从而加剧了病害的发展。3病害治理3．1加固围岩、治理偏压   左洞出口段二衬混凝土开裂

6、后，原有二衬、初期支护及围岩组成的稳定支护结构已受到破坏，无法从施工措施上遏制病害的发展，必须从设计上采取措施，保证隧道安全。具体措施有：(1)对已经施工的左洞出口段洞顶进行地表注浆，增加左洞洞顶土体的稳定。注浆范围从ZKl62+560～ZKl62+600，长度40m，宽度18m，采用外径89mm、壁厚4mm无缝钢管，注30号水泥浆，注浆孔距1．2m，呈梅花型布置，注浆压力2．0MPa。(2)在右洞出口段与左洞相邻部分由路基改明洞并回填，以利于支挡左洞覆盖层的不稳定土体，消除引发左洞开裂的不稳定因素(偏压力)。明洞右侧采用抗左侧偏压力的牛腿设计，以增强明洞的抗左侧偏压力作用。   经过上

7、述处理后，稳定了左洞洞顶土体，消除了山体的偏压力作用。3．2地表及围岩开裂、拱顶下沉开裂处理   地表及围岩开裂、初期支护拱顶下沉开裂病害处理的主要措施有：(1)加强初期支护施作的及时性，加紧封闭仰拱，形成环形的封闭支护结构；(2)对已开裂被破坏的初支喷射混凝土进行补喷封闭，局部出现初支与围岩脱离处采用低压注浆处理；(3)加紧完成截水沟施工，洞顶覆盖防水布，防止雨水下渗；(4)加快完成二衬混凝土施工，增加隧道的自稳能力。   经以上