土質(zhì)隧道襯砌裂縫產(chǎn)生原因分析及預(yù)防措施(二)

　　3．土質(zhì)隧道裂縫產(chǎn)生原因分析土質(zhì)隧道中產(chǎn)生的裂縫、滲漏水現(xiàn)象，一方面是由設(shè)計(jì)原因造成的，另一方面是由于施工管理不當(dāng)造成的。
　　它是結(jié)構(gòu)內(nèi)部受到與設(shè)計(jì)狀態(tài)不同的應(yīng)力的反映，同時(shí)也與施工過程中由于人為的因素改變了洞室的受力狀態(tài)有很大關(guān)系。
　　3.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)際不符，后期變形應(yīng)力在設(shè)計(jì)中未能反映在現(xiàn)在的公路鐵路地鐵隧道設(shè)計(jì)中，一般根據(jù)情況將隧道的設(shè)計(jì)分為淺埋隧道和深埋隧道兩種情況。淺埋情況下以洞頂上所有覆土壓力作為設(shè)計(jì)荷載；深埋隧道的設(shè)計(jì)考慮坍落拱效應(yīng)，只計(jì)部分圍巖壓力。在荷載的計(jì)算中采用的是經(jīng)過調(diào)查或試驗(yàn)得到的土的物理力學(xué)參數(shù)。這樣的設(shè)計(jì)模式存在以下幾個(gè)方面的問題，第一，人為確定的隧道洞室的荷載模式與實(shí)際的洞室受力狀況有很大的區(qū)別，把受力復(fù)雜的地下工程簡單的采用類似受力明確的框架進(jìn)行計(jì)算，忽略了土質(zhì)圍巖的特殊性，而這些特殊性恰恰是引起地下洞室日后病害的主要原因。第二，設(shè)計(jì)中采用的許多土層的物理、力學(xué)指標(biāo)在洞室開挖后都會(huì)發(fā)生變化，但設(shè)計(jì)計(jì)算的過程卻無法反映出以后這方面的變化，以定態(tài)的參數(shù)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)去適應(yīng)動(dòng)態(tài)的應(yīng)力變化，是對(duì)結(jié)構(gòu)受力的過程不全面的反映，同時(shí)也是對(duì)土層中洞室開挖后的應(yīng)力變化過程認(rèn)識(shí)不透徹的表現(xiàn)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中長期以來忽略了地下水的影響，在隧道的設(shè)計(jì)中僅僅是考慮在有水的情況下將圍巖級(jí)別予以降低，在沒有水的情況下則對(duì)水的因素不加考慮。先說有水時(shí)的情況，對(duì)土質(zhì)隧道來說，地下水對(duì)工程的影響體現(xiàn)在以下方面，其一影響了土的物理力學(xué)指標(biāo)，這點(diǎn)可從圍巖級(jí)別的降低上得到部分的反映，其二影響了土層中洞室開挖后的應(yīng)力狀態(tài)。土質(zhì)圍巖中有水時(shí)，洞室開挖后將破壞原來的賦存環(huán)境及水力路徑，在洞室完成后會(huì)重新形成新的水力路徑，在這個(gè)過程中，由于水的影響，必然導(dǎo)致洞室周圍土壓力狀態(tài)與設(shè)計(jì)時(shí)有很大的不同，而提高圍巖級(jí)別卻不能反映出這種影響，故從根本上說，設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)土質(zhì)圍巖中水的因素是沒有考慮的。在勘察未見地下水的情況下，修成的洞室卻往往存在漏水的情況，這說明土質(zhì)圍巖中的水力路徑會(huì)隨著洞室的開挖而變化，從而使開挖時(shí)干燥的洞室在運(yùn)營后數(shù)年出現(xiàn)漏水的現(xiàn)象。
　　3.2設(shè)計(jì)粗糙，結(jié)構(gòu)形式與受力不協(xié)調(diào)由于土質(zhì)圍巖組成狀態(tài)的不同，導(dǎo)致洞室周圍各處受力狀態(tài)的不同，而現(xiàn)在的設(shè)計(jì)卻存在著設(shè)計(jì)粗糙、結(jié)構(gòu)形式單一，盲目類比不加深究的現(xiàn)象。從土質(zhì)隧道的病害情況看，公路隧道的病害比鐵路隧道的病害少，病害的程度也比較輕。其中很重要的原因是，公路隧道的斷面形式在受力方面比鐵路隧道的斷面合理。公路隧道的斷面一般采用三心圓或割圓，而鐵路隧道的斷面一般采用馬蹄形斷面。三心圓或割圓的斷面形式在圍巖壓力的作用下壓力拱軸線一般比較接近于斷面軸線，而馬蹄形的斷面在圍巖壓力作用下的壓力拱軸線與襯砌斷面的軸線相差較大，由此就會(huì)在襯砌斷面上產(chǎn)生很大的附加應(yīng)力。
　　設(shè)計(jì)中對(duì)于圍巖變化處未做有效的處理，當(dāng)存在不均勻沉降時(shí)導(dǎo)致襯砌的破裂；長大段落的隧道結(jié)構(gòu)未按要求設(shè)置伸縮縫，在長期的溫度變化作用下導(dǎo)致襯砌產(chǎn)生裂縫。
　　3.3施工過程中未嚴(yán)格按新奧法要求施工，使襯砌產(chǎn)生裂縫雖然在前文的論述中曾談過新奧法設(shè)計(jì)有其不足之處，但從現(xiàn)階段的理論和實(shí)際來看，新奧法理論仍是目前地下洞室設(shè)計(jì)和施工的最好的指導(dǎo)理論。但在大量的土質(zhì)隧道施工過程中，新奧法并未被正確完整的貫徹，大多數(shù)工程的施工并未按新奧法的要求進(jìn)行動(dòng)態(tài)的設(shè)計(jì)和施工管理。尤其在施工的過程中沒有認(rèn)真的對(duì)待量測(cè)環(huán)節(jié)，當(dāng)然也就不能以量測(cè)資料指導(dǎo)設(shè)計(jì)和施工。有的工程在最關(guān)鍵的收斂穩(wěn)定的判別上也往往以人眼觀察代替量測(cè)，這些對(duì)新奧法的斷章取義或認(rèn)識(shí)不清最終導(dǎo)致了各種各樣的工程事故的發(fā)生，也導(dǎo)致了最終的工程質(zhì)量問題。
　　3.4施工管理方面不善，工程質(zhì)量不高施工過程的管理未嚴(yán)格按國家的有關(guān)規(guī)范規(guī)程辦理，具體表現(xiàn)在混凝土配合比達(dá)不到強(qiáng)度要求；施工振搗不密實(shí)導(dǎo)致襯砌中有蜂窩使混凝土強(qiáng)度降低；坍方處理不當(dāng)襯砌背后留有孔洞；超挖回填不密實(shí)、欠挖不修整導(dǎo)致的襯砌受力與設(shè)計(jì)不符；背棄新奧法思想，在初襯變形未收斂的情況下施做二襯；拆模時(shí)間過早導(dǎo)致襯砌早期強(qiáng)度不足；冬季施工管理不善導(dǎo)致混凝土達(dá)不到強(qiáng)度要求；施工用水管理不善，導(dǎo)致基底被水浸泡，使襯砌產(chǎn)生不均勻沉降等。

　　4．預(yù)防及減少土質(zhì)隧道裂縫的措施
　　4.1加強(qiáng)土質(zhì)圍巖中洞室開挖后初期穩(wěn)定與長期受力變化特點(diǎn)的研究，更好的指導(dǎo)設(shè)計(jì)與施工加強(qiáng)地下洞室應(yīng)力變化基礎(chǔ)方面的研究，弄清各類地下結(jié)構(gòu)在土層中的受力特點(diǎn)，研究土質(zhì)圍巖中地下洞室長期應(yīng)力的變化情況及各種不同情況下土中應(yīng)力的相應(yīng)變化。著重研究在新奧法后階段土層中應(yīng)力的變化情況，明確在各種不同的地質(zhì)條件下，土的物理力學(xué)參數(shù)隨時(shí)間的變化情況，以此指導(dǎo)設(shè)計(jì)。
　　4.2有針對(duì)性的進(jìn)行精細(xì)設(shè)計(jì)針對(duì)不同的受力特點(diǎn)在斷面形狀、局部受力強(qiáng)度等方面進(jìn)行深入細(xì)化設(shè)計(jì)，使結(jié)構(gòu)與應(yīng)力達(dá)到協(xié)調(diào)統(tǒng)一。
　　4.3加強(qiáng)施工管理，保證工程質(zhì)量在洞室開挖管理、混凝土質(zhì)量管理、量測(cè)控制管理、施工工序等方面加強(qiáng)管理，杜絕塌方事故的發(fā)生，以嚴(yán)格的管理制度保證工程質(zhì)量。

　　5．結(jié)論
　　土質(zhì)圍巖中開挖洞室雖然有很長的歷史，但我們對(duì)土質(zhì)圍巖中的應(yīng)力變化至今仍不清楚，由此導(dǎo)致的工程設(shè)計(jì)不是太保守就是不安全。今后應(yīng)在這個(gè)方面進(jìn)行廣泛的基礎(chǔ)研究，特別是應(yīng)加強(qiáng)對(duì)土質(zhì)圍巖在洞室修成后的長期應(yīng)力變化的研究，加強(qiáng)洞室修成后在自然降水作用下洞周應(yīng)力的研究，搞清洞室修成后土中物理、力學(xué)參數(shù)的變化規(guī)律，對(duì)現(xiàn)行的設(shè)計(jì)進(jìn)行指導(dǎo)。在設(shè)計(jì)中一定要針對(duì)不同的地層情況、不同的地層參數(shù)進(jìn)行細(xì)化設(shè)計(jì)，使結(jié)構(gòu)能適應(yīng)應(yīng)力的變化；加強(qiáng)施工管理，實(shí)現(xiàn)信息化施工?？傊?，應(yīng)采取各種措施減少地下洞室產(chǎn)生裂縫，減少財(cái)產(chǎn)的浪費(fèi)，改善地下洞室的應(yīng)用環(huán)境。

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