文档介绍：隧道二衬环向裂缝成因分析及其防治对策研究
1 前言
二衬裂缝是公路隧道施工中常见的病害之一。裂缝不仅影响美观,还给结构稳定埋下安全隐患。裂缝如果处理不及时,则可能引起二衬渗(漏)水、钢筋锈蚀,并造成结构受力重分布,引起裂缝扩展,形成恶性循环。严重时可能引起二衬局部掉落,甚至造成结构的整体性破坏,从而缩短隧道的维护周期和使用寿命[1]。
根据裂缝与隧道轴线的走向关系,隧道二衬裂缝可以分为纵向裂缝、斜向裂缝和环向裂缝。一般认为环向裂缝多发生在施工缝、沉降缝处,或发生在洞口、不良地质地带与完整岩石地层的交接处[2]。本文以闽西北某高速公路山岭隧道为工程背景,深入调查环向裂缝分布特征和发展趋势,在此基础上,探讨工程地质条件、地下水、二衬质量、二衬模板台车等因素对二衬环向裂缝形成的影响,并提出相应的防治对策。
2 裂缝调查
 裂缝分布特征
闽西北某高速公路山岭隧道系双洞分离式四车道隧道,左洞进出口桩号为ZK16+428~ZK17+912,全长1484m;右洞进出口桩号为YK16+429~YK17+940,全长1511m。隧道施工结束后于2009年2月发现左洞和右洞在K17+600~+800段不同程度出现环向裂缝。
结合裂缝分布及工程实际情况,采用非金属超声波仪、裂缝宽度测定仪检测裂缝发展的深度和宽度。同时采用钢筋位置测定仪和地质雷达检测对应位置钢筋保护层厚度和二衬厚度,在此基础上判定裂缝是否穿透钢筋保护层厚度或贯穿隧道二衬。
现场观测发现K17+600~+800段裂缝以垂直隧道纵轴的环向裂缝为主,局部存在斜裂缝。斜裂缝主要出现在配电室和消防窗等开洞位置,这些位置的裂缝与局部开洞引起应力集中有关。左洞共发现12条环向裂缝,其中6条贯穿整个横断面;右洞发现
16条环向裂缝,其中3条贯穿整个横断面。右洞裂缝数量及发展规模大于左洞。
根据非金属超声波仪检测获得的裂缝深度数据和地质雷达检测所获得的二衬厚度数据,获知部分裂缝深度与二衬厚度大小接近,因此可以判定部分位置裂缝已经贯穿二衬。
 裂缝发展趋势
 
                                         
                                                    图1   ZK17+752处裂缝粘贴玻片开裂                                             图2 有限元计算模型
 
2009年2月所发现出现的环向裂缝,在5月至6月呈扩展趋势,表现为裂缝数量增多,长度增大,但裂缝宽度变化不明显,裂缝两侧未见明显错台。为观察裂缝宽度是否增加,于2009年7月8日在裂缝位置粘贴玻片。7月21日发现左洞2条裂缝、右洞4条裂缝所粘贴部分玻片开裂, 7月30日左、右洞各新增1条裂缝所粘贴部分玻片开裂。开裂玻片均有明显的裂缝,但无明显的上下错动和左右拉开现象(图1)。玻片拉裂表明隧道部分裂缝在观测期间还处于发展状态。
                    
                                     图3 开挖结束隧道洞顶应力σ1                                                  图4 开挖