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摘要:
黄土地区是工程建设中具有特殊性质和复杂条件的地区之一。在这种复杂地质环境下,往往出现地下洞室开挖工程中撑护体系开裂、沉降和变形等问题。本文针对某湿陷性黄土复合地层十字交叉洞室初衬在施工过程中出现开裂的问题,进行了原因分析和加固处理研究。认为该洞室初衬砌体开裂的主要原因是地质条件复杂,黄土黏性高,初衬砌体施工质量低,导致结构强度不足。通过对撑拱加强、钢筋混凝土二衬加固、预应力锚索加固等方案进行评价比较,最终选取了预应力锚索加固方案,并在实际施工中取得成功对撑强度恢复和结构稳定的目的。
关键词:黄土;十字交叉洞室;初衬砌体开裂;预应力锚索加固
一、问题分析
某湿陷性黄土复合地层十字交叉洞室位于山西省某县,工程类型为地下人防工程,总长度为120米。该洞室设计采用了精细分块施工方法,先开挖透水带,再进行地震测量定位、掏眼、回填土、抹灰、砌石、搭设架子、铺设钢筋和预制板等工序,最后泵灌混凝土灌浆封闭。然而在初衬砌体施工过程中发现,洞室内部出现了多处裂缝和渐进性下沉现象,初步确定为初衬砌体开裂问题。
经现场勘验和试验分析,初衬砌体开裂主要表现为两种类型:一是中间墙面的纵向裂缝,其长度约50-100cm,宽度约1-2mm,裂缝呈直线型分布;二是交叉砖砌面的横向裂缝,其长度约30-60cm,宽度约1-2mm,裂缝呈放射状分布,沿着交叉点伸向四周。初衬砌体的开裂不仅导致结构强度不足,而且造成了撑拱变形和支架失稳等问题,给洞室的正常施工和使用带来了严重危害。
二、原因分析
针对初衬砌体开裂问题,开展了详细的原因分析:
。某湿陷性黄土复合地层属于黄土地区,该区域地质条件复杂,土层结构多变,土性黏性高,稳定性差,易于受到水分变化和地震等外力作用。
。施工过程中精细分块方法虽然能够提高施工质量和施工速度,但该方法要求精度高、配合度严格,施工人员技术要求较高,若施工质量不佳将直接影响整个工程的质量和安全。
。初衬砌体的配筋设计和墙面结构设置不当,没有充分考虑初衬砌体受力情况和地质条件,不能够承受洞室内外的不同应力荷载,导致结构强度不足、变形和开裂等问题的出现。
三、加固方案
根据洞室状况和影响分析,本研究提出了三种加固方案:撑拱加强、钢筋混凝土二衬加固和预应力锚索加固。通过评价比较这三种方案各自的优缺点,并考虑工程实际情况和项目经费的可行性,最终选择预应力锚索加固方案进行施工。
预应力锚索加固方案具体操作流程为:
。清理洞室内部杂物,拆除混凝土垫板和初衬砌墙等杂物,保持场地清洁。测定洞室结构变形情况和加固范围。
。使用钻壳和岩芯钻钻探孔洞,平行钻入锚索孔中。深度按照设计要求要求,孔壁筛查,清除孔内泥沙和钻孔时形成的碎石。
。在钻孔中预埋含有预应力的钢筋,混凝土澄清后以高强度预拌混凝土注入,确保预埋钢筋粘合到原有结构上。
。在各孔预埋钢筋齐全后,采用电动液压泵和加固拉力锚组进行张拉,保证预埋钢筋的预应力能够得到充分紧张。
。施工过程中,对加固效果进行阶段性验收,确保加固效果状况稳定有效。
四、加固效果
经过加固后,洞室墙面的裂缝已得到有效控制,下沉变形停止,结构强度和稳定性得到了明显加强。实际检测表明,洞室内部的渐进性下沉现象已经消失,初衬砌体的开裂问题得到了有效解决。预应力锚索加固方案具有加固效果好、操作简单、工期短、施工成本低等优点,成为黄土地区地下人防工程加固的一种重要技术。
五、结论
本文以某湿陷性黄土复合地层十字交叉洞室初衬开裂问题为研究对象,经过分析得出初衬砌体开裂的主要原因是地质条件复杂,初衬砌体施工质量低和结构设计考虑不周等因素的共同作用。并针对问题提出了撑拱加强、钢筋混凝土二衬加固和预应力锚索加固三种方案,综合分析和考虑施工可行性和经济性,最终选定预应力锚索加固方案进行实施。经过有效的施工和验收,加固效果良好,初衬砌体开裂问题得到了有效解决,该技术应用于黄土地区的地下人防工程加固领域具有重要的参考价值。