南石壁隧道裂缝安全分析评价与治理(7.30) - 图文

南石壁隧道（ZK172+470~494段）

安全分析评价与治理

同济大学

二〇〇八年七月

南石壁隧道衬砌裂缝安全评估与治理

目 录

1 隧道左线ZK172+470~+494段地质及施工情况 ..................................................................................... 1 1.1 ZK172+470~+494段地质状况............................................................................................................... 1 1.2 ZK172+470~＋494段施工情况 ............................................................................................................. 1 1.3 ZK172+470~＋494段病害情况 ............................................................................................................. 2 2 南石壁隧道左线ZK172+470~＋494段的裂缝调查 .............................................................................. 2 3 南石壁隧道左线ZK172+465~495段的质量检测 ................................................................................... 4 3.1 检测目的及内容 ...................................................................................................................................... 4 3.2 本次检测完成的工作情况 ..................................................................................................................... 4 3.3裂缝深度 .................................................................................................................................................... 5 3.4二衬混凝土强度 ....................................................................................................................................... 6 3.4.1衬砌混凝土强度 .................................................................................................................................... 6 3.4.2衬砌混凝土强度计算结果 .................................................................................................................... 8 3.5二衬混凝土厚度和背后缺陷情况 ......................................................................................................... 8 3.5.1 二衬厚度检测结果 ............................................................................................................................... 9 3.5.2 缺陷检测结果 ..................................................................................................................................... 12 3.5.3 仰拱雷达检测 ..................................................................................................................................... 13 3.5.4 取芯结果分析 ..................................................................................................................................... 15 3.6 断面仪检测轮廓线 ................................................................................................................................ 21 4 监控量测 ......................................................................................................................................................... 24 4.1 南石壁隧道左洞K172+472~K172+495路面标高监控量测数据 ............................................... 24 4.1 南石壁隧道边墙收敛与仰拱变形监测曲线 .................................................................................... 29 5 计算分析 ......................................................................................................................................................... 30 5.1 计算程序 .................................................................................................................................................. 30 5.2 计算方法 .................................................................................................................................................. 30 5.3 计算参数 .................................................................................................................................................. 31 5.3.1 断面参数 ............................................................................................................................................. 31 5.3.2 材料参数 ............................................................................................................................................. 31 5.3.3 围岩基本参数 ..................................................................................................................................... 31 5.3.4 地层弹簧参数 ..................................................................................................................................... 31 5.3.5 荷载 ..................................................................................................................................................... 31 5.4 工况和荷载组合 .................................................................................................................................... 32 5.5 围岩压力分担比例 ................................................................................................................................ 33 5.6 计算成果 .................................................................................................................................................... 33 5.6.1 S4型衬砌，全封闭，不排水，不考虑水压力折减内力计算成果 ................................................. 34 5.6.2 S4型衬砌，排水，考虑水压力折减内力计算成果 ......................................................................... 36 5.6.3 计算结果分析 ..................................................................................................................................... 43 6 南石壁隧道左线ZK172+470～494段病害综合分析 .......................................................................... 43 7 南石壁隧道左线ZK172+470~494段病害治理方案 ............................................................................ 44 7.1 衬砌加固方案 ............................................................................................................................................ 45

7.1.1 方案设计 ............................................................................................................................................. 45 7.1.2 加固方案计算 ..................................................................................................................................... 45 7.1.3 加固方案施工说明 ............................................................................................................................. 48 7. 2 施工注意事项及安全措施 ........................................................................................................................ 59 附录：加固设计图 ............................................................................................................................................ 60

I

南石壁隧道衬砌裂缝安全分析评价与治理

前言

针对南石壁隧道ZK172+470~+494段二次衬砌渗水、开裂以及仰拱隆起，通过裂缝、衬砌质量调查、计算分析、监控量测以及二衬、仰拱取芯调查分析等，对南石壁隧道ZK172+470~+494段进行安全评价，并给出合理的治理方案。

1 隧道左线ZK172+470~+494段地质及施工情况

1.1 ZK172+470~+494段地质状况

地形地貌：隧道区属构造剥蚀、构造侵蚀、溶蚀地貌。隧道横穿锦河水系与袁河水系的分水岭，该分水岭呈南东东向展布，其北测地形陡峻，表现为一系列陡崖，南侧地势稍缓。南石壁隧道主要的不良地质现象为岩溶，地表出露大量石牙、溶沟槽、溶洞等，除岩溶外，断层是南石壁隧道区的又一不良地质问题，隧道位于萍乡—新建大断裂的断裂带内，次级断层发育，岩体受到强烈的挤压或切割而变得较为破碎，受该断裂带影响，隧道围岩工程性质普遍下降，但是裂隙大多被方解石脉填充，围岩完整性总体较好，仅局部紧靠断层区岩体破碎，围岩稳定性较差。

根据C1标南石壁隧道左幅ZK172+476～+490段溶槽的变更会议纪要，该ZK172+476～+490里程段处于不良地质段内，拱顶有2道溶沟槽,溶槽部分充填红黏土，沟槽内裂隙水发育，呈涌水柱状，溶槽宽度最大55cm，最窄处20cm，地质围岩整体稳定性差。

1.2 ZK172+470~＋494段施工情况

ZK172+470～+494段二衬按照S4支护，仰拱设计采用C25素混凝土，隧道ZK172+470~+494衬砌的混凝土强度以及厚度等参数见表 1。

表 1 南石壁隧道衬砌主要设计参数表

序号 1 2 3 里程范围 ZK172+470～+476 ZK172+476～+490 ZK172+490～+494 长度（m） 6 14 4 实际衬 砌型式 S4 初衬采用S4-1，二衬采用S4 S4 规定二衬厚度（cm） 混凝土等级 40 40 40 C25 C25 C25 1

南石壁隧道衬砌裂缝安全分析评价与治理

1.3 ZK172+470~＋494段病害情况

2008年5月23日南石壁隧道路基主体工程验收时发现隧道局部渗水，6月23日发现ZK172+470~+494段裂缝张开较大，仰拱局部隆起，渗水中含有有灰岩泥沙等物质，并有逐渐增大趋势。6月24日经现场量测，ZK172+470~+494段路面隆起达12cm。截至7月中旬，衬砌的收敛变形和仰拱隆起变形已处于暂时稳定状态。

2 南石壁隧道左线ZK172+470~＋494段的裂缝调查

右侧墙裂缝分布如图 1、图 2所示，距离电缆槽上表面20cm~165cm之间，裂缝宽度大多在1mm~3mm之间，个别裂缝宽度达到4.73 mm，详见表 1。左侧墙裂缝情况和右侧墙基本一致。

ZK172+520ZK172+510左墙脚排水孔有渗流现象ZK172+500环向施工缝渗水左墙脚左墙脚至拱顶隧道壁面因裂缝渗水，喷射防火涂料表面较为潮湿行车方向拱顶中线8米7米右墙脚至拱顶隧道壁面右墙脚6米5米4米3米2米1米环向施工缝有渗水痕迹，目前无渗水现象ZK172+510截至7月16日，排水孔无水渗出ZK172+500 图 1 ZK172+500~520裂缝位置示意图

裂缝宽2.01mm至2.34mmZK172+490483ZK172+480排水孔因裂缝渗水，喷射防火涂料表面较为潮湿ZK172+470ZK172+460左墙脚左墙脚至拱顶隧道壁面二衬施工纵向裂缝长度约23米缝渗裂缝宽裂缝宽水1.45mm2.71mm至至1.63mm2.93mm环向施工缝渗水裂缝宽2.58mm至2.76mm裂缝宽纵向裂缝1.06mm至1.21mm拱顶渗水区行车方向拱顶中线8米7米右墙脚至拱顶隧道壁面右墙脚6米5米4米3米2米1米二衬施工缝渗水区裂缝裂缝裂缝（打开防火涂料后，裂缝开扩度较小）求助电话环向因渗水，喷射防火涂料施工表面较为潮湿区缝渗水裂缝渗水区(潮湿面)裂缝ZK172+470消防栓ZK172+490排水孔ZK172+480因渗水，喷射防火涂料表面较为潮湿区排水孔ZK172+460 图 2 ZK172+465~500裂缝位置示意图

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