隧道襯砌裂縫產(chǎn)生原因分析及預(yù)防和治理措施

1、蘭蘭 州州 交交 通通 大大 學(xué)學(xué) 繼繼 續(xù)續(xù) 教教 育育 學(xué)學(xué) 院院畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)（論文）計(jì)（論文）專(zhuān)業(yè)（班級(jí)）：專(zhuān)業(yè)（班級(jí)）： 12 級(jí)土木工程級(jí)土木工程指指 導(dǎo)導(dǎo) 教教 師：師：劉永孝劉永孝學(xué)學(xué) 生生 姓姓 名：名：王建龍王建龍學(xué)學(xué)號(hào)：號(hào)：120003625設(shè)計(jì)題目：隧道襯砌裂縫產(chǎn)生原因分析及預(yù)防和治理措施畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) 成成 績(jī)績(jī) 評(píng)評(píng) 議議 表表學(xué) 生 姓 名王建龍班 級(jí)120003625指導(dǎo)教師姓名劉永孝職 稱(chēng)審閱人評(píng)語(yǔ)審閱人：年月日答辯委員會(huì)綜合評(píng)語(yǔ)主席：年月日論文成績(jī)?cè)u(píng)語(yǔ)內(nèi)容包括：（學(xué)術(shù)）思想、方案選擇、設(shè)計(jì)（論文）達(dá)到的水平、設(shè)計(jì)（論證）有無(wú)錯(cuò)誤等。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論

2、文）任務(wù)書(shū)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)班級(jí)：土木工程 12 級(jí)學(xué)生姓名：王建龍指導(dǎo)老師：劉永孝開(kāi)開(kāi) 題題 報(bào)報(bào) 告告設(shè)計(jì)（論文）題目隧道襯砌裂縫產(chǎn)生原因分析及預(yù)防和治理措施主要研究?jī)?nèi)容隧道襯砌裂縫產(chǎn)生原因分析及預(yù)防措施。關(guān)鍵環(huán)節(jié)1、確定論文題目2、搜集、整理資料3、編寫(xiě)提綱4、撰寫(xiě)初稿5、改寫(xiě)初稿6、定稿計(jì)劃進(jìn)度1、2014.5.15.15 分析查閱資料，作好準(zhǔn)備；2、2014.5.167.16 編制隧道襯砌裂縫產(chǎn)生原因分析及預(yù)防措施；3、2014.7.177.23 修改、裝訂。參考資料1、王夢(mèng)恕，中國(guó)隧道及地下工程修建技術(shù)，人民交通出版社2、關(guān)寶樹(shù)，隧道工程維修管理要點(diǎn)集，人民交通出版社3、傅鶴林

3、，大跨隧道施工力學(xué)行為及襯砌裂縫產(chǎn)生機(jī)理，科學(xué)出版社4、丁文其、楊林德，隧道工程，人民交通出版社5、關(guān)寶樹(shù)、國(guó)兆林，隧道及地下工程，西南交通大學(xué)出版社6、陳秋南，隧道工程，機(jī)械工業(yè)出版社7、陳小雄，隧道施工技術(shù)，人民交通出版社8、陳志敏、歐爾峰、馬麗娜，隧道及地下工程，清華大學(xué)出版社9、洪開(kāi)榮，山區(qū)高速公路隧道施工關(guān)鍵技術(shù)，人民交通出版社班級(jí)：12 級(jí)土木工程專(zhuān)升本學(xué)生姓名：王建龍指導(dǎo)老師：劉永孝中中 期期 報(bào)報(bào) 告告設(shè)計(jì)（論文）題目隧道襯砌裂縫產(chǎn)生原因分析及預(yù)防和治理措施一、一、文獻(xiàn)綜述文獻(xiàn)綜述近幾近年來(lái)我國(guó)在鐵路公路工程中修建了數(shù)以千計(jì)的隧道工程，其中大部分已建或在建隧道或多或少都存在襯砌

4、開(kāi)裂的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響到運(yùn)營(yíng)安全。許多工程還未交付使用就已經(jīng)出現(xiàn)裂縫，這一現(xiàn)象在公路隧道中尤為常見(jiàn)。陜西境內(nèi)的多座公路隧道在投入使用后幾年時(shí)間都曾進(jìn)行過(guò)裂縫防水整治。甘肅某在建隧道建設(shè)過(guò)程中就出現(xiàn)裂縫，全國(guó)其它地方關(guān)于隧道襯砌開(kāi)裂的事例更是不勝枚舉，以上實(shí)例充分說(shuō)明，隧道發(fā)生裂縫已不是個(gè)別現(xiàn)象，隧道工程技術(shù)人員對(duì)此應(yīng)予以足夠的重視。本文從隧道砌裂縫產(chǎn)生原因入手，從隧道施工方面談一點(diǎn)預(yù)防措施和看法，旨在拋磚引玉。二、選題的目的及意義隨著我國(guó)大規(guī)?；A(chǔ)建設(shè)的開(kāi)展, 隧道工程已成為鐵路、公路和水利水電等大型項(xiàng)目中的重要工程。在這種形勢(shì)下, 隧道工程的重要性越來(lái)越顯著，隧道工程所占的比例逐步增大。隧道襯

5、砌裂縫不僅影響了美觀，還給工程質(zhì)量留下了隱患。施工中必須采取合理的工程技術(shù)措施，控制和減少襯砌裂縫的數(shù)量。本文分析了襯砌裂縫產(chǎn)生的原因，提出了緩解裂縫產(chǎn)生的措施，并簡(jiǎn)要介紹了幾種常見(jiàn)的裂縫治理方法。三、重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容分析了隧道襯砌裂縫產(chǎn)生的原因，提出了預(yù)防裂縫產(chǎn)生和治理的措施。四、教師意見(jiàn)指導(dǎo)教師：年月日班級(jí)：12 級(jí)土木工程專(zhuān)升本學(xué)生姓名：王建龍指導(dǎo)老師：劉永孝三、設(shè)計(jì)完成情況目前已完成畢業(yè)論文的修改和調(diào)整四、教師意見(jiàn)教師姓名：年月日結(jié)結(jié) 題題 驗(yàn)驗(yàn) 收收設(shè)計(jì)（論文）題目隧道襯砌裂縫產(chǎn)生原因分析及預(yù)防和治理措施一、總體設(shè)計(jì)：自接受畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)安排以來(lái)，首先按照編制的有關(guān)要求，進(jìn)行了相關(guān)信息和數(shù)

6、據(jù)的收集整理，查閱相關(guān)資料和書(shū)籍以確保本文的合理性。二、詳細(xì)設(shè)計(jì)：論文大體分為七個(gè)部分第一部分：目前國(guó)內(nèi)隧道襯砌裂縫研究方法及現(xiàn)狀。第二部分：隧道襯徹裂損變形的現(xiàn)狀和主要危害。第三部分：隧道襯砌開(kāi)裂的類(lèi)型。第四部分：隧道襯砌裂縫觀測(cè)方法。第五部分：隧道施工對(duì)襯砌裂縫的預(yù)控。第六部分：襯砌開(kāi)裂原因分析。第七部分：隧道襯砌裂縫的預(yù)防和治理措施。班級(jí)：12 級(jí)土木工程專(zhuān)升本學(xué)生姓名：王建龍?jiān)O(shè)計(jì) （論文題目）隧道襯砌裂縫產(chǎn)生原因分析及預(yù)防和治理措施結(jié)題驗(yàn)收申請(qǐng)：結(jié)題驗(yàn)收申請(qǐng)：根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)要求，畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）已全部完成，請(qǐng)老師審閱。指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：指導(dǎo)教師評(píng)分（優(yōu)、良、中、及格、不及

7、格）：教師姓名：年月日摘 要隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，我國(guó)交通運(yùn)輸事業(yè)得到了蓬勃發(fā)展。隧道作為公路工程建設(shè)中的一個(gè)重要結(jié)構(gòu)物，也迎來(lái)了規(guī)?？涨暗慕ㄔO(shè)熱潮。因其在改善路線線形、縮短里程和行車(chē)時(shí)間、提高運(yùn)營(yíng)效益以及減少占地面積等方面發(fā)揮的重要作用，必將得到更為廣泛的推廣和發(fā)展。但是，我國(guó)地域自然條件差異較大，隧道穿越的山體地質(zhì)及水文等條件復(fù)雜多變。由于對(duì)局部軟弱圍巖、膨脹性圍巖以及對(duì)襯砌有侵蝕性的環(huán)境水等調(diào)查不足；未能采用加強(qiáng)襯砌結(jié)構(gòu)或防治措施不當(dāng)；部分地段隧道襯砌施工質(zhì)量缺陷等，造成了許多運(yùn)營(yíng)隧道出現(xiàn)襯砌裂縫。如襯砌裂縫處治不當(dāng)就會(huì)出現(xiàn)滲漏水，不但不易修繕而且影響隧道正常運(yùn)營(yíng)，造成隧道襯砌和通風(fēng)、

8、照明及消防設(shè)備的腐蝕損壞，造成路面積水使行車(chē)環(huán)境惡化，從而降低行車(chē)速度和安全性能。因此對(duì)隧道襯砌裂縫進(jìn)行相關(guān)研究是十分必要的。本文從隧道襯砌裂縫的類(lèi)型入手， 從施工角度分析了隧道襯砌裂縫產(chǎn)生的原因,再現(xiàn)襯砌裂縫特征及破壞形式，得出隧道襯砌裂縫產(chǎn)生及發(fā)展規(guī)律，從而對(duì)隧道設(shè)計(jì)、施工以及襯砌裂縫病害的防治提出一些粗淺見(jiàn)解。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：隧道；襯砌；裂縫；產(chǎn)生原因；預(yù)防；治理AbstractWith the rapid development of national economy, transport undertakings have developedvigorously in our cou

9、ntry. Tunnel as a highway (railway) is a very important part in engineeringconstructionstructure,alsousheredinthe unprecedentedbuildingboom.Tunnel in theimprovement of the route, shorten the distance and travel time, improve the operating efficiencyand reduce the area played an important role,will g

10、et more extensive promotion anddevelopment.However, the regional differences in natural conditions in our country, tunnel through themountain complex geological and hydrological conditions, the local weak surrounding rock andswelling rock and transform Qi You corrosive environment such as water surv

11、ey, failed to useimproper measures, strengthening prevention and control of lining structure or sections of tunnellining construction quality defects, such as tunnel in tunnel lining crack caused many operation.Such as lining crack treatment inappropriate lining will appear, not only is not easy to

12、repair andaffect the normal operation of tunnel, tunnel lining and all kinds of ventilation, lighting and firefighting equipment corrosion damage,worsen water surface driving environment, therebyreducing driving speed and safety performance. So the relevant study on the tunnel lining crackis very ne

13、cessary.From the type of tunnel lining crack, this paper analyzed from the points of view of theconstruction of tunnel lining crack reason, represent the lining crack characteristics and damageforms, draw a tunnel lining crack and the law of development, thus the design and constructionof the tunnel

14、 and tunnel lining crack disease prevention and control of some shallow opinions areput forward.Key Words: Tunnel Lining Crack； The cause of prouduct； PreventAdminister目 錄第一章 目前國(guó)內(nèi)隧道襯砌裂縫研究方法及現(xiàn)狀. 1一、現(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn). 1二、室內(nèi)模型試驗(yàn). 1三、理論與數(shù)值分析. 1第二章 隧道襯徹裂損變形的現(xiàn)狀和主要危害. 2一、現(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn). 2二、隧道襯砌裂縫的主要危害. 2第三章 隧道襯砌開(kāi)裂的類(lèi)型. 3一、按裂縫

15、與隧道軸向相互關(guān)系分類(lèi). 3二、按照襯砌受力變形形態(tài)和裂口特征分類(lèi). 4第四章 隧道襯砌裂縫觀測(cè)方法. 6一、紙條測(cè)標(biāo)觀測(cè). 6二、鋼釘測(cè)標(biāo)觀測(cè). 6三、標(biāo)記測(cè)標(biāo)觀測(cè). 7第五章 隧道施工對(duì)襯砌裂縫的預(yù)控. 8第六章 襯砌開(kāi)裂原因分析. 10一、設(shè)計(jì)方面的原因. 10二、施工方面的原因. 10第七章 隧道襯砌裂縫的預(yù)防和治理措施. 12一、預(yù)防. 12二、治理. 12（一）圍巖加固. 12（二）二次襯砌表面補(bǔ)強(qiáng). 21（三）套襯補(bǔ)強(qiáng). 22（四）換拱換襯. 23結(jié)論. 26致謝. 27參考文獻(xiàn). 28蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)1第一章 目前國(guó)內(nèi)隧道襯砌裂縫研究方法及現(xiàn)狀與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)隧

16、道建設(shè)起步較晚，針對(duì)運(yùn)營(yíng)中隧道呈現(xiàn)出越來(lái)越多的裂縫狀況， 國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)裂縫形成機(jī)理及處治方案進(jìn)行了一系列的研究， 其采用的研究方法主要有：一、現(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn)是地下工程研究最直接的研究方法，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的研究數(shù)據(jù)不僅可以為科研提供重要的數(shù)據(jù)，更重要的是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)數(shù)據(jù)分析可以直接指導(dǎo)實(shí)際工程的建設(shè)，同時(shí)與數(shù)值模擬分析的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，以驗(yàn)證其計(jì)算的正確性。隧道工程原位試驗(yàn)主要包括：地質(zhì)和支護(hù)狀態(tài)觀察、周邊位移和拱頂下沉量測(cè)、錨桿軸力量測(cè)、初期支護(hù)與二次襯砌的接觸壓力量測(cè)、二次襯砌內(nèi)力量測(cè)等。通過(guò)對(duì)典型斷面的現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)，可以記錄隧道結(jié)構(gòu)隨開(kāi)挖過(guò)程的實(shí)際受力狀態(tài)，為結(jié)構(gòu)的安全性評(píng)價(jià)提供可靠的數(shù)據(jù)

17、；對(duì)隧道裂縫治理現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)，可以為相似地質(zhì)情況、受力模式、結(jié)構(gòu)尺寸的隧道裂縫治理提供重要參考。國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)隧道裂縫進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)治理的研究較多，具體可分為結(jié)構(gòu)開(kāi)裂試驗(yàn)；注漿加固圍巖、充填空洞和止水防水現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)；淺埋偏壓裂縫治理試驗(yàn)；軟弱膨脹性圍巖裂縫治理；高寒隧道裂縫治理；采空區(qū)和巖溶區(qū)裂縫治理以及隧道塌方的治理等。二、室內(nèi)模型試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮囼?yàn)是隧道及地下工程研究中使用較多的一種方法，如西南交通大學(xué)王明年、關(guān)寶樹(shù)、何川對(duì)渝長(zhǎng)高速公路鐵山坪隧道在不同構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)中破壞模型試驗(yàn)研究；何川、林剛等關(guān)于金麗溫高速公路 20 座連拱隧道在豎向壓力作用下的破壞模型試驗(yàn)研究；蘭州交通大學(xué)周立霞等關(guān)于昆侖山隧道施工縫、變形縫

18、的模型試驗(yàn)研究等。三、理論與數(shù)值分析在隧道理論計(jì)算中針對(duì)不同的情況一般采用荷載-結(jié)構(gòu)模式或共同作用模式。 數(shù)值計(jì)算方法也較多，在隧道工程應(yīng)用較為普遍的是有限元法(FEM)和有限差分法（FLAC）。對(duì)隧道裂縫進(jìn)行模擬研究工作可分為：二次襯砌的安全性模擬計(jì)算、襯砌背后出現(xiàn)空洞時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)安全性影響的計(jì)算、巖溶區(qū)近接施工的影響計(jì)算、不同位置溶洞對(duì)隧道施工過(guò)程的影響計(jì)算、雙連拱施工的影響分析等。蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)2第二章 隧道襯砌裂損變形的現(xiàn)狀和主要危害一、隧道襯砌裂損變形的現(xiàn)狀以我國(guó)公路鐵路隧道襯砌目前裂損變形情況為例（如表 1）。隧道襯徹裂損變形現(xiàn)狀 表 1隧道線路總座數(shù)襯砌裂損裂損比例（%

19、）隴海2321340.58成昆276580.21襄渝400880.22陽(yáng)安148480.32寶成344170.05貴昆180320.18焦柳436270.06二、隧道襯砌裂縫的主要危害1.降低襯砌結(jié)構(gòu)對(duì)圍巖的承載能力；2.使隧道凈空變小，侵入建筑限界，影響車(chē)輛行車(chē)安全；3.拱部襯砌掉塊，影響行車(chē)和人身安全；4.裂縫漏水，造成洞內(nèi)電力水利、通風(fēng)設(shè)施銹蝕、道床翻漿、嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)產(chǎn)生凍害；5.鋪底和仰拱破損、基床翻漿、線路變形、危及行車(chē)安全，被迫降低車(chē)輛運(yùn)行速度，大量增加養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用；6.在運(yùn)營(yíng)條件下對(duì)裂損襯砌進(jìn)行大修整治，施工與運(yùn)營(yíng)相互干擾，費(fèi)用進(jìn)一步增大。如貴廣線某隧道（鐵路）運(yùn)營(yíng)后襯砌大面積

20、裂縫滲漏水，僅維修工期就近 5 年，耗費(fèi)了大量人力物力。蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)3第三章 隧道襯砌開(kāi)裂的類(lèi)型隧道襯砌裂縫產(chǎn)生的原因是復(fù)雜的、多方面的，有設(shè)計(jì)、施工、地質(zhì)條件等各方面的因素，從而使隧道襯砌裂縫形成各種各樣的類(lèi)型。一、按裂縫與隧道軸向相互關(guān)系分類(lèi)隧道襯砌裂縫按其與隧道軸向相互關(guān)系可歸納為縱向裂縫、環(huán)向裂縫及斜向裂縫等三種：1.縱向裂縫（如圖 3.1）：襯砌裂縫平行或基本平行于隧道軸線，其危害性最大，繼續(xù)發(fā)展可引起隧道掉拱、邊墻斷裂甚至整個(gè)隧道塌方，破壞襯砌斷面的整體性。產(chǎn)生裂縫的原因主要是隧道地質(zhì)條件存在偏壓、設(shè)計(jì)承載力不夠、隧道周邊欠挖部位未進(jìn)行處理使襯砌的厚度不夠或施工時(shí)邊

21、墻與拱頂回填不密實(shí)等。圖 3.1 縱向裂縫2.環(huán)向裂縫（如圖 3.2）：襯砌裂縫垂直或近似垂直于隧道軸線，主要是由于圍巖壓力變化、地基不均勻沉降、變形縫、施工縫處理不當(dāng)?shù)纫蛩匾穑蠖鄶?shù)發(fā)生在洞口、存在不良地質(zhì)地段及軟硬巖層接觸地帶，環(huán)向裂縫對(duì)隧道穩(wěn)定性影響不大。圖 3.2 環(huán)向裂縫3.斜向裂縫（如圖 3.3）：一般和隧道縱軸呈 45左右延伸較長(zhǎng)，幾條斜向裂縫互相交叉，很容易引起襯砌掉塊。斜向裂縫一般是由于混凝土斜截面上的拉應(yīng)力或剪應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉或抗剪強(qiáng)度所致，其危害性?xún)H次于縱向裂縫。蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)4圖 3.3 斜向裂縫二、按照襯砌受力變形形態(tài)和裂口特征分類(lèi)按照襯砌受力變形

22、形態(tài)和裂口特征劃分，主要分為襯砌擠壓張口型裂縫、襯砌內(nèi)緣受彎閉口型裂縫、襯砌受剪錯(cuò)臺(tái)型裂縫及收縮性裂縫等四種：1.張口裂縫（如圖 3.4）：常見(jiàn)在拱腰，邊墻部位。多由襯砌承受較大的地層壓力作用向內(nèi)位移，內(nèi)緣拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的極限抗拉強(qiáng)度發(fā)生張口裂縫；部分見(jiàn)于拱頂，由于拱頂空腔未完成注漿，襯砌和圍巖聯(lián)結(jié)不密實(shí)，拱頂松動(dòng)圍巖掉塊，隨著時(shí)間的推移拱頂上部圍巖失去自穩(wěn)能力，襯砌直接承受拱頂松動(dòng)圍巖壓力向內(nèi)位移，內(nèi)緣拉應(yīng)力超過(guò)鋼筋混凝土的極限抗拉強(qiáng)度，產(chǎn)生“ ”形張口裂縫。拱腰和邊墻部位出現(xiàn)多條張裂錯(cuò)臺(tái)，并與斜向、環(huán)向裂縫交匯襯砌被切割成小塊時(shí)容易造成結(jié)構(gòu)失去穩(wěn)定發(fā)生塌落，對(duì)運(yùn)營(yíng)安全威脅最大。圖 3.4

23、 張口裂縫2.閉口裂縫（如圖 3.5）：常見(jiàn)于拱頂發(fā)生較嚴(yán)重內(nèi)移地段的拱腰部位和拱腰發(fā)生嚴(yán)重內(nèi)移的拱頂部位，由于襯砌拱頂（拱腰）兩側(cè)受壓，拱腰（拱頂）襯砌向外位移內(nèi)側(cè)受壓產(chǎn)生劈裂，外側(cè)受拉產(chǎn)生“V”形閉口縱裂縫。當(dāng)兩者進(jìn)一步發(fā)展時(shí)產(chǎn)生貫通裂縫，拱頂內(nèi)緣在高擠壓應(yīng)力作用下發(fā)生剝落掉塊，甚者產(chǎn)生大型塌方事故。3.錯(cuò)臺(tái)裂縫（如圖 3.6）：主要為拱腰處襯砌混凝土受剪切應(yīng)力作用而開(kāi)裂出現(xiàn)錯(cuò)位，呈縱向、斜向或“X”型交叉分布。剪切裂縫主要是由于偏壓、圍巖自身承載力不足、縱蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)5向沉降差和其它施工因素引起。由于混凝土澆筑后,地基受力產(chǎn)生不均勻沉降，以及過(guò)早脫模后襯砌背后空腔內(nèi)松動(dòng)圍

24、巖產(chǎn)生滑動(dòng)，混凝土襯砌遭受巨大外力沖擊等都容易產(chǎn)生剪切裂縫。4.收縮裂縫：多見(jiàn)于隧道洞口氣溫變化影響較大地段，由于施工過(guò)程中停電、機(jī)械故障等原因，迫使混凝土澆筑中斷時(shí)間超過(guò)混凝土的初凝時(shí)間，故障排除后繼續(xù)澆筑混凝土?xí)r，原有的混凝土基礎(chǔ)表面沒(méi)有進(jìn)行鑿毛處理，或者鑿毛后沒(méi)有將松散混凝土層沖洗干凈就在原混凝土表面進(jìn)行澆筑，致使新舊混凝土接茬處出現(xiàn)裂縫。圖 3.5 閉口裂縫圖 3.6 錯(cuò)臺(tái)裂縫一般情況下在襯砌封閉成環(huán)后，張口裂縫和閉口裂縫相呼應(yīng)而產(chǎn)生，張口裂縫附近必定會(huì)產(chǎn)生閉口裂縫，閉口裂縫周?chē)欢〞?huì)出現(xiàn)張口裂縫。蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)6第四章 隧道襯砌裂縫觀測(cè)方法裂縫觀測(cè)時(shí)，可以用鋼尺直接量測(cè)

25、裂縫的長(zhǎng)度、寬度及錯(cuò)臺(tái)，或用鉆孔和超聲波法測(cè)定裂縫的深度。對(duì)于持續(xù)發(fā)展的裂縫，一般用下列觀測(cè)方法觀測(cè)較簡(jiǎn)單易行。一、紙條測(cè)標(biāo)觀測(cè)這種方法簡(jiǎn)單易行且觀測(cè)最為直接，紙條測(cè)標(biāo)是將延展性較差、容易拉裂的紙張裁成寬 3-5cm、長(zhǎng) 20cm 左右的紙條貼在襯砌裂縫上。在紙條上記錄觀測(cè)日期，并將裂縫編號(hào)、寬度、長(zhǎng)度和深度等進(jìn)行記錄（如圖 4.1）。裂縫如果持續(xù)發(fā)展，則紙條被拉裂，直接量測(cè)紙條裂縫寬度可得到襯砌裂縫增長(zhǎng)量。圖 4.1 紙條測(cè)標(biāo)觀測(cè)二、鋼釘測(cè)標(biāo)觀測(cè)這種方法是在裂縫兩側(cè)完好的污工中各埋入兩個(gè)鋼釘， 其中一個(gè)直立， 另一個(gè)制成 “L”圖 4.2 鋼釘測(cè)標(biāo)觀測(cè)蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)7型，兩個(gè)鋼

26、釘?shù)募舛讼嘟挥谝稽c(diǎn)（如圖 4.2）。這種方法既能測(cè)量裂縫的擴(kuò)張程度，還可以測(cè)量裂縫的錯(cuò)距。三、標(biāo)記測(cè)標(biāo)觀測(cè)這種方法是在裂縫兩側(cè)完好的污工中各畫(huà)出兩個(gè)標(biāo)記（如圖 4.3），根據(jù)兩個(gè)標(biāo)記的相對(duì)位移，直接測(cè)量裂縫位移程度。圖 4.3 標(biāo)記測(cè)標(biāo)觀測(cè)蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)8第五章 隧道施工對(duì)襯砌裂縫的預(yù)控從 20 世紀(jì) 60 年代開(kāi)始，由于錨桿和噴射混凝土類(lèi)“主動(dòng)型”支護(hù)技術(shù)的使用和發(fā)展，使人們對(duì)隧道工程中圍巖和支護(hù)的相互關(guān)系有了重新認(rèn)識(shí)，不再傳統(tǒng)地將圍巖視為荷載的來(lái)源，將支護(hù)結(jié)構(gòu)歸結(jié)為“消極地”承受?chē)鷰r壓力。而是立足于保護(hù)圍巖、利用和調(diào)動(dòng)圍巖的自承能力。這就是繼傳統(tǒng)礦山法后工程界提出的現(xiàn)在使用最

27、廣泛的設(shè)計(jì)施工理念“新奧法”的精髓所在。其目的是在巖石或土層中開(kāi)挖隧洞時(shí)，使圍巖形成一個(gè)整體環(huán)狀支承結(jié)構(gòu)，成為支護(hù)結(jié)構(gòu)的一部分。其核心是：利用圍巖支撐隧道，使圍巖本身形成支撐環(huán)，并結(jié)合監(jiān)控量測(cè)技術(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)施工。目前隧道開(kāi)挖均按“新奧法”施工，其基本原則是：“短進(jìn)尺、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤測(cè)量”。開(kāi)挖后要求及時(shí)支護(hù)并加強(qiáng)監(jiān)控測(cè)量，確定圍巖變形基本穩(wěn)定后再進(jìn)行襯砌澆筑。新奧法施工中，圍巖是承載結(jié)構(gòu)的主體，以維護(hù)圍巖自身穩(wěn)定性為基點(diǎn)，采用錨桿和噴射砼及時(shí)進(jìn)行支護(hù)為主要手段，控制圍巖的變形和松弛，充分利用圍巖的自穩(wěn)性。錨噴支護(hù)僅承受部分松散荷載和圍巖變形壓力， 在 IV、 V 級(jí)類(lèi)圍巖中， 襯砌除

28、承受自身荷載外，還承受?chē)鷰r變形壓力（圍巖自穩(wěn)性較差）；在 II、III 類(lèi)圍巖中，襯砌為安全儲(chǔ)備只承受部分流變荷載，不承受地層荷載和周?chē)畨毫Γ▏鷰r自穩(wěn)性較強(qiáng)）。新奧法設(shè)計(jì)施工的基本理論為：圍巖穩(wěn)定是巖體自身具有承載和自穩(wěn)能力，圍巖喪失穩(wěn)定是一個(gè)持續(xù)的過(guò)程，如果在這個(gè)過(guò)程中提供必要的制約和控制，則能夠改變圍巖發(fā)展現(xiàn)狀使圍巖進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)或趨于穩(wěn)定。“新奧法”在隧道及地下工程的應(yīng)用推廣中逐漸形成自己獨(dú)特的思想體系，在施工理念上也逐步完善，概括為四大理念即：愛(ài)護(hù)圍巖，內(nèi)實(shí)外美，重視環(huán)境，動(dòng)態(tài)施工。愛(ài)護(hù)圍巖是指保護(hù)圍巖的固有支護(hù)能力，采用各種手段和方法來(lái)增強(qiáng)圍巖的自支護(hù)能力。內(nèi)實(shí)外美重點(diǎn)是內(nèi)實(shí)，而內(nèi)實(shí)

29、必須做到“四密實(shí)”，即澆筑混凝土密實(shí)、噴射混凝土密實(shí)、噴射混凝土與圍巖接觸密實(shí)、二次襯砌與初期支護(hù)密實(shí)。重視環(huán)境既包括內(nèi)部施工作業(yè)環(huán)境的重視又指施工場(chǎng)所周邊環(huán)境的影響。動(dòng)態(tài)施工是指根據(jù)開(kāi)挖暴露出來(lái)的圍巖狀態(tài)采取對(duì)策，隧道開(kāi)挖過(guò)程中的地質(zhì)條件是變化的，因此施工過(guò)程就不可能一成不變，在施工中采取的各種施工方法和技術(shù)手段都是為了適應(yīng)這種“狀態(tài)”的變化。因此，“新奧法”施工對(duì)隧道襯砌裂縫和變形進(jìn)行了有效蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)9的預(yù)控。蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)10第六章 襯砌開(kāi)裂的原因分析一、設(shè)計(jì)方面的原因1.隧道設(shè)計(jì)時(shí)，因圍巖級(jí)別劃分不準(zhǔn)、襯砌類(lèi)型選擇不當(dāng)，造成襯砌結(jié)構(gòu)與圍巖實(shí)際荷載不相適應(yīng)

30、引發(fā)襯砌裂縫。如甘肅某在建隧道總長(zhǎng)度不足 3KM,因圍巖級(jí)別劃分不準(zhǔn)和襯砌類(lèi)型不相適應(yīng)，自開(kāi)工至今就圍巖級(jí)別和襯砌類(lèi)型變更不下十余次。2.偏壓地段未采用偏壓襯砌。仍以甘肅某隧道為例，改隧道在建設(shè)過(guò)程中某段出現(xiàn)大型塌方 1 次中小型塌方數(shù)次。塌方處理論證過(guò)程中，有專(zhuān)家提出該段為嚴(yán)重偏壓地段，采取偏壓襯砌必要時(shí)應(yīng)對(duì)地表進(jìn)行削山卸載，但論證結(jié)果只是加強(qiáng)襯砌類(lèi)型。待塌方處理完畢繼續(xù)掘進(jìn)過(guò)程中該地段再次發(fā)生大型坍塌，造成數(shù)榀已支護(hù)完成的拱架損毀，后不得已在該段采取偏壓襯砌并對(duì)地表進(jìn)行減載處理才順利通過(guò)。3.斷層、破碎帶、褶皺區(qū)等局部圍巖松散、壓力或構(gòu)造應(yīng)力較大地段襯砌結(jié)構(gòu)未能相應(yīng)采取加強(qiáng)措施；4.對(duì)基底

31、軟弱地段，未增加防排水可靠性措施，也未對(duì)仰拱采取加強(qiáng)措施混凝土鋪底厚度及強(qiáng)度不足。二、施工方面的原因1.施工中拱頂超挖太多，襯砌澆筑過(guò)程中混凝土與圍巖不密貼，未能及時(shí)壓漿回填或者干脆不回填，造成拱頂襯砌背后空洞較大，加之上部巖土坍落導(dǎo)致拱腰承受?chē)鷰r較大荷載，而拱頂一定范圍空載，這種“馬鞍形”受力狀態(tài)導(dǎo)致拱腰內(nèi)移張裂、拱頂上移、內(nèi)緣受擠壓產(chǎn)生裂縫。抑或拱腰、邊墻襯砌背后空洞較大，襯砌與圍巖不密貼，在圍巖壓力作用下，拱頂下沉內(nèi)緣襯砌受拉形成張口裂縫，拱腰外移襯砌受彎形成閉口裂縫。2.施工工藝、方法不當(dāng)。先拱后墻（上下導(dǎo)坑）法施工時(shí)，拱架支撐變形下沉，造成拱部襯砌產(chǎn)生不均勻下沉，拱腰和拱頂發(fā)生施工早

32、期裂縫。由于工序配合不當(dāng)，襯砌成環(huán)不及時(shí)，拱架落腳虛空、間距超設(shè)計(jì)過(guò)大，鎖腳錨桿不扎實(shí)，開(kāi)挖后懸空跨度過(guò)大、時(shí)間太長(zhǎng)等原因，都容易造成拱部襯砌產(chǎn)生不均勻沉降。3.由于施工測(cè)量放線產(chǎn)生較大誤差導(dǎo)致超欠挖、初支變形、坍方等在施工中未能妥善處理。初期支護(hù)侵入襯砌限界，造成二次襯砌混凝土厚度不足?；蛭撮_(kāi)展監(jiān)控量測(cè)，僅憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定二次襯砌的施作時(shí)間，安全可靠性差造成二次襯砌超設(shè)計(jì)荷載承受?chē)鷰r壓力。更有甚者為了獲得更大經(jīng)濟(jì)利益，在淺埋、軟弱地層中刪減預(yù)留變形量忽略了圍巖的自由蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)11沉降。4.開(kāi)挖爆破技術(shù)不成熟局部超、欠挖嚴(yán)重，導(dǎo)致襯砌厚度不均勻，以致襯砌斷面局部應(yīng)力過(guò)大。5.過(guò)早

33、拆除模板，混凝土強(qiáng)度達(dá)不到公路隧道施工技術(shù)規(guī)范要求的 2.5MPa，混凝土自身抗拉強(qiáng)度不足， 使得二次襯砌拱部和邊墻砼受自重作用而產(chǎn)生水平彎拉裂縫。 同時(shí)，由于模板的拆除，使得襯砌內(nèi)側(cè)變成了臨空面，襯砌邊墻由原來(lái)的部分受壓結(jié)構(gòu)變成同時(shí)承受彎、壓雙重作用，最終邊墻也產(chǎn)生水平裂縫。6.施工質(zhì)量管理不嚴(yán)，鋼材、混凝土等原材料檢驗(yàn)不力，混凝土配合比控制不當(dāng)，水灰比過(guò)大或混凝土搗實(shí)不密實(shí)，拱部澆注間歇施工形成水平狀工作縫等，造成襯砌質(zhì)量不良承載力下降。7.采用整體式鋼模板臺(tái)車(chē)施工，檢查口設(shè)置不當(dāng)造成人工振搗不便，混凝土澆筑時(shí)漏振現(xiàn)象嚴(yán)重，附著式振搗器難以實(shí)現(xiàn)全方位振搗，造成混凝土振搗不均勻。8.其他非技

34、術(shù)原因造成隧道襯砌裂縫的原因，常見(jiàn)的主要因素有：偷工減料、野蠻施工、不按設(shè)計(jì)施工、不按程序施工、對(duì)于超挖段和塌方段回填不及時(shí)、不完全等。9.雙線隧道兩個(gè)洞室掌子面開(kāi)挖距離較近，開(kāi)挖過(guò)程中相互擾動(dòng)較大，破壞了圍巖的相對(duì)穩(wěn)定性。蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)12第七章 隧道襯砌裂縫的預(yù)防和治理措施一、預(yù)防1.加強(qiáng)地質(zhì)勘探工作，做好施工前期地質(zhì)勘查工作，為隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)資料。2.采用地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)做好地質(zhì)超前預(yù)報(bào)，加強(qiáng)施工過(guò)程中的地質(zhì)復(fù)查核實(shí)工作，以便及時(shí)修正設(shè)計(jì)正確選擇施工方法和襯砌類(lèi)型。如甘肅某隧道原設(shè)計(jì) 400 多米長(zhǎng)的級(jí)圍巖地段，開(kāi)挖后發(fā)現(xiàn)絕大部分只能算作 VI 級(jí)

35、圍巖，因此設(shè)計(jì)所選用的襯砌類(lèi)型也就無(wú)法適應(yīng)實(shí)際地層情況。這是隧道施工現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常遇到的問(wèn)題，為了彌補(bǔ)設(shè)計(jì)上的缺陷現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員（設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工）要對(duì)開(kāi)挖暴露后的圍巖情況及時(shí)與設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行核對(duì)，發(fā)現(xiàn)不符之處不可盲目施工，應(yīng)立即會(huì)同現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)人員協(xié)商做出相應(yīng)的變更。3.采用先進(jìn)的施工設(shè)備、工藝和方法，盡量減少施工對(duì)周?chē)鷩鷰r的擾動(dòng)，確保圍巖自穩(wěn)能力不下降。4.嚴(yán)格控制超、欠挖。超、欠挖必須控制在允許范圍內(nèi)，光面爆破技術(shù)不成熟的單位應(yīng)加強(qiáng)機(jī)械開(kāi)挖管理水平。5.襯砌施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求設(shè)置沉降縫、伸縮縫。確定分段澆筑長(zhǎng)度和速度；混凝土拆模時(shí)，內(nèi)外溫差不得大于 20；同時(shí)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，混凝土溫度的變化速度不宜

36、大于5/h。6.把好材料進(jìn)場(chǎng)關(guān)，嚴(yán)格控制混凝土的質(zhì)量和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，包括水泥、碎石、砂、水、外加劑等原材料。提高噴射混凝土的抗裂、抗?jié)B性能。7.加強(qiáng)觀測(cè)量控，當(dāng)圍巖變形較大、流變特性明顯需提前進(jìn)行二次襯砌時(shí),必須對(duì)初期支護(hù)或襯砌結(jié)構(gòu)作出加強(qiáng)調(diào)整。8.模筑混凝土澆筑完成之后進(jìn)行襯砌與初支間空腔壓漿，提高混凝土襯砌與噴射混凝土之間的密實(shí)性。二、治理在保證襯砌結(jié)構(gòu)和運(yùn)營(yíng)安全的前提下，隧道襯砌裂縫的治理主要從圍巖加固，二次襯砌表面補(bǔ)強(qiáng)，套襯補(bǔ)強(qiáng)、換拱換襯幾方面著手：（一）圍巖加固圍巖失穩(wěn)造成的襯砌裂縫較易出現(xiàn)在洞口及淺埋段，由于設(shè)計(jì)二次襯砌混凝土的結(jié)構(gòu)蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)13是按照全斷面進(jìn)行受力檢

37、算的，而實(shí)際施工是一個(gè)相對(duì)間隔分步的過(guò)程，特別是地質(zhì)不良地段，施工單位應(yīng)提前作好施工期間可能出現(xiàn)的不利因素（如山體滑坡失穩(wěn)等）的應(yīng)對(duì)措施及結(jié)構(gòu)的臨時(shí)支護(hù)措施，必要時(shí)申請(qǐng)變更，否則一旦二次襯砌混凝土開(kāi)裂、錯(cuò)位，處理起來(lái)相當(dāng)困難。另外襯砌裂縫較易出現(xiàn)在塌方空洞及襯砌空洞處。在塌方空穴處理時(shí)一般采用填漿砌片石、預(yù)留注漿孔的辦法，這些方法都要求洞穴內(nèi)回填穩(wěn)定支撐牢固，出水點(diǎn)引排水通暢，并確保注漿時(shí)水路不被堵塞。初支完成或二次襯砌混凝土施工后要及時(shí)注漿回填密實(shí)是確保塌穴不再失穩(wěn)造成破壞二次襯砌混凝土的關(guān)鍵。超挖造成的二次襯砌背后的較大空洞，也應(yīng)注漿回填不宜久拖。近年來(lái)，運(yùn)營(yíng)隧道出現(xiàn)襯砌裂縫和坍塌事故，主

38、要是該類(lèi)空洞沒(méi)有回填密實(shí)日久造成圍巖失穩(wěn)所致。為防止以上原因造成襯砌裂縫，可采用襯砌背后空洞回填注漿、超前小導(dǎo)管注漿、大管棚超前支護(hù)、地表注漿、隧道徑向注漿等措施加固圍巖。1.襯砌背后空洞回填注漿加固圍巖由于巖石破碎掉塊嚴(yán)重，同時(shí)受鉆孔精度、爆破技術(shù)、施工組織管理等因素的影響，超欠挖現(xiàn)象較為嚴(yán)重，導(dǎo)致初支距離巖面空間較大，存在形狀不規(guī)則的空洞開(kāi)倉(cāng)處理難度較大， 且大量開(kāi)倉(cāng)處理會(huì)破壞初期支護(hù)的完整性， 針對(duì)此現(xiàn)象當(dāng)襯砌背后存在較大空腔時(shí)，采用襯砌背后空洞回填注漿。（1）施工工藝流程（如圖 7.1）：圖 7.1 襯砌背后空洞回填注漿加固圍巖施工工藝流程（2）施工步驟：1）預(yù)埋泵送管或100mm 熱

39、軋鋼管（與拱架間連接鋼筋或鋼筋網(wǎng)片焊接牢固），作蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)14為預(yù)埋注漿孔。2）采用 C25 泵送混凝土（坍落度控制 180200mm）進(jìn)行泵送回填處理直到密實(shí)（如圖 7.2）。圖 7.2 襯砌背后空洞回填注漿2.超前小導(dǎo)管注漿加固圍巖超前小導(dǎo)管注漿是隧道工程輔助開(kāi)挖的一種施工工藝，適用于自穩(wěn)時(shí)間較短的砂層、砂礫層或砂石層、小斷層帶、軟弱圍巖帶、淺埋地段、地下水較多的破碎圍巖地段，一般在隧道地質(zhì)圍巖類(lèi)別低、自穩(wěn)性差、開(kāi)挖面滲水多的情況下適用。但實(shí)際施工中普遍存在對(duì)小導(dǎo)管注漿的作用認(rèn)識(shí)不清、對(duì)其工藝流程的操作把關(guān)不嚴(yán)、對(duì)注漿量的控制不當(dāng)?shù)惹闆r，注漿效果不明顯，造成工程質(zhì)量缺陷,

40、出現(xiàn)圍巖固結(jié)不佳、設(shè)計(jì)和計(jì)量注漿量遠(yuǎn)大于實(shí)際注漿量等問(wèn)題。超前小導(dǎo)管注漿根據(jù)不同的注漿目的及注漿材料一般分為兩類(lèi)，第一類(lèi)為注水泥砂漿，其主要作用為增強(qiáng)導(dǎo)管的剛度；第二類(lèi)為注水泥漿或水泥+水玻璃雙液漿等化學(xué)漿液，通過(guò)漿液的化學(xué)作用將松散巖體在短時(shí)間加固并達(dá)到一定自穩(wěn)力。（1）超前小導(dǎo)管設(shè)計(jì)參數(shù)：采用42 無(wú)縫鋼管每節(jié)長(zhǎng) 4-6m，在隧道拱頂 120范圍內(nèi)打設(shè)，環(huán)向間隔 20-50cm，外插角在 10-15。小導(dǎo)管頂端為尖錐型以利于導(dǎo)管打入巖壁的鉆孔內(nèi)（如圖 7.3），小導(dǎo)管打入巖體后外露 10-20cm，焊接有止?jié){閥的短鋼管。（2）施工工藝流程（如圖 7.4）：蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)15圖

41、 7.3 超前小導(dǎo)管圖 7.4 超前小導(dǎo)管注漿加固圍巖施工工藝流程（3）施工步驟：1）制作小導(dǎo)管，導(dǎo)管頂端制成尖錐型以利于導(dǎo)管打入巖壁的鉆孔內(nèi)（如圖 7.5），管圖 7.5 超前小導(dǎo)管注漿加固圍巖蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)16身必要時(shí)梅花狀布設(shè)10 小孔便于漿液流出。2)鉆孔安裝小導(dǎo)管，鉆孔過(guò)程中嚴(yán)格控制孔徑、孔位和插角，可采用風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)頂進(jìn)導(dǎo)管。3)連接管路并壓水檢查氣密性，采用注漿機(jī)進(jìn)行注漿處理直到漿液外溢。3.大管棚超前支護(hù)加固圍巖管棚超前支護(hù)是利用鋼管作為縱向支撐、鋼格柵拱架作為環(huán)向支撐，構(gòu)成縱、橫向整體剛度較大，能阻止和限制圍巖變形并提前承受早期圍巖壓力的一種超前支護(hù)形式。管棚適用

42、于特殊困難地段（如極破碎巖體、塌方體、巖堆地段、砂土質(zhì)地層、強(qiáng)膨脹性地層、斷層破碎帶、淺埋大偏壓等松散堆積體）的隧道施工。長(zhǎng)管棚與短管棚相比，其一次超前量較大，可減少安裝鋼管次數(shù)，并減少與開(kāi)挖作業(yè)之間的干擾，適用于大中型機(jī)械進(jìn)行大斷面開(kāi)挖，所以實(shí)際應(yīng)用中多采用長(zhǎng)管棚。(1)長(zhǎng)管棚設(shè)計(jì)參數(shù)：長(zhǎng)管棚為直徑108mm、壁厚 6-8mm 的無(wú)縫鋼管。管壁上鉆注漿孔，孔徑為10mm，孔間距50cm， 呈梅花型布置。 10mm長(zhǎng)20cm鋼筋護(hù)孔與鋼花管交角30焊接(如圖7.6)，鋼花管在同一截面的接頭數(shù)不得超過(guò)管數(shù)的 50%。沿隧道拱部開(kāi)挖輪廓線外 10cm 布置，環(huán)向中心間距 40cm。每環(huán)鋼管總長(zhǎng)度為

43、 10-30m。鋼管分段安裝。第一段按奇、偶數(shù)分別編號(hào)，奇、偶數(shù)管長(zhǎng)相差 2m（若奇數(shù)管長(zhǎng)為 4m，則偶數(shù)管長(zhǎng)為 6m），其后各分段管長(zhǎng)可取相等長(zhǎng)度（6m）。兩段之間用絲扣連接，絲扣螺紋段長(zhǎng)度不小于 15cm。鋼管尾部 2m不鉆孔作為止?jié){段。（為提高鋼管的剛度和強(qiáng)度，鋼管內(nèi)按需可增設(shè) 2-4 根20mm 螺紋鋼筋和固定短環(huán)組成的鋼筋籠，環(huán)向間距 1m）?？v向兩組管棚間，應(yīng)有不小于 3.0m 的水平搭接長(zhǎng)度。鋼拱架采用鋼格柵鋼架。注漿漿夜采用水泥漿，水灰比為：W：C=0.5：1。當(dāng)?shù)叵滤^發(fā)肓或漿液擴(kuò)散范圍較大時(shí)，注漿漿液改為水泥-水玻璃雙液漿。注漿壓力采用0.51Mpa。圖 7.6 長(zhǎng)管棚（2

44、）施工工藝流程（如圖 7.7）蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)17圖 7.7 大管棚超前支護(hù)加固圍巖施工工藝流程（3）施工步驟：按設(shè)計(jì)在拱部施做砼導(dǎo)向墻。導(dǎo)向墻寬、厚各 1 米，并在導(dǎo)向墻內(nèi)按間距預(yù)埋導(dǎo)向管（如圖 7.8）。圖 7.8 大管棚超前支護(hù)加固圍巖蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)181）鉆機(jī)鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)要求，鉆桿用連接套接長(zhǎng)，鉆孔比設(shè)計(jì)孔深長(zhǎng) 0.5m。2）依次拆卸鉆桿。3）頂管作業(yè)：采用鉆機(jī)連接套管自動(dòng)跟進(jìn)裝置連接鋼管，將第一節(jié)管子頂入孔內(nèi)。4）鋼管孔外剩余 30-40 厘米時(shí)，用管鉗卡住管棚，反轉(zhuǎn)鉆機(jī)，使頂進(jìn)連接套與鋼管脫離，人工安裝下一節(jié)鋼管，對(duì)準(zhǔn)上一節(jié)鋼管端部，人工持管鉗用鋼管連接套

45、將兩節(jié)鋼管連在一起，再以沖擊壓力和推進(jìn)壓力低速頂進(jìn)鋼管。5）按配合比拌制水泥漿，注漿使管內(nèi)漿液充填密實(shí)。注漿采用后退式注漿工藝，以保證注漿效果。4.地表注漿加固圍巖地表注漿加固圍巖是在地表用鉆孔機(jī)械打孔，通過(guò)注漿管用一定的壓力將水泥漿液或具有充填、膠結(jié)性能的漿液材料壓入巖體裂隙、碎石孔隙或巖土層的界面，經(jīng)過(guò)漿體的充填、滲透作用使巖土體孔隙、裂隙被漿體充填，增強(qiáng)巖體（土體）強(qiáng)度、穩(wěn)定性和防水性。（1）注漿管設(shè)計(jì)參數(shù)：注漿管直徑為40-60mm，壁厚 4-8mm 的鋼管。管身設(shè)注漿孔，孔徑為 68mm，孔間距為 15cm，梅花狀布置，前端加工成錐形，尾部止?jié){段不小于 1m（如圖 7.9）。并在尾部

46、焊接6 鋼筋箍，以便注漿管連接使用。每當(dāng)一個(gè)孔鉆進(jìn)結(jié)束后，頂入鋼花管。采用分節(jié)頂進(jìn)的方式，頂進(jìn)鋼管總長(zhǎng)度與孔深長(zhǎng)度偏差不能大于 5，下管采用人工配合機(jī)械頂入的方式。在隧道中心線兩側(cè)各 5 米范圍內(nèi)進(jìn)行注漿處理。注漿深度至仰拱下 3.5 米處。注漿孔間距按 2m2m 梅花型布置（如圖 7.10）。圖 7.9 地表注漿管蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)19圖 7.10 地表注漿范圍（2）施工工藝流程（如圖 7.11）：圖 7.11 地表注漿加固圍巖施工工藝流程蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)20（3）施工步驟：1）圍巖地質(zhì)調(diào)查（土質(zhì)、孔隙率），根據(jù)地質(zhì)情況選擇注漿材料，確定注漿參數(shù)和機(jī)具。2）鉆孔安設(shè)導(dǎo)管

47、，連接孔口管安裝止?jié){閥，檢查管路是否符合要求，并拌制漿液。3）開(kāi)始注漿，檢查注漿壓力是否達(dá)標(biāo)，注漿使管內(nèi)漿液充填密實(shí)外溢為止，以保證注漿效果。5.隧道徑向注漿加固圍巖根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方案，當(dāng)判斷前方地層自穩(wěn)性較差，但能保證開(kāi)挖施工安全，并確定在開(kāi)挖施工完成后沉降較小時(shí)，可采取初支完成后徑向注漿補(bǔ)強(qiáng)措施。（1）注漿管設(shè)計(jì)參數(shù)：徑向注漿加固圍巖范圍為開(kāi)挖輪廓線外 4m 左右。徑向注漿孔開(kāi)孔環(huán)向間距 1m，縱向間距根據(jù)拱架間距而定，垂直于開(kāi)挖輪廓線梅花型布設(shè)（如圖 7.12）。注漿管采用42mm鋼管加工，管長(zhǎng) 5m，梅花型布設(shè)46mm 溢漿孔，孔間距 15cm 花管部分長(zhǎng) 3m（如圖7.13）。注漿

48、孔采用風(fēng)鉆引孔，成孔后頂入注漿管。注漿管布設(shè)完畢后，在注漿管周?chē)鷩娚浠炷练忾]，以防止漏漿保證注漿效果。圖 7.12 徑向注漿范圍圖 7.13 徑向注漿管（2）施工工藝流程（如圖 7.14）：蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)21圖 7.14 徑向注漿加固圍巖施工工藝流程（3）施工步驟：1）為了防止?jié){液從附近鉆孔中滲流，施工采用隔排隔孔施工，注漿順序按照先底部、再拱部、最后邊墻的順序進(jìn)行；2）鉆孔施工注漿孔采用風(fēng)機(jī)成孔，成孔以后及時(shí)采用高壓水進(jìn)行清孔；3）在注漿過(guò)程中，加強(qiáng)對(duì)注漿施工段附近圍巖的和地質(zhì)觀察，并對(duì)注漿施工地段進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)。當(dāng)出現(xiàn)注漿施工段附近圍巖變形時(shí)應(yīng)暫停施工或調(diào)整注漿參數(shù)。4）正洞

49、開(kāi)挖后進(jìn)行徑向注漿加固圍巖，注漿材料水灰比為不得低于 1：1 的漿液，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)注漿壓力及進(jìn)漿量可作適當(dāng)調(diào)整， 注漿結(jié)束后關(guān)閉止?jié){閥將注漿管孔封堵密實(shí)。（二）二次襯砌表面補(bǔ)強(qiáng)二次襯砌表面補(bǔ)強(qiáng)用抗拉材料碳纖維，玻璃纖維或鋼板等粘在襯砌內(nèi)表面，控制裂縫的發(fā)展和襯砌變形，防止襯砌掉塊、剝落?；炷磷鳛槎嘟M材料組成的脆性材料，裂縫的存在是客觀的。應(yīng)加強(qiáng)襯砌混凝土的施工管理，避免或減少混凝土裂縫的產(chǎn)生。對(duì)于出現(xiàn)的有害裂縫應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理，防止裂縫繼續(xù)發(fā)展和漫延，影響襯砌結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。1.細(xì)微裂縫隧道襯砌混凝土表面常出現(xiàn)一些沒(méi)有擴(kuò)展性的細(xì)微裂縫，這種裂縫是穩(wěn)定的，不會(huì)影響結(jié)構(gòu)的使用和耐久性。從美觀角度考慮，可

50、先清洗干凈裂縫表面，然后涂刷環(huán)氧樹(shù)脂漿蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)22液二至三遍，最后用刮抹料、調(diào)色料處理混凝土表面，使混凝土表面顏色與周?chē)r砌顏色一致即可。2.貫通性裂縫貫通性裂縫的危害較大， 必須采取有效的治理方法?？裳亓芽p方向鑿成寬 5cm、深3cm 的 V 形槽，在槽內(nèi)騎縫每隔 0.5m 鉆一孔，孔深為襯砌厚度的 1/2 或 2/3，一般不少于15cm，并不得穿透襯砌以防跑漿。用清水沖洗干凈槽內(nèi)的雜物及粉塵，在孔內(nèi)插入10的壓漿管，利用環(huán)氧樹(shù)脂水泥砂漿錨固，用灰刀將砂漿壓實(shí)抹光。待環(huán)氧樹(shù)脂砂漿有一定的強(qiáng)度后，以 0.15MPa0.2MPa 壓力壓入水泥-水玻璃漿液或環(huán)氧樹(shù)脂漿液。壓漿結(jié)

51、束后在 0.2MPa 壓力下壓水檢查壓漿效果。裂縫表面用刮抹料和調(diào)色料處理。3.密集裂縫襯砌背后有空洞或襯砌厚度不足引起的密集裂縫， 必須進(jìn)行防水和地層加固處理。沿裂縫兩側(cè)每隔 1.2m1.5m 交錯(cuò)布點(diǎn)，鑿成 10cm10cm 大小深 5cm 的方孔，用風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)鉆孔，孔深 3-5m，安裝 WDT25 中空注漿錨桿，注入水泥砂漿，灰砂比 1：（35），水灰比 1：1，施工時(shí)由下往上逐級(jí)注漿，注漿壓力以 0.4MPa0.6MPa 為宜。注漿結(jié)束后，另鑿新孔在 0.6MPa1.0MPa 壓力下壓入純水泥漿檢查注漿效果，當(dāng)達(dá)到規(guī)定壓力而純水泥漿壓不進(jìn)時(shí)，即認(rèn)為已經(jīng)注滿。用環(huán)氧樹(shù)脂砂漿抹平方槽，表面

52、用刮抹料和調(diào)色料處理。（三）套襯補(bǔ)強(qiáng)隧道襯砌產(chǎn)生的密集裂縫，但不足以危及隧道結(jié)構(gòu)安全，經(jīng)加固后仍有較強(qiáng)的載荷能力；且凈空斷面存在縮小的余地，在安設(shè)錨桿、注漿加固的基礎(chǔ)上，可以考慮施作套襯。套襯就是在既有襯砌內(nèi)表面再澆筑一定厚度的混凝土，與既有襯砌共同承擔(dān)圍巖壓力，套襯可以有效地阻止既有襯砌進(jìn)一步裂損變形。1.施作套襯需要考慮如下幾個(gè)因素：（1）隧道凈空斷面是否允許縮小，如允許，可以縮小多少；（2）既有襯砌的厚度是否滿足設(shè)計(jì)要求；（3）套襯的厚度比較薄，并且須采用鋼筋混凝土，如何保證混凝土的澆注質(zhì)量；（4）如何能使新的鋼筋混凝土與既有的混凝土結(jié)合成一個(gè)整體；（5）運(yùn)營(yíng)隧道是否允許在混凝土澆注過(guò)程

53、中停止通行。2.套襯施作條件：（1）隧道凈空有縮小的余地。（2）保證新施作的襯砌有很高的強(qiáng)度和厚度。蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)23（3）運(yùn)營(yíng)隧道在混凝土澆注過(guò)程中，每次中斷行車(chē)的時(shí)間應(yīng)能滿足澆注一環(huán)混凝土的需要。因?yàn)樵跐沧⒒炷吝^(guò)程中的停頓將產(chǎn)生施工縫，可能導(dǎo)致新的襯砌裂縫。3.套襯施作程序（如圖 7.15）：圖 7.15 套襯施作程序（1）裂縫調(diào)查的內(nèi)容應(yīng)包括裂縫的寬度，深度，有否滲水，裂縫的連通情況。（2）對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性作出評(píng)估，確定采用何種處置措施。對(duì)于僅有縱向裂縫，無(wú)環(huán)向裂縫的可采用系統(tǒng)錨桿加固的方式；對(duì)于僅有環(huán)向裂縫，無(wú)縱向裂縫的襯砌結(jié)構(gòu)，可對(duì)隧道注漿阻止不均勻沉降的繼續(xù)發(fā)展，

54、同時(shí)在拱角、墻角部位設(shè)錨桿加固；對(duì)于僅有細(xì)微裂紋，原有襯砌結(jié)構(gòu)有較高支承力的，可設(shè)錨桿加固，如凈空斷面尺寸允許，可進(jìn)行套襯加強(qiáng)。（3）確定采用套襯補(bǔ)強(qiáng)的方式后，應(yīng)進(jìn)一步確定支護(hù)參數(shù)，如厚度、強(qiáng)度、類(lèi)型、鋼筋規(guī)格及網(wǎng)片層間距、保護(hù)層厚度等。（4）為保證新舊襯砌連接良好，應(yīng)將原襯砌表面鑿毛，澆注新混凝土前要沖刷干凈，并刷涂混凝土界面粘合劑，將鋼筋網(wǎng)和錨桿進(jìn)行焊接。必要時(shí)可在原襯砌植入鋼釬。（5）既有襯砌的邊墻基礎(chǔ)部位鉆孔植筋，新的混凝土鋼筋下端插入孔內(nèi)，用高強(qiáng)粘結(jié)劑固定。（四）換拱換襯隧道地質(zhì)斷層、巖體破碎、淺埋偏壓等原因，在開(kāi)挖初期圍巖加固措施不到位，造成蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)24初支向內(nèi)嚴(yán)重?cái)D壓