公路隧道偏压问题的处治与讨论

公路偏压隧道病害处治方案的探讨摘要:随着高速公路的和山岭隧道的发展,因地质和人为因素引起的隧道偏压问题愈来愈多。本篇文章结合我谷竹高速公路工程中文峰隧道具体实例分析高速公路偏压隧道的病害处治的总体原则与流程、基本分析与分类处治要求和主要处治的措施。关键词:高速公路隧道；地质偏压；病害处治；措施引言：随着我国高速公路建设事业的飞速发展,高速公路不断向偏远地区沿伸,山岭隧道数量也在日益增多,但山岭隧道地质条件很复杂,地形地貌也形式多样,由于多种因素影响,山岭隧道进出口甚至隧道中部经常会出现隧道偏压问题。由于各种原因使对称的隧道结构左右两侧所受荷载不同而使结构内力左右不对称的现象称为偏压现象,出现偏压现象的隧道称为偏压隧道。然而由于隧道处于地下,其受地质因素及人为因素影响极大,随着山岭隧道的发展,因地质和人为因素引起的隧道偏压问题愈来愈多。由于没有系统的偏压隧道施工技术,在地质因素和很多人为因素影响下,如果施工方法、施工工艺采用不当或对设计意图理解不透易出现由于偏压引起的病害,造成非常大的经济损失,因此在进行我项目部的文峰隧道施工中，很有必要对隧道偏压问题进行探讨和研究，为以后类似的工程积累施工经验。高速公路偏压隧道病害处治的总体原则与流程偏压隧道病害处治的总体原则偏压隧道是由于各种原因使对称的隧道结构左右两侧所受荷载不同而造成结构内力左右不对称,通常隧道结构受偏压作用是由地质、地形、人为等因素造成。由地形造成隧道结构受偏压破坏产生的病害可能发生在施工过程中,也可能发生在己建成运营的隧道。在施工过程中及时发现由于偏压产生的支护结构开裂或量测数据异常时,及时采取必要的措施可将损失降低。根据对隧道偏压病害处治的经验,不论是由于设计或施工等外界因素还是地质、地形等内在因素造成的隧道偏压;不论在施工过程中还是在已运营的隧道中产生偏压病害时,处治的原则首先是加固已施作好的支护结构,控制有害变形,避免损失扩大;其次进行认真调查分析,找准病害产生的原因;再根据分析出的破坏因素和支护结构形式进行确定合理的处治方案,同时应考虑可行性和经济性。偏压隧道病害处治的流程根据以上偏压病害处治的总体原则,在对支护结构加固的基础上,按以下程序进行处治（见图1）。

道除通过竣工文件调查以上资料外，还应查施工设计及变更设计文件、运营维护记录等。通过调查资料查清隧道的结构形式、施工方法、施工中有无异常现象、施工时的地质状况。进行地质调查。通过在病害隧道两侧钻孔、声波检测等地质调查方法，查隧道两侧的岩性、滑动面、地下水位等地质因素并查这些因素与施工前有无变化。尤其在岩堆、滑体中穿过的隧道和傍河隧道，必须进行此项工作，调查是否有新的诱因促使地质灾害。进行净空位移量测。当发现支护结构异常时，及时按有关要求建立位移量测控制点，绘制位移与时间关系曲线，根据位移速度确定拱部稳定性。当位移速率持续增大时，应进行结构加固。进行开裂调查。隧道内调查裂缝的宽度、形状、范围等，定性确定偏压的大小和方向。隧道外调查地表开裂的数量、走向、宽度、贯通程度等判断是否出现滑坡。并在地表开裂处理设观测点，用坐标、高程观测测地表的变化趋势。其他因素调查。调查隧址区内有无新建的大型工程项目、有无切削隧道一侧山体、有无不平衡弃土堆载等人为外因引发的隧道偏压因素。高速公路偏压隧道病害的基本分析与分类2.1偏压隧道病害的基本分析隧道工程作为一种地下建筑,其受力特点与地上建筑有很大的区别。其受地质影响很大,而地质问题又非常复杂。隧道受不同地质或人为因素影响而产生了很多种病害现象。有些病害是多种病害组合相伴而发生的,不同的病害有不同的破坏特征和判定标准。按照位移变化趋势和裂缝宽度可把病害分为以下几种类别(见表1)。农1偏圧病害程度茱别也移 -类型加裂耸中裂经■&聲停止r]TInjiirTTTTV扣谨过移inHlIVV注：滑坡引起偏压时，表中类别提一级。2.滑坡继续发展时表中类别相应提二级影响隧道偏压的因素很多,隧道偏压产生病害特征也多样,因此上表并不能完全全面反映破坏程度,只能作为一种制定处治方案的标准。偏压隧道病害分类处治的要求根据分析的隧道偏压病害产生的主要因素及病害的严重程度,处治方案具体要求为:类程度的病害可只对永久结构产生的裂缝进行注浆、嵌缝等方式处治;对于施工中的初期支护产生的开裂可不进行处治,然后加强监控观测。类程度的病害对永久结构产生的裂缝处治,对结构进行适当的加强,如裂缝处粘贴碳纤维、粘钢板等措施,对于继续位移的结构进行围岩注浆加固等方法。对于施工中的初期支护产生的开裂可不处理,通过加快二次衬砌施工速度、加强二次衬砌刚度,阻止病害继续发展,然后加强监控观测。类程度的病害采取在永久结构外采用支立小工字钢架,然后挂钢筋网、喷浆进行结构补强,必要时根据病害产生的原因,给围岩进行注浆。施工中的初期支护产生的病害可采取围岩注浆、打设径向锚杆等措施加固围岩,减小变形速度,病害属极严重病害,支护随时有破坏的危险,应及时施作临时支撑,保证结构不继续产生大变形和突然破坏,然后根据病害产生的因素进行专项设计。病害处治方案设计一般要求是:对于偏压因素复杂,造成荷载确定困难,通可采取以往相同地质、地貌、支护结构形式处理偏压的成功方案进行处治。对于浅埋、地质简单、岩体均匀情况,能较准确确定偏压荷载形式和大小的隧道,可进行加固结构设计,能准确的处治,节省投资。高速公路偏压隧道病害处治应采取的主要措施3.1平衡偏压荷载隧址区地形横坡大、地质属软质岩,这时产生的偏压荷载很大,单从结构上加强,造价较高,尤其对于运营隧道处治很困难。当条件允许时,可采取削坡、回填等措施平衡荷载。初期支护加固施工中的隧道当偏压病害产生后,初期支护靠山侧受较大的主动土压力作用,持续发生较大速度的变形,由此也造成内侧围岩松动圈不断加大,山体会出现滑动趋势,围岩压力增大,加大了初期支护变形速度。收敛观测发现支护结构变形速度随时间不能趋于平缓或反而有加速度增大、属于中裂缝以上的裂缝宽度、病害为III类程度以上时必须采取洞内加固措施控制初期支护继续发生有害变形,控制变形的主要措施有:(1)在初支内环向、竖向、横向支立临时钢支撑,纵向连成整体;(2)在偏压侧打设长锚杆,将初支拉锚于深层固定的基岩之中;(3)在靠沟侧隧道拱脚处向外、向下大倾角打设锁脚锚杆或注浆小导管、注浆,避免拱脚承受很大压力而下沉。山体蠕变、滑坡处治当隧道施工或其他外因引起山体蠕动、甚至形成滑坡时,采取的主要措施:⑴当条件允许时可采取减载刷坡,滑坡下部堆载反压;(2)对于岩层地质进行地表注浆;(3)在滑坡坡脚修建反压挡墙,修建挡墙时必须注意分段间隔开挖基坑,分段成型避免因挖基坑而加大滑坡规模;(4)施作抗滑桩板挡墙,挖孔时也应跳孔开挖,加强地质及滑坡观察,注意施工安全;(5)滑坡体上打设锚索框格梁等其他防护形式,进行边坡防护,特别注完善排水系统。围岩注桨加固对于II、III、IV类病害破坏程度的偏压隧道，洞内在临时支撑加固完后，采用①42钢花管给松动围岩注水泥或水泥水玻璃浆液,改善围岩的物理力学特性,减弱偏压荷载。注浆时特别应注意\止，可对内表面裂缝进行补强处理。处理方式有:注水泥浆或化学浆液、凿开裂缝用环氧树脂砂浆补强，然后粘贴碳纤维。⑷)隧道一侧覆盖层较薄地形陡峻时，隧道结构上承受的偏压荷载差异很大，采取加强结构受压侧的结构断面尺寸解决。具体措施为在靠沟侧修建偏压挡墙、加深沟侧边墙基础或置换沟侧结构以加大结构断面，使结构能承受局部的大应力，施工时必须分段处治。结语综上所述，随着高速