隧道裂縫成因調(diào)查分析及處置

楊秀才

（貴陽市公共交通投資運營集團有限公司，貴陽 550081）

1 隧道基本概況

貴陽某隧道設(shè)計起止里程YD1K1+327~YD1K1+855，全長528 m，單洞雙線結(jié)構(gòu)，開挖面積約110 m2（寬×高：11.8 m×9.3 m），馬蹄形復(fù)合式襯砌。其中，進口端YD1K1+327~+425（98 m）段隧道拱頂最大埋深23 m，為Ⅳ級圍巖，主要為二疊系下統(tǒng)茅口組（P1m）中厚層至塊狀、白云質(zhì)灰?guī)r地層，為較硬巖；隧道洞頂、側(cè)壁、洞底大部為中風(fēng)化巖體。

支護參數(shù)：洞口YD1K1+327~YD1K1+360段33 m為雙線Vb型襯砌，初支厚度28 cm，采用I20b工字鋼，間距0.6 m/榀，二襯采用55 cm厚C35鋼架混凝土；YD1K1+360~YD1K1+380段20m為雙線IVb型襯砌，初支厚度26 cm，采用I18工字鋼，間距0.8 m/榀，二襯采用45 cm厚C35鋼架混凝土；YD1K1+380~YD1K1+456段76 m為雙線IVd型襯砌，初支厚度28 cm，采用I20b工字鋼，間距0.5 m/榀，二襯采用50 cm厚C35鋼架混凝土。中隔墻采用30 cm厚鋼筋混凝土。

隧道主體于2015年12月施工完成，2017年12月開通初期運營。

2 裂縫分布情況

2022年2月中旬，隧道運營里程2+400（對應(yīng)施工里程YD1K1+380）、2+803~+840（對應(yīng)施工里程YD1K1+780）左右線均發(fā)現(xiàn)不同程度的開裂現(xiàn)象，隨即對裂縫進行監(jiān)測，至3月25日現(xiàn)場勘查共計有裂縫11條：右線仰拱填充頂面3條，右線邊墻1條；左線邊墻3條，仰拱填充頂面2條；中隔墻2條。裂縫大部出現(xiàn)在拱腰、仰拱填充頂面及中隔墻部位，以環(huán)向裂縫為主，裂縫未出現(xiàn)滲漏水及無明顯表面錯臺現(xiàn)象，其中，2+400附近5條裂縫較為嚴重，監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，單條裂縫寬度累計變化最大值達4.1 mm。根據(jù)地質(zhì)縱斷面顯示，隧道裂縫范圍基底均位于中風(fēng)化巖體內(nèi)，本文以對該段的調(diào)查分析為主。

3 裂縫成因勘察調(diào)查情況

鑒于該隧道二襯結(jié)構(gòu)開裂情況有發(fā)展趨勢，為及時采取措施，確保運營安全，2022年3月25日，勘察單位重點對隧道運營里程2+400（對應(yīng)施工里程YD1K1+380）段采用地質(zhì)雷達法及地震散射波法進行探測，進一步查明隧道基底是否存在隱伏巖溶的情況，并采用兩種方法進行復(fù)核，保證探測質(zhì)量。

1）地質(zhì)雷達探測分別沿隧道左右線底部各布置2條測線，沿拱腳布置1條測線，共計布置6條測線，測線總長約3.2 km，測線位置如圖1所示。

地質(zhì)雷達測線成果如下：

測線1為左線拱腳測線：探測有效深度約3 m，探測范圍內(nèi)未見明顯空洞、塌陷異常，局部存在欠密實異常，對應(yīng)運營里程分別為2+387 m~2+398 m。

測線2、測線3為左線底板相鄰測線：探測有效深度約3~10 m，探測范圍內(nèi)未見明顯空洞、塌陷異常，局部存在欠密實異常，對應(yīng)運營里程分別為2+422 m~2+426 m。

測線4、測線5為右線底板相鄰測線：探測有效深度約3~10 m，探測范圍內(nèi)未見明顯空洞、塌陷異常，局部存在欠密實異常，對應(yīng)運營里程分別為2+423 m~2+428 m。

測線6為右線拱腳測線：探測有效深度約3 m，探測范圍內(nèi)未見明顯空洞、塌陷異常。

2）地震散射波法探測在道床上布設(shè)2條地震散射波法測線，均沿著軌行區(qū)方向鋪設(shè)。

地震散射波測線成果如下：

L1測線（Z2+363~+448）：本測線無明顯異常。

L2測線（Y2+362~+430）：Y2+376-+378，該區(qū)道床下方16~20 m存在低速區(qū)，判定為巖溶。Y2+418~+421，該區(qū)道床下方10~13 m存在低速區(qū)，判定該區(qū)域存在巖溶。

根據(jù)地質(zhì)雷達、地震散射波法探測成果顯示，沿測線10 m深度范圍內(nèi)未見明顯脫空及巖溶現(xiàn)象，局部存在異常區(qū)域，體現(xiàn)在拱腳側(cè)面3 m深度范圍內(nèi)存在欠密實異常，道床下方3 m深度范圍內(nèi)存在欠密實異常，道床下方6 m范圍內(nèi)存在破碎帶異常。

3）結(jié)合檢測結(jié)果，在運營里程Y2+400裂縫前后區(qū)域進行鉆孔驗證，并在鉆孔內(nèi)開展孔內(nèi)電視錄像工作?？變?nèi)錄像情況見表1。

表1 孔內(nèi)錄像情況

通過鉆孔及孔內(nèi)電視錄像驗證，所有混凝土澆筑層多較完整，混凝土層無較明顯的異常，但在混凝土和灰?guī)r接觸界面處左側(cè)3個孔、右側(cè)2個孔局部3 m深度范圍內(nèi)存在一定殘渣、欠密實。

4 裂縫周邊構(gòu)件檢測情況

混凝土強度、鋼筋配置、鋼筋保護層厚度檢測結(jié)果基本符合設(shè)計要求，雷達檢測二襯厚度滿足設(shè)計及規(guī)范要求，測線范圍內(nèi)不存在脫空及溶洞。Y2+400前后區(qū)域裂縫5條：Y2+400右處裂縫寬度8.00 mm，長1 100 mm，鉆芯檢測只有上層混凝土開裂，裂縫深度165 mm；Y2+407.5右裂縫寬度0.22 mm，長1 100 mm；Y2+428.1右裂縫寬度1.35 mm，長1 100 mm；Y2+403.4左裂縫寬度0.50 mm，長1 100 mm；Y2+380左裂縫寬度5.0 mm，長1 100 mm。

5 裂縫周邊監(jiān)測情況

本隧道前期進行了凈空收斂和道床沉降監(jiān)測，巡查發(fā)現(xiàn)裂縫后，對裂縫區(qū)域兩端各延長50 m增設(shè)了道床沉降和凈空收斂監(jiān)測點，并增設(shè)裂縫觀測板9個；同時在地表山體及農(nóng)田對應(yīng)位置增設(shè)了4個地表沉降監(jiān)測點。為確保裂縫處理期間運營安全，明確了監(jiān)測控制值（紅色預(yù)警）：整體道床沉降10 mm，隧道結(jié)構(gòu)收斂5 mm，隧道結(jié)構(gòu)上浮5 mm。

監(jiān)測點主要布設(shè)于裂縫周邊及裂縫同斷面，位置如圖2所示。

監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，左右線道床沉降及凈空收斂監(jiān)測數(shù)據(jù)正常，裂縫觀測數(shù)據(jù)從2022年2月24日~3月25日呈擴大趨勢，至4月8日數(shù)據(jù)顯示變化穩(wěn)定，右線裂縫累計最大變化量為4.1 mm，點號為LFY2+400；左線裂縫累計最大變化量1.9 mm，點號為LFZ2+400。

6 裂縫成因及處理建議

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查、補充勘察、實體檢測、監(jiān)測等多方面分析，裂縫成因主要為：隧道底部施工時，在基底虛渣未清理干凈、局部不密實[1-2]、存在軟弱夾層情況下，隧道基底縱橫向均存在較大承載剛度差異，受力不均，在列車動荷載反復(fù)作用下，長期沉降回彈引起結(jié)構(gòu)表面拉裂。

處置建議措施為：一是對隧道基底進行注漿填充，固結(jié)改善基底地層；二是對中隔墻裂縫進行持續(xù)觀測。

7 結(jié)語

在隧道施工過程中，加強施工管理，清理干凈隧道底部虛渣或軟弱夾層，控制鋼筋保護層厚度，仰拱、填充分次澆注等細節(jié)不容忽視，看似微小的質(zhì)量問題也會導(dǎo)致安全隱患存在，為確保運營安全，必須高度重視。建議在巖溶發(fā)育地區(qū)，施工單位應(yīng)進一步加大隧道基底豎向探測深度，如有不良地質(zhì)夾層、脫空或空洞，應(yīng)采用注漿、灌注砂漿或混凝土等措施，改良固結(jié)土體或填充密實，以利于后期運營安全。