公路双连拱隧道墙身开裂分析与整治

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1、公路双连拱隧道墙身开裂分析与整治 摘要：双连拱隧道因其能节约公路用地，有利于路线穿越不良地形条件，减少隧道两端山体边坡开挖量，对环境破坏小等诸多优点，目前在高等级公路中得到越来越广泛的应用。但设计和施工还不成熟，目前，在已建成通车的部分双连拱隧道中，出现了漏水、墙体开裂等质量病害，影响了隧道使用的安全性和耐久性。本文结合工程实例对墙体开裂进行分析,并提出针对性的处理措施。 关键词：连拱隧道；墙身裂缝；整治 中图分类号：U45文献标识码： A 文章编号： 一、连拱隧道的结构特点 如图1所示，与分离式相比，双连拱隧道的最大特点是其左右洞之间由一道中隔墙分隔，加大了隧道跨径，因此，中隔墙就成了结构受

2、力的关键部位。目前公路隧道常见中隔墙结构形式有如下几种： 1）直墙式：墙身一次浇筑成形，在肩部有两道纵向施工缝，左右洞防水布紧贴墙顶，排水管预埋在中隔墙中间，如图2。 图2直墙式中隔墙 2）曲墙式：又分两种，第一种，如图3，墙身一次浇筑成形。第二种，如图4，墙身分三次浇筑。 二、连拱隧道的施工特点 连拱隧道施工多采用三导坑或多导坑先墙后拱法施工。但无论采用上述哪种方法开挖，中隔墙顶部围岩均受到洞室开挖的多次扰动，围岩稳定性受到很大影响，同时，先期浇注完成的中隔墙也受到左右洞室开挖的爆破震动波的影响，易产生裂缝（图5中隔墙裂缝）。 图5 中隔墙裂缝 三、实例分析 某高速公路双连拱短隧道长191m

3、（K17+434K17+625），最大埋深82m，隧道所穿越的山体山势陡峭，隧道中部为中低山梁部，进口位于山体腰部陡坎上，出口位于山体斜坡上，地势相对较高，地形起伏大，相对高差约80m。在施工过程中中隔墙出现裂缝（图6），为保证隧道的安全，对问题进行分析处理。 图6 1、设计标准 隧道按新奥法进行设计，设计速度80km/h，隧道单洞限宽11.25m（0.75+0.5+23.75+1.5+1.0），限高5.2m。双侧设检修道，内轮廓除满足有关规定外，还考虑了对结构受力有利及便于施工和模板台车制作等因素，综合确定采用为三心圆。 隧道平纵设计时考虑地形地质条件、隧道长度、通风、排水、两端洞口接线、施

4、工期间的排水、出渣、材料运输、环境保护等条件。 2、地层岩性 隧址区主要位于中低山丘陵区，地层结构简单，地层岩性主要为元古界（Pt2）板岩。另外，沟谷、山坡地表分布厚度不等的第四系全新统残积（Q4el）含碎石粘性土。隧道划分为2个围岩分段，其中级围岩2段，位于隧道进出口段，总长55m；级围岩1段，总长136m。 3、隧道衬砌 隧道采用带仰拱的曲墙复合式衬砌,以锚杆、钢筋网喷混凝土、钢拱架为初期支护,模筑防水混凝土为二次衬砌,共同组成永久性承载结构。中隔墙为复合式，采用C25混凝土，总厚度250cm。初期支护参数选择以工程类比为主，结合构造要求，并通过必要的理论分析计算进行检验较核，施工中通过监

5、控量测分析，及时调整支护参数，实现动态设计、信息化施工。 二次衬砌采用C25泵送自防水混凝土结构，混凝土抗渗等级应不下于S8级。 4、防排水 隧道防排水设计以“防、排、截、堵相结合，因地制宜，综合治理” 为原则。隧道暗洞段采用土工布加防水板，衬砌后设100环向排水半圆管排水；底部设160半边打孔PE波纹纵向排水管与100横向引水管相连，将暗洞衬砌背后水引入隧道路面边沟排走；在环向施工缝处设置膨胀止水条（1430mm），变形缝全断面设置橡胶止水带。同时，沿隧道纵向每50m左右布设一纵向排水管检查井。路面冲洗水通过路拱横坡排入边沟。 明洞段采用土工布夹“三油两毡”及粘土隔水层防水，采用160半边打

6、孔PE双壁波纹排水管排水。 5、施工方案 隧道施工方法采取先贯通中导洞并浇筑中墙混凝土，然后采用台阶法开挖左右洞，最后全断面施作二次衬砌。 6、问题分析 隧道右洞主洞施工进入级围岩90m，左洞主洞施工进入级围岩65m后，已浇筑的中隔墙顶部混凝土在主洞施工时表面出现水平裂缝，裂缝最大宽度为1cm，裂缝纵向长度约为10m，并且有继续发展的倾向。经过研究，认为裂缝产生的主要原因是由于施工质量造成混凝土强度不足，振捣不密实，中隔墙顶部存在空洞，造成结构受力不合理，同时因为中隔墙和拱部混凝土胶结不好而产生的非结构性裂缝。设计单位经过计算，确定采取对中墙进行加固处理的方案，具体加固方案为： 1）、中墙顶部

7、初期支护脚部采用28HRB335钢筋制作的两端带丝口锚杆对拉，改变中墙的受力状态。对拉锚杆纵向间距为100cm，横向间距50cm，共计三排，锚杆垫板采用15015010mm的钢板。 2）、对中墙顶部的初期支护脚部增加25砂浆锚杆。锚杆长度3.5m，纵向间距同对拉锚杆，每个断面左右洞均增设2根。 3）、对级围岩二次衬砌增加钢筋混凝土仰拱，使二次衬砌成环，增加隧道二次衬砌的受力。 4）、为使中墙顶部密实，在施工二次衬砌前对中墙顶部注浆，注浆采用50和42钢管进行，间距250cm交错布置，50管灌注早强M25砂浆，42导管灌注水泥浆液，两种浆液均掺加速凝剂。 5）、对中墙加强临时支撑。临时支撑采用1

8、50150mm的方木加槽钢。间距250cm（纵向）150cm（环向）。同时，在初期支护未落地前对中墙下部采用土石回填密实。 6）、变更隧道开挖掘进方案，具体方案如图7。 施工顺序为首先完成对中隔墙的加固，然后对采用土石回填中墙下部并压实。然后在完成后，采用方木对中隔墙进行支撑，接着开挖并完成上导坑的初期支护，第步开挖后完成初期支护落地。最后开挖并及时进行初期支护和仰拱施工，完成后立即进行二次衬砌浇筑，先行洞的二次衬砌浇筑完成后方可进行后进洞的第步并及时进行初期支护、仰拱施工和二次衬砌浇筑。第开挖掘进每次不应大于5m，第步没施工前严禁撤销中墙方木支撑和土石回填。 7）、加强隧道监控量测，将监控量

9、测结果及时反馈给设计单位。 7、实施效果 处理方案在实施后取得了良好的成果，在随后的施工中，裂缝不再继续发展，也没有出现新的裂缝，经进一步检测，处理方案达到了处置问题的效果。 四、结束语 经过本次问题的处理，给作者积累了丰富的工作经验，在以后的隧道设计中，除应按照现行的标准、规范、规程和技术条例，进行工程测量、勘测工程地质和水文地质等勘察工作外，还应考虑到施工的各种复杂因素，综合考虑施工工艺以及施工单位的施工水平，设计出安全、经济、耐用的隧道结构物。 参考文献： 1、公路隧道设计规范（JTG D70-2004）； 2、公路隧道设计细则（JTG /T D70-2010）； 3、公路隧道施工技术规范（JTG F60-2009）； 4、李志厚、朱合华、丁文其，公路连拱隧道设计与施工关键技术，北京：人民交通出版社2010.11第 6 页 共 6 页