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No.6,2019 (Sum No.304)
2019年第6期
(总第304期)
研究隧道仰拱的常见病害原因及处治措施
杨毅
(贵州省公路工程集团有限公司，贵州贵阳550001)
摘要:针对在隧道及其衬砌体系中具有重要作用和意义的仰拱结构,在简单介绍其常见病害与病害产生原因的基础上，提出目前较为常用的拱脚锁脚、基底加固、仰拱拆换和地下水引排四种处治措施，明确不同处治措施的要点、特征与效果，以此为实际的隧道仰拱施工、检查和病害处治工作提供理论参考，从根本上保证隧道施工与运营安全。
关键词：隧道仰拱;仰拱常见病害;病害成因;病害处治措施
中图分类号：U457S2文献标识码：A文章编号：1008-3383(2019)06-0166-02
在隧道的围岩衬砌体系中，仰拱是一个十分重要的部分,其支护性能直接影响到整个衬砌的性能。对于仰拱结构，主要由填充与仰拱构成，其中，仰拱是由隧道底部和上部衬砌两部分形成的，可对围岩发生的位移与变形进行约束，且能提高围岩整体稳定性的结构。在当前的隧道工程施工中，很多施工单位都没对仰拱引起重视，导致在施工中和运营后仰拱产生各类病害，对施工与运营安全都造成很大的影响。因此,必须重视并加强仰拱病害的处治。
1隧道仰拱常见病害和产生原因
1.1常见病害
仰拱是隧道主要部分之一，对隧道稳定性及长期运行有直接影响。而新建与已经长时间运营的隧道，其底部结构都产生裂缝和错台，对行车安全造成严重影响。仰拱部分的病害包括:底板开裂和变形、侧沟开裂和变形、底板沉陷、面层翻浆、隆起。无论仰拱结构产生哪一种病害,都有可能使其处在不稳定状态，因此，必须认真对待和处理所有类型的病害。
1.2产生原因
(1)基底软化
主要由两方面因素造成:其一，围岩，仰拱产生病害的部位主要为围岩情况较差的部位，其岩性偏软，这种岩性在遇水后将发生软化，导致围岩进一步劣化，出现塑性变形，围岩技术参数大幅降低，导致承载力减小，受到侧向压力后，边墙产生内侧挤压，荷载因此进一步增大。局部隧道在高地应力等因素的影响下，还会产生更加严重的病害。
(2)人为因素影响
仰拱围岩受施工扰动后出现裂隙，从3D受力变成2D受力，受人为因素影响后，没有及时进行封闭处理，岩体长期暴露，产生风化，或被水长时间浸泡，力学参数显著降低，使基底发生软化。另外，仰拱底部存在的松渣没有及时处理，直接进行结构施工,产生人为软基，此时地下水进入后，将形成大片的富水层，加快了基底的软化速度。
(3)地下水作用
地下水影响往往在所难免，对拱顶同样有严重影响。不仅会使基底软化，而且还会增加塑性区大小。隧道施工中都会设置排水设施,但这些排水设施会因为外界因素影响而堵塞，无法发挥正常的作用，导致地下水无法及时排出，使水压力升高，加重了其对仰拱的影响。
(4)仰拱自身结构存在缺陷
这主要是由于施工单位没有对仰拱引起足够重视产生的，如质量差、管理不严和施工中偷工减料。具体表现为以下几个方面:仰拱深度与弧度不满足要求、底部松散结构大量堆积、厚度不足、内部钢筋实际布置不合理。
相关研究结果表明，仰拱在承载力上有10%的贡献率，能有效减小位移与塑性区深度，无论是改善隧道整体受力，还是保证稳定性，都有积极作用。因此,必须重视并有效解决其病害问题。
2隧道仰拱病害处治措施分析
2.1拱脚锁脚
仰拱结构产生病害以后在拱脚处采用注浆钢花管设置锁脚，对拱脚部位围岩进行有效加固，缩小该处塑性区，同时依靠钢花管较大的刚度，避免仰拱基底受到太大挤压，从而对仰拱实际受力状态予以有效改善，防止新病害发生和旧病害扩展。此外，这样还能起到加固上部结构重要作用，为其提供可靠支撑。
收稿日期:2019-01-02
作者简介:杨毅(1975-),男，贵州习水人，副高级工程师，研究方向：公路、桥梁、隧道、路面。?166?