G4216仁沐新高速公路太平隧道仰拱填充开裂隆起病害分析及处治研究.docxVIP

? ? G4216仁沐新高速公路太平隧道仰拱填充开裂隆起病害分析及处治研究 ? ? 孙建华 （四川仁沐高速公路有限责任公司，四川成都 610047） 0 引言 G4216成（都）丽（江）高速公路仁（寿）沐（川）新（市）段太平隧道位于宜宾市屏山县太平镇，隧道施工过程中，已经完成仰拱填充和二次衬砌的段落出现了仰拱隆起病害，存在安全和质量隐患，通过对病害原因分析、采取试验确定处治方案，对病害进行处治，为同类型隧道仰拱隆起病害处治提供了参考。 1 隧道基本情况 1.1 隧道设计基本情况 太平隧道左线长5 309m（ZK151+602—ZK156+911），右线长5 295m（K151+600—K156+895），为分离式隧道，洞身段设计均为Ⅳ、Ⅴ级围岩，主要以粉砂质泥岩夹细砂岩为主，最大埋深376m，人字坡排水，坡度0.7%、-1.8%。隧道净空面积78.23m2，共计8处人行横道，7处车行横道。进口为端墙式洞门，出口为削竹式洞门。 1.2 隧道地质情况 场地内地层主要为新生界第四系全新统人工填筑层（Q4me）、滑坡堆积层（Q4dc1）、崩坡积层（Q4c+d1）及中生界白垩系下统夹关组（Krj）、侏罗系上统蓬莱镇组（J3p）、中统遂宁组（J2sn）[1]。 地质构造：靛兰坝—中和庄向斜与中都断层从场地穿过。靛兰坝—中和庄向斜与线位交叉于K153+069（ZK153+103），中都断层位于隧道进口段左侧外100m处[1]。 太 平 隧 道 左 线ZK151+802—ZK152+540、右 线K151+780—K152+500设计围岩为Ⅳ级，洞身围岩为粉砂质泥岩夹细砂岩，属软岩～较软岩，薄层～中厚层状不等厚互层构造，岩体较完整，层间距结合一般，局部构造裂隙较发育，岩体以薄至厚层状结构为主，局部呈镶嵌碎裂结构。场地地下水丰富，位于粉砂质泥岩中地下水以淋雨状涌水为主，位于厚层砂岩中以股状涌水为主，局部可能存在承压水[1]。 1.3 仰拱设计情况 隧道仰拱及填充设计情况：仰拱Z4a（Ⅳ级围岩浅埋段）及以上采用C30钢筋混凝土，内弧半径1 500cm。填充采用C15混凝土。 2 隧道仰拱填充隆起病害现象及原因分析 由于围岩性质、隧道所处地质条件和应力状态不同，隧道仰拱变形的类型和机制均不相同[2]。红层地区的隧道仰拱填充隆起病害。主要由围岩含水率增加导致围岩强度降低，引起围岩塑性变形增加[3]、构造影响等因素。太平隧道仰拱填充隆起就具有上述因素的影响。 2.1 病害基本情况 2020年10 月，承包人发现隧道部分段落仰拱存在不同程度的开裂情况，部分导线点高程也存在隆起情况。 隆起开裂段落主要集中在隧道进口左线ZK152+330-ZK152+480段150m，进口右线K152+310—K152+480段，出口右线K156+175-K155+935段，出口左线相同里程段仰拱也各有3～4处开裂现象。裂缝宽约4～13mm。其中，进口左线ZK152+439仰拱施工缝两侧形成约4.3cm错台，ZK152+397处衬砌侧沟处开裂处混凝土凿除后，外露衬砌主筋呈弯折状。 截至2021年12月，共监测到仰拱隆起段落1 160m，进出口四个隧洞均有分布，隆起最大值由最初的10.07cm，发展为目前最大的37.7cm，裂缝宽度约为0.5～5.4cm，深度发展方向不规则；二衬部分段落有斜向裂缝，衬砌净空最大沉降值为2.19cm，最大收敛值为5.03cm；隆起和开裂及沉降等最大值均在进口段落。 2.2 仰拱隆起病害原因分析 太平隧道自发现仰拱隆起开裂问题以来，参建各方及第三方监测等单位多次现场进行踏勘调研，并先后组织3次专家现场踏勘会审，认为病害原因主要为以下四个方面： （1）隧道穿越段位于向斜核部附近，且有中部断层于隧道左侧近平行穿越，受构造影响，洞内围岩节理极为发育，岩体破碎。 （2）隧道位于向斜富水构造内，地下水相对丰富，且具承压性，破碎软质岩体中水体渗流较强，且遇水极易软化，造成仰拱地基承载力不足，此系红层富水隧道仰拱病害的主要原因之一。 （3）出口岩体为单斜地层，围岩为粉砂质泥岩夹细砂岩，为软质岩，局部节理裂隙密集带发育，岩体破碎，水体通过节理裂隙通道下渗，从而导致地基积水软化。 （4）基底岩性不均，软化程度差异大，易引起结构不均匀变形。 3 隧道仰拱填充隆起病害处治方案情况 根据分析的病害原因，结合实际情况，确定采取试验段处治，经观测分析后，再行确定最终的处治方案。 3.1 试验段第一阶段处治方案 仰拱填充变形隆起处治试验段的第一阶段处治方案为：ZK152+379—ZK152+391、ZK152+439—ZK152+451两段共24m仰拱变形较严重段落进行试验处治。在试验段仰拱填充隆起段电缆沟底处打设长4m、间距1.5m的φ168×6mm钢管桩，竖向夹角