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談膨脹性土壓導致隧道變異監(jiān)控量測

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談膨脹性土壓導致隧道變異監(jiān)控量測

摘要:隧道圍巖中的膨脹性土在遇水環(huán)境中會產(chǎn)生膨脹性,從而產(chǎn)生作用于襯砌和支護結(jié)構(gòu)上的土壓。該壓力會導致隧道結(jié)構(gòu)薄弱部位引起破壞。本文以一座由膨脹性土壓導致底鼓病害的隧道為工程背景,通過監(jiān)控量測,詳細介紹其變形趨勢發(fā)展規(guī)律以及變形隨時間的周期性,為同類型隧道病害提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞:膨脹性土壓;底鼓;監(jiān)控量測

膨脹性土壓引起的嚴重的隧道變異通常表觀病害較為明顯,并且變形是不可逆的。一般特征是圍巖位移和土壓隨時間長期增加,對隧道襯砌及路面等結(jié)構(gòu)的破壞力是巨大的。隨著隧道運營養(yǎng)護市場的逐步發(fā)展,這種病害引起的隧道安全隱患更應該加強重視。為此,本文從監(jiān)控量測角度分析膨脹性土壓作用下,隧道結(jié)構(gòu)的各種趨勢狀態(tài)及分析要點。

1工程概況

該隧道位于長深高速公路凌源境內(nèi),所在區(qū)域?qū)倥瘻貛О霛駶櫚敫珊荡箨懠撅L氣候,年平均氣溫8.2℃,無霜期164天,年平均降雨量487mm,6月中旬至8月下旬平均降雨量320mm,占全年降雨量的60~70%。

2膨脹性土壓引起隧道變異

由于該隧道周圍巖體存在膨脹性巖土,在遇水作用下,使得隧道周圍的應力狀態(tài)發(fā)生改變,隧道周邊產(chǎn)生的塑性區(qū)變大,荷載增加,致使隧道承載能力不足,結(jié)構(gòu)變異。隧道變異病害主要體現(xiàn)在側(cè)墻水及拱腰水平開裂并伴有變形等表觀病害、拱頂壓潰、剪切錯臺、路面隆起并伴有檢修道變形。

3變形監(jiān)測及分析

3.1測點布置

在每個襯砌變形監(jiān)測斷面設(shè)置4個觀測點,AB為拱腰橫向間距測點、CD為底腳橫向間距測點(圖1)。

3.2監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

對變形顯著的隧道斷面進行進行監(jiān)測,監(jiān)測結(jié)果發(fā)現(xiàn)典型斷面(98、99板襯砌斷面)拱腳相對距離有內(nèi)縮現(xiàn)象,最大內(nèi)縮量達到10mm,并且隨時間增加,內(nèi)縮增加。在2018年8月雨量為近幾年最大降水量。通過圖2、3可以發(fā)現(xiàn),該時間段中隧道襯砌拱腳間距的變形速率較其他時間段斜率增大。通過圖4中同一斷面拱腰和拱腳間距對比可知,該斷面拱腰間距處于擴張趨勢,而拱腳間距處于收縮趨勢。進一步可知,同一座隧道,在處于膨脹性圍巖土壓作用下,并不一定是所有襯砌拱腳發(fā)生擴張、拱腰發(fā)生收縮現(xiàn)象。對該隧道進行維修加固施工過程中,要注意臨時支撐與防護。由于原結(jié)構(gòu)破壞外加施工擾動,會對襯砌拱腳及拱腰間距產(chǎn)生不利影響,圖5為施工期間某典型斷面監(jiān)測曲線。由圖可知,在施工期間,拱腳間距陡增11mm。需要增加臨時支撐,確保施工安全。

4結(jié)論

膨脹性土壓會對隧道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。若隧道在土壓應力作用下由彈性區(qū)變?yōu)樗苄詤^(qū),則破壞變形會隨時間的增長而一直增加,并且這種破壞是不可逆破壞。膨脹性土壓破壞在雨量充沛的雨季尤為顯著。若對由膨脹性土壓導致破壞的隧道進行加固處理,應盡量回避雨季,做好防水措施,并進行臨時支護。本文詳細介紹了長深高速公路凌源境內(nèi)一座底鼓隧道的變形監(jiān)控量測過程,能為同類型隧道監(jiān)控量測提供參考依據(jù)。

參考文獻

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[2]才.隧道工程(第二版)上冊[M].2005.

[3]關(guān)寶樹.隧道工程施工要點集[M].北京:人民交通出版社,2003.

[4]關(guān)寶樹.隧道工程設(shè)計要點集[M].北京:人民交通出版社,2003.

[5]關(guān)寶樹.隧道襯砌試驗模型試驗匯編[M].成都:西南交通大學,2001.

作者:張雙 單位:遼寧省交通規(guī)劃設(shè)計院有限責任公司

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