马道岭隧道套拱加固设计及计算分析.pdf
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1、文章编号:():./.马道岭隧道套拱加固设计及计算分析李宇翔田听雨(辽宁省交通规划设计院有限责任公司 沈阳市)摘 要:以绥珠线马道岭隧道提质升级为背景通过现场检测获取其主要缺陷信息采用“裂缝修补 衬砌背后空洞注浆回填 钢拱架套拱”方案对衬砌开裂段进行加固处理 通过 有限元计算软件对裂缝产生的机理及套拱施做后的安全性进行计算结果表明二衬叠合式套拱方案安全有效 关键词:马道岭隧道套拱加固衬砌开裂安全系数中图分类号:.文献标识码:随着我国在役公路隧道里程及运营年限的不断增长隧道运营的安全性和舒适性受到社会各界的广泛关注 文章以绥珠线马道岭隧道提质升级为背景对隧道衬砌裂缝的产生机理及治理方案进行分析并
2、确定以“裂缝修补 衬砌背后空洞注浆回填 钢拱架套拱”的方案对衬砌开裂段进行加固处理 工程概况马道岭隧道位于葫芦岛市建昌县境内按二级公路标准进行设计为单洞双向通行隧道设计时速/年建成通车 隧道断面采用曲墙式三心圆拱型结构 隧道全长 埋深 隧址山体构造简单以中风化带和微风化白云岩为主原设计中洞身大部分处于微风化白云岩中但节理裂隙发育区内汇水面积不大地下水类型为基岩裂隙潜水受大气降水补给储水条件差易于排泄隧道按照新奥法原理建设暗洞采用复合式衬砌初期支护采用喷射混凝土、锚杆、钢筋网形式二次衬砌采用模筑混凝土初期支护与二次衬砌之间设防排水夹层 主要病害.衬砌破损在提质升级施工过程中 .段右侧拱腰衬砌出现
3、较严重裂缝且发展较快现场检测时发现 .段裂缝已贯通且宽度较大其中 段衬砌开裂较为严重裂缝宽度约为 裂缝局部边角破损同时有错台现象错台高差约为 (裂缝下端衬砌突出)通过探测其深度最大约为 可能存在裂缝开裂倾斜甚至转向情况同时 段右拱腰、段右拱腰衬砌剥落破损严重混凝土衬砌结构已开裂其中 段局部混凝土已发生掉落 现场二次衬砌表面裂缝见图 图 现场二次衬砌表面裂缝.衬砌背后存在松散或空洞分别在拱顶、左拱腰、右拱腰处共布置 条测线检测结果显示初期支护、二衬背后出现不同程度的不密实等现象 其中右侧拱腰病害较严重深度范围最深至 在 右侧边墙距离路面.处采用水平钻进行钻孔取样钻孔揭示二次衬砌满足设计北方交通
4、年 第 期表 部分板块地质雷达检测结果管养桩号测线位置病害类型深度范围/拱顶二衬背后不密实 右拱腰二衬背后不密实 右拱腰初期支护背后不密 要求 但二衬背后土体破碎 同时在对 .段原有二次衬砌进行拆除换拱作业时右侧拱腰至拱顶处发生塌方塌方约 塌方高度约 塌落体以碎石为主据此分析可知马道岭隧道部分洞身背后的中风化白云岩在隧道运营期风化成为松散体已达不到原设计的三类(四级)围岩要求.二次厚度不足病害检测范围内右拱腰实测厚度二衬厚度合格率为.拱顶实测厚度二衬厚度合格率为.左 拱 腰 实 测 厚 度 二 衬 厚 度 合 格 率 为 左拱腰、右拱腰、拱顶二衬厚度合格率较低其中 段二衬最薄处仅为厚度严重不足
5、检测结果见表 表 部分板块地质雷达检测结果管养桩号设计厚度/实测厚度/右拱腰拱顶左拱腰左侧墙 右侧墙 加固方案根据马道岭隧道衬砌开裂病害的情况分析同时结合施工可行性、运营安全性和养护便利性考虑确定采用“裂缝修补 衬砌背后空洞注浆回填 钢拱架套拱”的方案对衬砌开裂段进行加固处理.裂缝修补对裂缝进行加固起到封闭裂缝、阻止衬砌进一步开裂的作用施工工艺可分为:先沿裂缝走向两侧各打入 注浆钢花管对裂缝背后空洞或松散体进行加固衬砌与围岩形成组合拱结构起到绑定加固的目的然后采取压力注射法在裂缝间注入裂缝修复胶封闭裂缝.衬砌背后空洞及不密实处注浆检测报告显示马道岭隧道衬砌背后存在空洞或不密实状态 随着围岩不断
6、风化围岩对衬砌结构的约束即弹性抗力系数减弱同时围岩物理力学性质变差压力拱不断扩大衬砌背后的围岩压力增加这是造成衬砌开裂的主要原因之一 因此通过注浆钢花管对衬砌背后松散体或空洞进行注浆加固或充填可以有效防止衬砌背后的白云岩继续风化并改善围岩物理力学性能阻止衬砌背后围岩压力继续增加降低衬砌继续开裂风险.钢拱架套拱钢拱架套拱是此次加固处治的核心 为使原二衬与套拱的结合面之间有效传递剪力采用在原二衬表面凿毛、植入钢拱架、植筋等方法使新旧结构结合成一个变形协调的整体共同承担围岩荷载保障施工期及运营期安全同时新增套拱还可以在一定程度上弥补原二衬厚度不足的缺陷 套拱加固工序如下:先在现有二衬表面环向开槽预埋
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