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軟巖隧道襯砌開裂機(jī)理分析及預(yù)防措施

文檔作者：李皓暉１虞曉衛(wèi)２張旺興１李濤１余莉１文檔來源：１．中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）工程學(xué)院２.湖北省谷竹高速公路建設(shè)指揮部		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2025年11月13日
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７４
施　工　技　術(shù)
ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
２０１４ 年９ 月下
第４３ 卷　第１８ 期
ＤＯＩ：１０?? ７６７２／ ｓｇｊｓ２０１４１８００７４
軟巖隧道襯砌開裂機(jī)理分析及預(yù)防措施?
李皓暉１，虞曉衛(wèi)２，張旺興１，李　濤１，余　莉１
（１． 中國地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院，湖北武漢　４３００７４； ２． 湖北省谷竹高速公路
建設(shè)指揮部，湖北十堰?。矗矗玻保埃埃?
［摘要］ 襯砌開裂是高速公路隧道重要病害之一，穿越軟弱片巖區(qū)的某高速公路隧道襯砌開裂現(xiàn)象嚴(yán)重，給隧道的
安全施工與運(yùn)營帶來隱患；以該高速公路上某隧道為研究對象，利用現(xiàn)場監(jiān)測、勘察資料結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果，得出
導(dǎo)致該區(qū)域襯砌開裂的主要因素：地下水、軟巖蠕變和地形偏壓。并依據(jù)實(shí)例針對性地給出了防治措施，取得了較
好的處理效果。
［關(guān)鍵詞］ 隧道工程；公路；襯砌；裂縫；防治
［中圖分類號］ Ｕ４５７?? ２ ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］ Ａ　　　?。畚恼戮幪枺?１００２?８４９８（２０１４）１８?００７４?０４
Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ Ｍｅａｓｕｒｅｓ Ａｂｏｕｔ
Ｓｏｆｔ Ｒｏｃｋ Ｔｕｎｎｅｌ Ｌｉｎｉｎｇ Ｃｒａｃｋｉｎｇ
Ｌｉ Ｈａｏｈｕｉ１，Ｙｕ Ｘｉａｏｗｅｉ２，Ｚｈａｎｇ Ｗａｎｇｘｉｎｇ１，Ｌｉ Ｔａｏ１，Ｙｕ Ｌｉ１
（１． Ｆａｃｕｌｔｙ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｗｕｈａｎ， Ｈｕｂｅｉ?。矗常埃埃罚矗茫瑁椋睿?；
２． Ｈｕｂｅｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ Ｇｕｚｈｕ Ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｃｏｍｍａｎｄ， Ｓｈｉｙａｎ，Ｈｕｂｅｉ?。矗矗玻保埃?，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｌｉｎｉｎｇ ｃｒａｃｋｉｎｇ ｉｓ ａ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｄｉｓｅａｓｅ ｏｆ ｈｉｇｈｗａｙ ｔｕｎｎｅｌ． Ｔｈｅ ｔｕｎｎｅｌ ｉｎ ａ ｈｉｇｈｗａｙ ａｐｐｅａｒｅｄ
ｓｅｒｉｏｕｓ ｌｉｎｉｎｇ ｃｒａｃｋｉｎｇ ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ， ｗｈｉｃｈ ｉｎｄｕｃｅｄ ｍａｎｙ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｔｏ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｔｕｎｎｅｌ
ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ． Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｔａｋｅｓ ａ ｔｕｎｎｅｌ ａｓ ｓｔｕｄｙ ｏｂｊｅｃｔ， ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｏｎ?ｓｉｔｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，
ｓｕｒｖｅｙ ｄａｔａ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ， ｔｈｅ ｍａｉｎ ｆａｃｔｏｒｓ ｗｈｉｃｈ ｃａｕｓｅｄ ｔｈｅ ｌｉｎｉｎｇ ｃｒａｃｋｉｎｇ
ａｒｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ， ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ， ｓｏｆｔ ｒｏｃｋ ｃｒｅｅｐ ａｎｄ ｔｅｒｒａｉｎ ｂｉａｓ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｏｍｅ ｐｒａｃｔｉｃａｌ
ｅｘａｍｐｌｅｓ， ｓｏｍｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅａｓｕｒｅｓ ａｒｅ ｔａｋｅｎ， ａｎｄ ａ ｇｏｏｄ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｅｆｆｅｃｔ ｉｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｕｎｎｅｌｓ； ｒｏａｄｓ； ｌｉｎｉｎｇ； ｃｒａｃｋｓ； ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ
? 國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（４１２０２２０１， ４１１０２１９６）；大斷裂區(qū)超深埋
特長隧道關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用（２０１１０５６０８０）；中央高校基本科研業(yè)
務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金項(xiàng)目（ＣＵＧ１３０４０８） ［作者簡介］ 李皓暉，碩士研究生，Ｅ?ｍａｉｌ：９１２８６４１９５＠ ｑｑ． ｃｏｍ ［收稿日期］ ２０１３?１１?１２
０　引言
襯砌開裂是高速公路隧道主要病害之一，對隧
道的施工和運(yùn)營影響重大，一直是研究的重點(diǎn)。
Ａｓａｋｕｒａ 和Ｋｏｊｉｍａ［１］ 對襯砌的變形機(jī)理進(jìn)行了描
述； 王鐵夢［２］ 對工程結(jié)構(gòu)裂縫進(jìn)行了詳細(xì)的研究，
從工程結(jié)構(gòu)物裂縫的基本概念、溫度對裂縫的影
響、應(yīng)力松弛和各種條件下對各種工程結(jié)構(gòu)裂縫的
控制等方面進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。方利成、杜彬、張
曉峰等［３］ 結(jié)合現(xiàn)場裂縫實(shí)際，通過圖文形式直觀地
描述了隧道裂縫，為全面認(rèn)識和防治裂縫做了鋪
墊。何遠(yuǎn)祥［４］ 通過實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，對隧道裂縫漏水情
況進(jìn)行了研究，并應(yīng)用于工程施工防水處理中。
鄂西北地區(qū)，存在大量的軟弱片巖地層，近年
湖北省諸多高速公路隧道穿越這一區(qū)域，部分隧道
出現(xiàn)了大量襯砌開裂現(xiàn)象，嚴(yán)重地影響了隧道的安
全施工與運(yùn)營，而針對軟弱片巖區(qū)的高速公路隧道
襯砌開裂的研究卻較少涉及，且鮮有結(jié)合軟巖區(qū)的
圍巖特點(diǎn)進(jìn)行探討，基于此本文以片巖區(qū)某隧道為
研究對象，結(jié)合軟巖蠕變和軟巖強(qiáng)度受地下水影響
嚴(yán)重等特點(diǎn)，從軟弱片巖區(qū)的地形、水文地質(zhì)、工程
地質(zhì)條件入手，分析了導(dǎo)致軟弱片巖區(qū)高速公路隧
道襯砌開裂的主要因素，并提出了相應(yīng)的防治措
施，以期為類似條件下的隧道施工提供參考。１　工程概況
所研究隧道洞軸線走向方位角為２４０° ～２６０°。
左幅隧道長１ ０１７ｍ，最大埋深１５９?? ２ｍ；右幅隧道長
１ ０１４ｍ，最大埋深１４３?? ４ｍ。
隧址區(qū)屬構(gòu)造剝蝕低山地貌，巖性主要為絹云
母片巖。受區(qū)域性斷層Ｆ１ 及其次及小斷層Ｆ１７，
Ｆ１８ 影響，巖體極破碎，礦物成分蝕變深度較大，造
成洞身段局部圍巖級別低、自穩(wěn)性差。該高速公路
２０１４ Ｎｏ． １８ 李皓暉等：軟巖隧道襯砌開裂機(jī)理分析及預(yù)防措施 ?。罚?
在施工過程中，多個隧道出現(xiàn)了襯砌開裂現(xiàn)象，且
裂縫分布范圍廣、數(shù)量多，裂縫長度和寬度相差很
大。該高速公路某隧道進(jìn)口右線襯砌開裂統(tǒng)計(jì)數(shù)
據(jù)如表１ 所示，在２１ 個監(jiān)測編號中，拱頂開裂５ 處，
邊墻開裂５ 處，拱腰開裂１１ 處，可見拱腰最易開裂；
環(huán)向開裂４ 處，軸向開裂１０ 處，斜向開裂７ 處；靠近
洞口段裂縫的長度較短，但寬度較大，隨著樁號增
大，裂縫變得細(xì)長。
表１　某隧道進(jìn)口右線襯砌開裂統(tǒng)計(jì)結(jié)果
Ｔａｂｌｅ １?。樱簦幔簦椋螅簦椋?ｏｆ ｌｉｎｉｎｇ ｃｒａｃｋｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ
ｒｉｇｈｔ ｈｏｌｅ ｏｆ ａ ｔｕｎｎｅｌ
編
號
里程
樁號
開裂
位置
裂縫長
度／ ｍ
裂縫寬
度／ ｍｍ
裂縫
特征
１ ＹＫ１５３ ＋４５０—４４１ 拱頂８?? ５ ０?? ４ 軸向
２ ＹＫ１５３ ＋４４１—４３２ 拱腰５?? ３ ０?? ６ 軸向
３ ＹＫ１５３ ＋４３２—４２３ 拱腰７?? ４２ ０?? ７ 環(huán)向
４ ＹＫ１５３ ＋４２３—４１４ 邊墻９?? ２ ０?? ４ 軸向
５ ＹＫ１５３ ＋４１４—４０５ 拱腰９?? ０ ０?? ６ 軸向
６ ＹＫ１５３ ＋４０５—３９６ 邊墻８?? ２３ ０?? ５ 斜向
７ ＹＫ１５３ ＋３９６—３８７ 拱頂６?? ３６ ０?? ３ 環(huán)向
８ ＹＫ１５３ ＋３８７—３７８ 邊墻２?? ７４ ０?? ３ 斜向
９ ＹＫ１５３ ＋３６９—３６０ 拱腰９?? ０ ０?? ４ 軸向
１０ ＹＫ１５３ ＋３６０—３５１ 邊墻９?? ０ ０?? ７ 斜向
１１ ＹＫ１５３ ＋３５１—３４２ 拱頂９?? ０ ０?? ７ 軸向
１２ ＹＫ１５３ ＋３４２—３３３ 拱腰７?? １２ ０?? ４ 環(huán)向
１３ ＹＫ１５３ ＋３３３—３２６ 拱腰４?? ３２ ０?? ６ 軸向
１４ ＹＫ１５３ ＋３２６—３２０ 拱腰６?? １４ ０?? ６ 軸向
１５ ＹＫ１５３ ＋３２０—３１１ 邊墻９?? ２ ０?? ８ 環(huán)向
１６ ＹＫ１５３ ＋３１１—３０２ 拱腰５?? ８９ １?? ０ 軸向
１７ ＹＫ１５３ ＋３０２—２９３ 拱腰３?? ５ １?? ２ 斜向
１８ ＹＫ１５３ ＋２９３—２８４ 拱頂１?? ３５ １?? ０ 斜向
１９ ＹＫ１５３ ＋２８４—２７５ 拱腰１?? ６４ １?? ５ 軸向
２０ ＹＫ１５３ ＋２７５—２６８ 拱頂２?? ３８ １?? ３ 斜向
２１ ＹＫ１５３ ＋２６８—２６２ 拱腰２?? ３ １?? ６ 斜向
　　《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》ＧＢ５０１０８—２００８ 中
規(guī)定，當(dāng)混凝土開裂寬度＞ ０?? ２ｍｍ 時，便超過防水
的要求?，F(xiàn)場觀測發(fā)現(xiàn)，所研究隧道洞口段襯砌裂
縫寬度最小為０?? ３ｍｍ，最大達(dá)１?? ６ｍｍ，皆超過規(guī)范
中的防水要求，但基本沒有出現(xiàn)貫通現(xiàn)象，因此，這
些裂縫就現(xiàn)場觀測時來看對隧道防水和襯砌結(jié)構(gòu)
的影響不是很大，但如果隧道開裂的機(jī)理不明，不
能對此采取相應(yīng)的預(yù)防、處理措施，襯砌裂縫將進(jìn)
一步發(fā)展，甚至貫通襯砌，就可能會導(dǎo)致較大的
災(zāi)害。
２　襯砌開裂的成因分析
２?? １　軟巖蠕變對襯砌開裂的影響
所研究隧道的圍巖主要為絹云母片巖。在恒
定應(yīng)力的作用下，軟巖變形隨時間逐漸增長，產(chǎn)生
蠕變現(xiàn)象，蠕變是軟巖流變特性的一個重要方面，
表現(xiàn)為圍巖變形長時間不趨于穩(wěn)定。軟巖中黏土
礦物含量越多，軟巖的蠕變特征越明顯。強(qiáng)風(fēng)化絹
云母片的Ｘ 粉晶射線衍射試驗(yàn)結(jié)果顯示，片巖中的
黏土礦物含量高達(dá)５２％，在遇水情況下，極易發(fā)生
軟化［５］ ，出現(xiàn)蠕變現(xiàn)象。隧道右線洞口段ＹＫ１５３ ＋
２６２—２８５（洞口樁號ＹＫ１５３ ＋ ２６２）自２０１２ 年５ 月
１３ 日開始，變形速率就較大，且有增加的趨勢。５ 月
２０ 日連續(xù)３ｄ 降雨后，變形速率增加明顯，單日周邊
收斂值最高達(dá)１５３?? ６９ｍｍ，拱頂單日下沉量最高達(dá)
１５７?? ７２ｍｍ。截至５ 月２３ 日初襯侵入二襯界限
２４７ｍｍ，初襯混凝土明顯開裂（見圖１）。由此可知，
軟巖的特性導(dǎo)致襯砌混凝土所受應(yīng)力隨時間的增
長而變大，變形達(dá)不到收斂，當(dāng)持續(xù)變形量過大，超
過襯砌的承受極限，就會導(dǎo)致襯砌開裂。通過對上
述實(shí)例分析可知，軟巖對隧道的襯砌開裂具有重要
影響。
圖１?。伲耍保担?＋ ２７４ 斷面變形監(jiān)測曲線
Ｆｉｇ． １?。模澹妫铮颍恚幔簦椋铮?ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｃｕｒｖｅｓ
ｏｆ ＹＫ１５３ ＋ ２７４ ｓｅｃｔｉｏｎ
２?? ２　地下水對襯砌開裂的影響
隧址區(qū)降雨量豐富，雨季地下水較發(fā)育，隧道
一些襯砌裂縫中有明顯的滲水現(xiàn)象，由此推知，地
下水很可能是導(dǎo)致軟巖隧道襯砌開裂的一個重要
因素。地下水對隧道襯砌開裂一方面通過地下水
自身體現(xiàn)，主要包括作為附加荷載和對結(jié)構(gòu)面、裂
隙的沖刷作用；另外通過對圍巖的作用體現(xiàn)。
２?? ２?? １　地下水自身的作用
當(dāng)巖體裂隙中的水存在滲流狀態(tài)時，位于地下
水面以下的巖體將受到靜水壓力和滲流動水壓力
的作用［６］ 。地下水自身對襯砌的影響通過靜水壓
力和動水壓力體現(xiàn)。靜水壓力作為附加荷載作用
在襯砌上，促使襯砌發(fā)生破壞；動水壓力是一種動
態(tài)附加荷載，但地下水流速一般較低，動能小，所以
起的作用有限；動水壓力還能促使水流動，對裂隙、
結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生沖刷作用，降低巖體的完整性和穩(wěn)定
性，進(jìn)而通過巖體的破壞影響襯砌。
２?? ２?? ２　地下水對軟弱圍巖的作用
研究區(qū)地下水對圍巖的作用表現(xiàn)為軟化作用
和膨脹作用２ 方面。研究區(qū)隧道圍巖絹云母和黏土
?。罚?施工技術(shù) 第４３ 卷
礦物含量很高，這些礦物遇水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生
軟化和膨脹等現(xiàn)象，導(dǎo)致圍巖惡化，促使襯砌開裂。
１）軟化作用
通過室內(nèi)巖體物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)，得出巖體單
軸抗壓強(qiáng)度與含水量的關(guān)系：當(dāng)含水量由０?? ３４％ 增
加到２?? １５％時，絹云母片巖抗壓強(qiáng)度由２８?? ５ＭＰａ 減
小到３?? ２１ＭＰａ，強(qiáng)度大大降低。通過研究隧道所在
高速公路原狀片巖抗剪強(qiáng)度的水敏性研究得到以
下結(jié)論：①片巖飽水后剪切剛度變小，達(dá)到承載力
極限時的剪切位移明顯大于天然狀態(tài)。②水對片
巖抗剪強(qiáng)度特別是殘余抗剪強(qiáng)度具有顯著的弱化
效應(yīng)。片巖飽水軟化后，黏聚力降低３６?? ７％，內(nèi)摩
擦角降低４?? ６％，殘余黏聚力降低６６?? ７％，殘余內(nèi)摩
擦角降低１１?? ３％ ［７］ 。由上述結(jié)果可知，研究區(qū)隧道
圍巖在地下水的軟化作用下，抗壓和抗剪強(qiáng)度下
降，巖石性質(zhì)惡化，促進(jìn)襯砌開裂。
２）膨脹作用
巖石膨脹的必要條件是膨脹性巖石、水和應(yīng)
力。膨脹性巖石含有大量的蒙脫石、綠泥石和高嶺
石等礦物，研究區(qū)雨季地下水豐富，隧道強(qiáng)風(fēng)化絹
云母片Ｘ 粉晶射線衍射試驗(yàn)結(jié)果顯示黏土礦物含
量高達(dá)５２％；對于膨脹巖地區(qū)的地下工程，開挖后
洞壁應(yīng)力σｒ ＝０，即在洞壁附近，達(dá)到圍巖膨脹的應(yīng)
力條件（σ ＜ σ０，σ０ 為初始應(yīng)力）；另外，爆破產(chǎn)生的
裂隙、原有裂隙張開滑移甚至應(yīng)力調(diào)整過程新產(chǎn)生
的裂隙均為水的進(jìn)入提供了必要的通道。在這兩
方面作用下，膨脹性圍巖隨即發(fā)生膨脹變形，產(chǎn)生
膨脹應(yīng)力，導(dǎo)致作用在支護(hù)上的荷載緩慢增加［８］ ，
進(jìn)而可能促進(jìn)襯砌的開裂。
２?? ３　偏壓對襯砌開裂的影響
偏壓是產(chǎn)生隧道結(jié)構(gòu)性裂縫的主要原因，偏壓
可能是由地質(zhì)和地形條件不對稱、結(jié)構(gòu)不對稱、襯
砌回填不密實(shí)等引起。所研究隧道進(jìn)口仰坡地形
上為左厚右薄?？v向（走向）坡坡度最大可達(dá)３５°，
存在地形偏壓（見圖２）。
對于地形偏壓隧道，開挖后，圍巖應(yīng)力發(fā)生了
較大改變，在開挖擾動前，主應(yīng)力（σ１ ）方向平行于
山坡面，其在水平方向的分力產(chǎn)生偏壓；當(dāng)隧道開
挖以后，巖體中應(yīng)力重分布導(dǎo)致主應(yīng)力方向偏轉(zhuǎn)至
σ１′方向，隧道斷面右上角應(yīng)力最大。開挖前后主應(yīng)
力方向及開挖后斷面上應(yīng)力分布情況如圖３ 所示。
偏壓還會導(dǎo)致切向應(yīng)力在巖壁附近出現(xiàn)局部集中，
使巖土體發(fā)生剪切破壞。
所研究隧道進(jìn)口段圍巖受偏壓影響產(chǎn)生應(yīng)力
集中，過渡到支護(hù)結(jié)構(gòu)上，支護(hù)受偏壓荷載的影響，
在左側(cè)的拱頂和拱腰部位產(chǎn)生局部應(yīng)力集中，促使
圖２　某隧道進(jìn)口橫剖面
Ｆｉｇ． ２?。裕瑁?ｃｒｏｓｓ?ｓｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｔｕｎｎｅｌ ｅｎｔｒａｎｃｅ
圖３　隧道開挖后應(yīng)力大小分布示意
Ｆｉｇ． ３　Ｔｈｅ ｓｔｒｅｓｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｆｔｅｒ ｔｕｎｎｅｌ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ
襯砌變形、開裂?，F(xiàn)場激光隧道斷面儀的測量結(jié)果
顯示，所研究隧道右線進(jìn)口偏壓段隧道襯砌的變形
主要集中在左側(cè)拱腰及拱頂，右側(cè)變形量明顯較
小，襯砌裂縫也主要出現(xiàn)在左側(cè)拱頂和拱腰。通過
對所研究隧道偏壓段裂縫的分析，推知偏壓很可能
是導(dǎo)致襯砌開裂的一個重要因素。
２?? ４　其他因素對襯砌開裂的影響
襯砌開裂是多因素綜合作用的產(chǎn)物。除上述３
種重要客觀因素外，場地工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件
差，隧道縱向沉降差；混凝土收縮膨脹；施工方法不
當(dāng)，設(shè)計(jì)、施工管理不合理等都可能導(dǎo)致襯砌開裂
的產(chǎn)生，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行分析。
３　襯砌開裂的相應(yīng)防治措施
３?? １　裂縫防治原則
１）在保證隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及防滲等要求的情
況下，裂縫治理應(yīng)以加固為主，拆換為輔。
２）應(yīng)認(rèn)真分析裂縫產(chǎn)生的原因和性質(zhì)，根據(jù)不
同受力情況，分別采取不同的治理措施。
３）裂縫處理后應(yīng)能保證結(jié)構(gòu)原有的承載能力、
整體性及防水、抗?jié)B性能。
４）處理方法力求簡單易行，以符合經(jīng)濟(jì)合理
原則［９］ 。３?? ２　裂縫的防治措施
對于已產(chǎn)生的裂縫，處理以加固為主，拆換為
輔。常用的整治措施有：襯砌外側(cè)回填、壓漿；鑿槽
嵌鋼拱架；立模灌注混凝土；裂縫壓注環(huán)氧樹脂漿
２０１４ Ｎｏ． １８ 李皓暉等：軟巖隧道襯砌開裂機(jī)理分析及預(yù)防措施 ?。罚?
等。在實(shí)際施工中，更重要的是分析襯砌產(chǎn)生的原
因，提前采取防治措施，杜絕或減少開裂的產(chǎn)生，對
此，下面結(jié)合實(shí)例詳細(xì)論述。
１）針對地下水的作用，在所研究隧道施工過程
中，首先利用地質(zhì)雷達(dá)和紅外探水方法等物探方
法，結(jié)合地質(zhì)分析和勘察資料以及超前鉆探，查明
地下水的富集區(qū)域和徑流路徑，對于水量不大區(qū)
段，采用鉆孔疏導(dǎo)，將地下水排出，對于水量較大區(qū)
段，考慮到排水疏導(dǎo)對施工的影響，采用注漿切斷
地下水的補(bǔ)給路徑。通過這些措施，襯砌開裂伴有
滲水的現(xiàn)象明顯改善。
２）軟弱片巖遇水軟化和膨脹是導(dǎo)致軟巖蠕變
的重要原因，對地下水的處理亦能緩解軟巖蠕變；
所研究隧道襯砌開裂后，利用監(jiān)控量測和超前地質(zhì)
預(yù)報(bào)資料，結(jié)合現(xiàn)場掌子面巡查，開挖前預(yù)測可能
產(chǎn)生蠕變的圍巖區(qū)段，在預(yù)測的軟弱圍巖段拱頂埋
設(shè)超前注漿小導(dǎo)管，開挖后周圍洞壁加設(shè)注漿錨噴
支護(hù)，強(qiáng)化圍巖；此外，考慮到軟巖蠕變的特性，不
能照搬新奧法的模式去充分利用圍巖自穩(wěn)能力，開
挖后盡快施作初期支護(hù)。通過這些措施，襯砌開裂
現(xiàn)象明顯減少。
３）地形偏壓現(xiàn)象出現(xiàn)在所研究隧道的洞口段；
偏壓促進(jìn)隧道洞口襯砌開裂和侵限，對于這種嚴(yán)重
開裂和侵限段，首先將初期支護(hù)鋼拱架置換，因?yàn)?
偏壓使隧道一側(cè)受力較大，所以受力較大一側(cè)置換
成強(qiáng)度較大、間距較密的拱架，加厚初噴混凝土，并
布置扇形注漿噴錨支護(hù)，且在拱腳處設(shè)計(jì)鎖腳錨
桿。經(jīng)過這些處理措施，洞口段的開裂和侵限得到
了很好的控制。
此外，要加強(qiáng)施工管理監(jiān)理工作，建立有效的
監(jiān)督機(jī)制，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求施工，要做好開挖后
現(xiàn)場工程地質(zhì)、水文地質(zhì)狀況的補(bǔ)充調(diào)查工作，在
施工開挖過程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場條件與設(shè)計(jì)有出入
時，應(yīng)根據(jù)實(shí)際地質(zhì)條件及時調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)，必要
時應(yīng)改變原設(shè)計(jì)支護(hù)襯砌方案及施工方法；這些措
施都將能減少襯砌開裂的發(fā)生，控制裂縫的發(fā)展。
４　結(jié)語
１）鄂西北軟弱片巖地區(qū)，因其不良地質(zhì)條件和
地層巖性，穿越該區(qū)的高速公路隧道襯砌開裂現(xiàn)象
嚴(yán)重，需采取有效防治措施。
２）導(dǎo)致片巖區(qū)襯砌開裂的主要因素為：地下
水、軟巖蠕變和地形偏壓。在這幾種主要客觀因素
的作用下，再加上設(shè)計(jì)、施工等方面的原因，綜合作
用導(dǎo)致襯砌開裂。
３）對于已經(jīng)產(chǎn)生的裂縫，處理要以加固為主、
拆換為輔。對于易產(chǎn)生裂縫的地段應(yīng)在施工前采
取預(yù)測和防治措施，做到杜絕或減少裂縫的產(chǎn)生。
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（上接第５１ 頁）
計(jì)變更不當(dāng)處要提出意見，請?jiān)O(shè)計(jì)人員完善，不要
隨意在設(shè)計(jì)變更上簽章。
　　２）施工必須符合設(shè)計(jì)要求，施工前必須技術(shù)現(xiàn)
行，依據(jù)設(shè)計(jì)要求和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)編制施工方案和技術(shù)
交底；選擇國家推廣應(yīng)用的成熟的施工材料和技
術(shù)，采用四新技術(shù)及尚無相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的分部分項(xiàng)
工程要組織研討和論證；施工方案要經(jīng)建設(shè)、設(shè)計(jì)、
監(jiān)理審批，責(zé)任分解。
３）施工過程中必須執(zhí)行國家現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和
企業(yè)的管理制度，不能因趕工而不按工序施工，放
松質(zhì)量管理。項(xiàng)目管理人員如不能有效控制施工
質(zhì)量，要及時向項(xiàng)目負(fù)責(zé)人或單位匯報(bào)，采取相應(yīng)
的改進(jìn)措施。
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