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摘要：由于隧道施工受到地质、地形、气候等客观条件以及设计、施工过程中各种因素的影响，在建设过程中出现了各种各样的病害，根据施工病害的原因，采取有针对性的处理处治技术，是保证隧道安全施工和安全运营的重点。
关键词：隧道施工;浅埋偏压;小净距;病害
0引言
随着世界经济的发展，隧道及地下工程正在迅速发展，国内外修建的隧道数量也越来越多，有专家预言，二十一世纪将是隧道与地下工程大发展的世纪。越来越多的浅埋偏压小净距隧道出现在工程实践中，施工过程中由于受到多重不利因素的耦合效应，相较常规隧道，浅埋偏压小净距隧道支护结构及围岩力学效应更复杂、施工难度大、风险高。
浅埋偏压小净距隧道病害较多，如衬砌裂损、隧道渗漏水、基底下沉和底鼓等。而隧道内的病害一般不是单独存在的，而是相互影响，互相作用的。对部分铁路和公路隧道病害的调查表明，70%的隧道有发生衬砌裂损病害，占整个隧道病害的40%左右。目前，我国对于隧道病害产生的原因及病害检查方法的研究还处于起步阶段，缺乏实际经验，而与之相应的经济、合理的隧道病害加固维护措施还未进行系统的、全面的研究。因此，对于隧道病害加固研究显得尤为迫切。
1 隧道灾害分析
隧道结构加固处治，应根据隧道的地质条件、气候条件、环境条件及开裂情况，认真分析其开裂原因，在不降底建设标准和使用功能的前提下，通过对比、分析，选用适当的处理方法进行综合治理，以确保隧道结构的施工和运营安全。
1.1浅埋偏压小净距隧道主要灾害
隧道灾害主要包括进洞洞口段坡体失稳滑坡、洞口段二衬开裂、洞口段仰拱开裂、洞口段初期支护开裂等等。
1.2灾害分析
浅埋偏压小净距隧道构受力极为复杂，支护结构承受显著不对称的围岩压力，整个洞室受力不对称，不均匀沉降严重。两洞相距较近，中夹岩地质较差，围岩自稳能力弱，后行洞的施工对先行洞结构影响较大；隧道开挖以后，部分区域衬砌承受较大的围岩压力，衬砌结构剪切力、拉应力较大，从而造成该区域二衬混凝土的拉裂现象。另外，隧道洞口段的围岩对开挖施工较为敏感，容易受到扰动而失稳，外界雨水下渗到岩土体内，进一步劣化围岩自身的稳定性。明洞段及套拱段基底承载力不均衡，虽然对基底承载力达不到 250Kpa 的段落进行了换填，但还是产生不均匀沉降，仰拱及仰拱回填层被拉裂。
总的来说，施工灾害的原因复杂多样，本文根据衬砌开裂检测结果，采用反分析方法确定作用在衬砌结构上的围岩压力，再进行处治措施的分析。
2隧道灾害处治技术
2.1常见隧道加固处治技术
（1）地表（地层）加固
在隧道不能形成“拱效应”的洞口或洞身的浅埋、偏压地段，暗挖时常采用地表加固措施，防止发生过大的地面沉降和土体的水平滑移。地表加固措施常用地表砂浆锚杆、地表加固注浆等方法。
（2）锚固注浆
该方法适应于衬砌裂缝宽度较大，数量较少，对隧道的承载能力及稳定性影响较小，对隧道正常使用影响较大的情况。主要施工步骤为：①裂缝两侧钻孔②安装锚杆③注浆，安装垫板④防水砂浆找平。但施工时应注意防止突然掉块，并严格控制注浆压力。对围岩条件较差的岩体，可以采用在衬砌上均匀布置孔位，用风钻打孔进行压浆，然后再打入金属锚杆的方法。这样既可使衬砌周围的破碎不稳定岩体相互粘结，形成一定厚度的承载拱，又在水平层状的岩石中把数层岩层串联成一个组合梁，与衬砌共同受力，防止衬砌变形和破损。采用锚杆加固不仅可以有效地控制衬砌的变形，提高衬砌的稳定性，而且可以使作用在衬砌上的地层压力大小和分布产生有利转化。
（3）凿缝嵌补
如果经过一段时间观察发现衬砌开裂程度没有继续发展，或者衬砌被各向裂纹破坏较严重，但衬砌仍是一个完整的整体，尚未丧失承载能力，而且裂纹己经停止发展，可考虑沿裂缝凿出内口稍大于外口的楔形槽。槽宽不宜小于 5cm，槽深大于 5cm，用水冲洗槽子。一般采用水泥砂浆填捣实，最好用膨胀性水泥砂浆填灌。有条件采用环氧树脂或环氧树脂砂浆嵌补裂缝效果更好。衬砌出现少量裂缝，裂缝的宽度、深度都不大，不影响衬砌结构的完整性且裂缝发展基本稳定时，采用高强度砂浆对裂缝进行维护加固。沿裂缝延伸范围凿成楔形槽，槽宽不小于 5cm，深度接近裂缝宽度，并且把槽做成外窄内宽，用水冲洗干净后，用高强度水泥浆、膨胀性水泥浆、环氧树脂砂浆或者环氧树脂混凝土嵌补。
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（4）拆除重建
这种方法适用于衬砌严重变形，其断面大部分侵入建筑限界的情况。为提高隧道衬砌的承载能力，重建的新衬砌一般采用钢筋混凝土结构。同时，针对不同地质条件下围岩压力分布情况配置钢筋，减少衬砌厚度，便于满足隧道净空要求，减少开挖数量。在拆除原有衬砌的同时，一般采用旧钢轨制作钢拱架作为临时支撑，并将钢拱架埋入新建隧道衬砌的混凝土中，形成钢拱架钢筋混凝土共同承受后期增长的围岩压力。拆除重建法主要施工步骤为①架设临时钢拱架支撑②逐段拆除原有衬砌③施作临时支护④施作新的衬砌结构。
（5）锚杆加固
该加固方法是将锚杆和喷射混凝土在隧道衬砌病害治理中一起使用。因为采用锚杆加固衬砌对隧道壁面的变形具有内压效果，能够控制由于塑性地压或偏压造成的病害发展，在衬砌出现裂缝时也可防止衬砌掉块。但要想获得理想的锚固效果，必须使锚杆与周边围岩确实地锚固在一起。因此，在决定采用锚杆加固之前要对围岩进行调查，诸如隧道周边的地质状况、涌水状况、限界富裕、衬砌状况及施工条件等。锚杆加固原则上应该导入预应力，同时，在确定加固范围时应该考虑地形、地质状况，以及病害的原因、隧道断面形状和隧道构造等因素确定。
（6）喷射混凝土加固法
对于隧道衬砌裂缝较多，但深度较浅，且裂缝发展缓慢的局部破损，可以采用喷射混凝土法对衬砌进行加固。喷射混凝土可以使已裂损的块体紧密结合，阻止这些块体的进一步松动，同时在喷射压力作用下混凝土嵌入裂缝内一定深度，使裂缝粘结闭合，增强了裂损衬砌的整体性，大幅度提高了原有衬砌的承载能力，从而达到加固的目的。目前，喷射混凝土法采用的材料除混凝土、砂浆外，还有钢纤维混凝土、玻璃纤维混凝土以及高分子材料的水泥类材料等。
2.2洞口段坡体失稳处治技术
一般情况下，采用明洞加长；地表加固注浆；开挖缩短进尺；仰拱及时封闭成环；两明洞及套拱段回填反压并夯实；严格控制仰拱的开挖长度及掌子面与二衬的距离；净距隧道施工必须遵循“短进尺，弱爆破，少扰动，快加固，早封闭，勤量测”的原则，并将中间岩柱的稳定和加固作为施工的重点，把中间岩柱稳定、浅埋段地表沉降和爆破震动对相邻洞室的影响作为监控量测的重要内容。
2.3二衬开裂处治技术
在对洞口段回填反压，仰拱开裂段基底注浆加固，中夹岩地表注浆加固，及初期支护开裂段处治加固后，对裂缝宽度大于 0.3mm 的二衬开裂段，根据裂缝的深度采取以下措施：
1）裂缝深度小于 5cm 的，采用低压速灌法进行灌缝处理。对表面裂缝凿成 U 形槽，宽 2cm，深 1cm，清理后用丙酮将槽面擦拭干净，U 形槽内采用环氧树脂砂浆填塞，并采用环氧树脂浆液涂刷表面。压浆嘴采用长 4cm 的 φ5mm 钢管，沿裂缝钻孔间距 100cm。压浆结束后在 0.2MPa 压力下压水检查压浆效果。
2）裂缝深度大于 5cm 小于 15cm 的，裂缝两侧各凿出宽 50cm，深度同裂缝宽度，采用 C30 钢筋混凝土浇筑。
3）裂缝深度大于 15cm 至二衬厚度内全部贯通的，对二衬进行拆除重建，并对围岩进行注浆加固，围岩加固采用 R32 自进式中空注浆锚杆，左侧 L-8m，右侧 L-6m，每环14 根，间距 150cm（纵）×150（环），锚杆露头设托板及螺母，托板的尺寸为 200mm（长）×200mm（宽）×8mm（厚）；从拱脚至拱顶初期支护后 3.5m 围围岩采用Φ42×4mm 小导管注浆加固，L-3.5m，每环 17 根，间距 150cm（纵）×150（环），与 R32自进式中空注浆锚杆交错布置。二衬采用 C30 钢筋混凝土浇筑（二衬内原设计的 φ22 环向钢筋调整为 φ28 钢筋），浇筑以前须严格检查防水布的焊接质量，确保防水板搭接处不渗水。采用水泥液浆，水泥浆水灰比 1：1，注浆压力为 0.5～1.5MPa，浆液扩散半径不得小于 100cm。
2.4仰拱基底加固技术
1）对洞口段进行反压，边坡采用M7.5浆砌片石护坡。
2）仰拱开裂段注浆加固基底。
3）仰拱下基底加固处理后，仰拱回填层开裂位置每侧各 75cm 范围进行凿除，凿除深度至仰拱顶面，对仰拱裂缝进行注浆处理，注浆后采用 C20 混凝土填筑至回填层顶面。
3处治效果
根据处治方案，采取针对性的对点、线、面的监控量测，并加强检测频率，以评判处治加固效果怎样。
4结语
结合隧道施工病害的成因，研究分析病害情况后，考虑施工安全性、便利性等因素，确定了相应的处治措施。处治措施以稳固地层为核心、注重地层加固，提高围岩自承载能力，从根本上解决作用于衬砌上的围岩压力过大和地基承载力弱的问题，在此基础上再对二衬、仰拱等采用针对性的处治措施。本次浅埋偏压小净距隧道施工病害处治技术在类似工程建设中可供同仁参考。
参考文献：
[1]刘泾堂.浅埋偏压小净距隧道施工病害处治技术[J].城市道桥与防洪,2018(02):139-142+17-18.
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[4]刘泾堂. 浅埋偏压小净距隧道施工灾害产生机理及处治技术研究[D].长安大学,2016.
论文作者:崔雄飞
论文发表刊物:《防护工程》2018年第31期
论文发表时间:2019/1/18
标签：隧道论文; 围岩论文; 裂缝论文; 病害论文; 偏压论文; 混凝土论文; 砂浆论文; 《防护工程》2018年第31期论文;