隧道仰拱常见病害原因分析及处治措施探讨

王德新

（云南交投集团公路建设第二工程有限公司， 云南 昆明 650000）

0 引言

在隧道衬砌结构中仰拱是其中重要组成部分，其主要作用是改善上部支护结构的受理条件而对隧道的底部进行反向拱形结构的设置。对于隧道仰拱来说可以有效的提高隧道结构的承载力，同时也可以很好的抑制岩内塑性区发生扩展，在一定程度上也约束了隧道洞口周围的位移，对于提高衬砌结构的安全性有非常重大的意义。一方面在隧道的上部所承载的地层压力会通过隧道边墙结构或者是路面上所承载的负荷有效的将其传递到地下，同时也能有效的抵御从地下所产来的反作用力。所以说在隧道工程中进行仰拱的设置对于维护隧道的整体结构的稳定性意义重大，尤其是对于部分隧道的侧压力比较大的膨胀性岩体中，这种作用发挥的尤为突出。但是就目前的隧道工程建筑施工来看对于仰拱的重要性仍然没有得到充分的认识，并且在仰拱结构设计以及施工过程中由于操作不当可能会导致仰拱底鼓开裂、衬砌结构遭到破坏以及路面出现翻浆冒泥等情况对于整个工程建筑施工产生了严重的阻碍。本文主要针对施工过程中出现的隧道仰拱常见病害仰拱底鼓破坏通过现场调查分析对仰拱底鼓病害的产生原因以及相应的处理措施进行分析，希望可以为出现类似情况的工程施工提供有效的参考意见。

1 隧道仰拱病害发生的原因

1.1 隧道排水严重不畅

隧道发生病害的地段在穿越煤系地层的时候受到苗寨向斜的影响，隧道的地下水会不断的积累，如果在隧道建设中排水设施不够完善，会导致地下水严重堵塞，出现隧道排水不畅，导致在隧道仰拱的底部围岩会在地下水中长期浸泡，最终围岩在水中有严重的软化现象。

1.2 隧道施工质量严重不足

在进行隧道施工中如果无法进行合理科学的施工管理，在施工过程中出现严重的偷工减料，尤其是在隧道仰拱施工过程中没有完全按照设计要求进行施工则会导致严重的安全问题、质量问题等，主要体现在以下几个方面：

（1）在进行Va衬砌段隧道仰拱的施工时初期阶段其支护没有按照设计要求进行封闭处理，以及I20型的刚型拱架没有设置或者是设置不合理。

（2）在隧道仰拱施工中其深度设计没有完全达到设计要求的深度，导致仰拱深度严重不足，其稳定性受到很大的影响。

（3）在进行钢筋混凝土仰拱的施工时没有按照施工设计达到C30防腐蚀气密性，仅仅在仰拱的填充层浇筑了C15混凝土，导致在仰拱的底部基本没有钢筋支撑，因此混凝土被严重污染，出现严重的离析现象

（4）隧道在进行二次衬砌的时候仰拱部分局部出现浇筑不满的情况，导致在衬砌之后其背部存在脱空的现象，而二次衬砌的厚度要求也不达标，导致部分位置和实际设计厚度之间有严重的偏差。

（5）在进行隧道二次衬砌时钢筋的不规范布置导致内外层的钢筋保护层之间的距离相差太大，部分钢筋的位置处于衬砌的中部，导致钢筋没有完全发挥其作用。

2 隧道仰拱常见病害处置措施

通过对隧道仰拱常见病害的现状分析以及进行现场调查认识到了隧道仰拱病害发生的原因根本原因以及问题的严重性，针对这些病害发生的原因提出了以下几点处置措施。

2.1 全面清理隧道的排水设施

为了保证在隧道中心的排水沟始终保持顺畅，需要对隧道的排水设施进行全面的清理，保证隧道内的渗水可以有效的排出洞外，对隧道底部的静水压力也有效的减小，防止在仰拱底部的围岩出现进一步的软化。

2.2 型钢支撑操作

在隧道的底部边墙等地方及时进行I22型的钢筋进行加固支撑，保证在其纵向间距保持50厘米。钢板和墙面要紧密贴合，通过钢楔对型钢进行支撑加力，保证贴合紧密，并保证在隧道的水平侧所承受的压力能够传送到型钢进行支撑，防治隧道发生向内部再次进行扩展的可能。之后型钢支撑施工完成让其底部和中间使用C15混凝土进行填充紧密，避免人员在进行机械设备操作的时候出现操作失误将型钢支撑压弯。

2.3 二次衬砌变形开裂严重段环向注浆加固

对于发生二次衬砌变形并且开裂现象比较严重的地方要进行环向注浆加固，在环向注浆加固的时候通常所使用的是直径42毫米、壁厚4毫米的注浆钢花管，其长度为6米，间距为80厘米。在进行注浆的时候所使用的水泥浆液在掺入适量的水玻璃之后对其凝结的时间进行调节，水泥浆液和水灰比为1:1，注浆方式为间歇隔孔注浆。

2.4 加强监控量测

在进行监控量测的测点布置的时候要注意布置的断面间距应该不超过 5米，在局部变形情况比较严重的地段可以根据实际情况决定是否加密布置监控量测测点。检测频率应该保持每天不少于三次，以便于可以及时的掌握隧道晨起变形的具体情况。尤其是在临时加固措施实施之后进行的二次衬砌的变形情况要格外注意监控量测。

2.5 隧道仰拱的分段拆换

根据监控量测所测得的实际数据进行分析，总结二次衬砌变形的规律，在变形速率逐渐趋向于平稳之后对隧道仰拱进行分段拆换，在进行拆换的时候每次不应该超过 3米，在将隧道仰拱进行重新开挖之后应该按照原来的设计要求进行施工，因为在隧道洞内进行大面积的施工时在施工现场设备的空压能力是有限的，很难完全达到施工要求。所以在原设计施工中要求的仰拱封底为C25喷射混凝土调整为C30的防腐蚀气密性混凝土。

3 总结

在衬砌结构中隧道仰拱是其中重要的组成部分之一，尤其是在软弱的围岩段，对于提高隧道整体结构的承载力、避免围岩内的塑性区持续出现扩展，同时对隧道洞口周围位移的发展进行约束以及对于提高衬砌结构的安全度等都有着十分重要的意义。因此在进行隧道建设的过程中应该充分的认识到隧道仰拱对于整个工程施工的重要性。

通过对隧道仰拱施工情况，病害原因的现场调查以及现场的破损检测等对于隧道仰拱常见病害底鼓破坏的主要原因是因为在隧道里积水严重并且排水设施不够完善，导致隧道仰拱底部的岩石在经受长期的浸泡之后被严重软化，因此导致在隧道周围围岩塑性圈的半径呈不断扩大的趋势，而围岩发生的变形破坏程度也逐渐加深，逐渐从表面向其深部发展，导致隧道在水平方向上承受的侧压力以及垂直方向上承受的荷载都逐渐的扩大，同时也因为在进行仰拱施工的过程中施工质量的影响导致衬砌结构并没有完全封闭成环，因此在围岩压力慢慢增加的情况之下导致仰拱中所填充的混凝土其应力达到了其承受极限强度，导致开始从最薄弱的部位开始不断的发生断裂、破坏以及搓动，导致整体隧道仰拱发生底鼓破坏。

本文主要针对仰拱底鼓破坏病害发生的现象以及原因进行分析，并提出了相应的解决措施，有建立疏通隧道排水的排水设施、设置水平型的钢支撑、建立直径较大的钢化管锁脚以及在施工时进行环向注浆进行加固等方法，对于该病害的发生实现了有效控制。同时在施工过程中在保证安全的前提之下对发生变形破坏段的仰拱以及二次衬砌进行更换，成功实现了隧道仰拱底鼓病害的治理，为保证类似病害施工处理提供了有效的意见。

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