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关于隧道仰拱常见病害原因分析及处治措施的研究摘要：目前我国的基础建设开展迅猛，作为基础建设项目的道路建设也在快速进行。
道路建设过程中，难免会有隧道的建设，其质量好坏对道路的正常运行有着重要影响。
本文针对隧道工程中仰拱出现的问题进行了分析探索，以期望为我国的隧道工程提供参考，为道路建设作出贡献。
关键词：隧道；仰拱；问题；分析引言仰拱是隧道衬砌支护体系重要的组成部分，仰拱的支护性能与隧道衬砌整体支护体系有着密切关系。
仰拱结构包括仰拱和仰拱填充２部分，仰拱可以定义为隧道底部设置的与上部衬砌闭合成环、能够约束围岩变形、增加围岩稳定性的反拱形结构。
目前在隧道工程建设中，仰拱的作用仍未得到充分认识和重视，隧道仰拱病害诸如仰拱底鼓开裂、衬砌结构破坏、路面翻浆冒水等仍在工程建设中发生。
一、隧道仰拱常见病害仰拱作为隧道的重要组成部分，直接影响隧道的整体稳定和长期运营安全。
在新建和已运营的隧道中隧道底部结构经常出现开裂、破损甚至沉陷错台等现象，严重危及行车安全。
隧道仰拱部位常见病害主要为隧道混凝土底板开裂变形、侧沟开裂变形、底板下沉陷落、路面翻浆冒泥、仰拱底鼓、路面开裂等。
二、隧道仰拱常见病害产生原因分析仰拱产生病害的原因一般为多个因素共同导致，分析其根本主要为基底软化、地下水作用及仰拱结构缺陷３方面。
（一）基底软化隧道1.围岩因素仰拱出现病害处基本上均位于围岩条件较差段落，岩性以软岩为主，如泥岩、炭质泥岩、泥质粉砂岩、泥灰岩等，该类岩石遇水具有明显软化性，致使基底围岩在地下水作用下发生劣化，产生较大的塑性变形区，基底围岩弹性抗力及岩体参数降低，地基承载力下降、围岩水平侧压力增大，从而使隧道边墙发生向内挤压，导致作用于结构上的荷载增大，进而产生隧道仰拱病害。
个别隧道加之断层、褶曲、高地应力等围岩因素的影响，进一步加剧仰拱病害的产生。
2.人为因素隧道开挖扰动后仰拱基底原本较为完整的围岩产生裂隙，围岩由3D受力环境转化为2D受力，基底围岩由于人为因素未及时喷混封闭，使岩体长时间暴露风化，或由于排水不及时遭受长期浸泡，均能使岩体力学参数在开挖扰动导致降低，进一步加剧其基底软化。
高地应力软岩隧道大变形发生机理及控制技
术研究
高地应力软岩隧道指的是处于高地应力环境下的软岩地层中开挖
的隧道。
由于所处的高地应力环境导致了软岩地层的高地应力状态，
因此开挖隧道时会导致地层变形和破坏，特别是隧道大变形。
因此，
对于这种隧道，需要研究其发生机理和控制技术。
隧道大变形的发生机理主要包括以下几个方面：
1. 地层原有结构的破坏：隧道开挖会破坏地层原有的结构，导致
地层松动和变形。
2. 地层的应力状态改变：隧道开挖会导致地层应力状态的改变，
特别是高应力地区的地层应力状态，从而引起地层的变形和破坏。
3. 近似于松散垫层的软岩：这种软岩原本就具有不易承受应力的
特点，因此在高应力环境下更加容易发生变形和破坏。
4. 地层水文特征：地下水会影响地层的应力状态和稳定性，因此
隧道开挖时需要考虑地下水的影响。
针对以上机理，可以采取以下控制技术：
1. 实施一定的支护措施：在隧道开挖时需要实施适当的支护措施，如喷锚、加固网等，以保证隧道的安全稳定。
2. 降低地层应力状态：采用降水、减载等措施来降低地层应力状态，从而减小隧道的变形和破坏。
3. 优化隧道设计方案：通过优化隧道设计方案，如采用浅埋式隧道、采用适当的半圆形、梯形等断面形式等，来减小隧道变形和破坏。
4. 做好隧道施工管理：严格控制隧道施工期间的工程质量和安全
管理，确保隧道的安全稳定。
综上所述，高地应力软岩隧道大变形的发生机理和控制技术是一
个综合性问题，需要对各种因素进行综合考虑，以保证隧道的安全稳定。
高地应力软岩隧道大变形预测及防治研究摘要：总结高地应力软岩隧道大变形成因，比较各种大变形预测技术，归纳大变形防治措施。
分析表明：大变形形成机制、变形模式与一般围岩变形破坏不同，需要加强研究；目前还没有形成一套系统、完善和易于推广应用的现场地质分析、监测试验、分析评价预测体系；在支护参数方面，需要一套预测预报方法体系和相应工程对策；针对不同机制、不同等级的大变形，需制定合理大变形防治措施。
以期为今后软岩大变形稳定性控制提供有益参考。
关键词：隧道稳定性高地应力大变形预测与防治高地应力下软弱围岩挤压大变形，是目前备受关注的隧道难题之一，其变形机理及结构受力特征复杂，目前尚未得到完整的解决。
首例严重的交通隧道围岩大变形是1906年竣工的长19，8km辛普伦I线隧道；我国南昆铁路线家竹箐隧道390m(IDK579+170～+560)洞段发生大变形：日本艾那山I线400m大变形路段用36个月才得以通过。
总之，目前在围岩大变形机制、围岩大变形的预测理论和控制技术方法体系方面值得进一步深入研究，具有科学理论意义和现实价值。
1 大变形成因分析1.1地质方面的原因根据我国大量隧道统计，大变形隧道多发生在泥岩、页岩、千枚岩等软岩，在构造及风化影响显著时变形更大，同时伴有地下水渗流和高地应力时更易产生大变形。
1.2施工方面的原因隧道围岩变形量的大小除受地质条件客观因素影响外，与施工方法及手段有很大的关系。
如果喷锚支护施做不到位、仰拱和二次衬砌距离掌子面距离过长、开挖后无法及时封闭成环，而重点放在施工进度，施工单位变形监控量测不规范或不及时、钢架底部悬空或长期积水浸泡，得不到及时处理等因素都对大变形的发生有直接的影响，甚至促进了大变形发生。
1.3设计方面的原因主要表现在对地质条件了解不够，根据有限的探孔了解地质情况，对变形程度估计不足，以致支护措施不到位。
如果设计的锚杆不够长，就无法穿过松动圈，对围岩加固起不到很好的作用。
高地应力软岩隧道大变形特征与处治技术作者：覃子秀林志严远方冯万林吴秋军来源：《西部交通科技》2023年第11期摘要：文章結合依托工程对高地应力软岩隧道大变形特征与处治技术展开研究，得出如下结论：（1）大变形灾害严重程度与地应力等级、围岩软弱程度高度相关，地应力越高、围岩越软弱，大变形越严重；（2）大变形灾害具有变形量大、持续时间长以及空间分布不均的特点；（3）大变形灾害处治应遵循“抗放结合、共同承载、动态控制”的原则，采取多项主动支护措施，降低灾害影响。
关键词：高地应力；隧道；大变形；施工技术；灾害处治0引言近年来，我国公路路网向地质条件与地质环境更为复杂的中西部延伸，配套的隧道工程也因地质条件等因素逐渐向大埋深、地质因素更复杂的方向发展，复杂的工程条件带来诸多影响隧道结构稳定性的问题。
目前，学者们针对高地应力软岩大变形灾害开展了大量研究工作，深入地认识了大变形特征与变形控制技术。
赵瑜等［1-2］结合数值模拟手段，对高地应力软岩隧道大变形特征进行了分析。
朱朝佐等［3］结合分段施工工艺，提出了采用格栅纵向连接形式以提高支护结构纵向整体性的方法。
张宏亮等［4］分析比对了武都西隧道大变形多种施工方案，认为应力释放至一定程度后及时施作二衬可有效解决大变形问题。
卢阳［5］结合文笔山隧道大变形处治成功案例，提出了“因隧制策，动态调整”的施工原则。
另外，也有学者认为高地应力软岩隧道施工应采取“强支护”措施对抗围岩变形，但这并不适用于所有等级的大变形灾害，容易对现场施工产生误导。
本文根据高地应力软岩隧道大变形特征，结合依托工程，对变形控制技术进一步探索与研究，以期形成成套处治技术，解决高地应力软岩隧道大变形控制技术难题。
1 高地应力软岩隧道大变形特征1.1 工程背景木寨岭特长隧道全长15 km，最大埋深为629.1 m，穿越木寨岭，沟通西南地区与甘肃及西北地区。
隧址区地质环境极其复杂，地处秦岭构造带，工程开展极具挑战，在建设期间发生了强烈的大变形灾害。
四川广南高速公路有限责任公司摘要：近年来随着工程技术的不断革新，我国隧道建设逐渐向断面更大、埋深更深、地应力更高、岩溶更为发育、地质条件更为复杂等条件下进行修建，给隧道建设带来了更大难度，随之而来也造成了更多的工程病害，如拱顶脱空、衬砌开裂、隧道渗漏水以及仰拱隆起等。
其中仰拱隆起会引起隧道结构受力模式发生转变，导致出现隧道结构开裂、渗漏水等问题，危及隧道自身结构安全，同时底部填充开裂会造成路面平顺度降低，进而影响行车安全。
关键词：既有隧道；仰拱病害；处治措施引言仰拱对维护隧道结构的整体稳定有着重要作用，若得不到及时、有效的处治，将影响隧道结构的稳定和正常运营，严重者甚至诱发安全事故造成人员伤亡。
1隧道仰拱的原理及作用1.1隧道仰拱的原理隧道仰拱是为上部支护结构提供支撑，它是设置在隧道底部的反向拱形支护结构，其将隧道上部的荷载压力传递到隧道底部，同时又有效地抵抗隧道下部地层传来的反力。
仰拱通俗解释为向上仰的拱，一般分为3部分，即仰拱的初期支护、仰拱的二次衬砌支护、仰拱的填充层。
对于部分围岩条件较好的隧道段，仰拱结构可不设初期支护。
1.2隧道仰拱的作用仰拱在隧道整个受力体系中，发挥着重要的作用，具体而言，其作用有：a）隧道仰拱能解决隧道地基承载力不足的问题，减少隧道沉降；b）防止底鼓的隆起变形，调整衬砌应力；c）封闭围岩，防止围岩变形过大，提高结构整体承载能力；d）增加底部和墙体的支撑阻力，防止内部挤压产生剪切破坏。
2隧道仰拱常见病害及原因仰拱是隧道重要组成部分，若对其病害未能提前预防和处治，将对行车安全造成严重影响。
拱结构的主要病害包括：底板开裂和变形、侧沟开裂和变形、底板沉陷、面层翻浆、隆起。
无论仰拱结构产生何种病害，都将使隧道处于不稳定状态，导致存在重大安全隐患。
仰拱病害产生的主要原因简述如下：2.1基底软化主要由围岩和人为两方面原因造成。
围岩原因。
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。
关于高地应力软岩隧道施工方法的探讨王万通【摘要】In China, there are lots of records about the construction of soft rock tunnel with high in-suit stress at home and abroad. The big problem in the construction of soft rock tunnel with high in-suit stress is large deformation. Large deformation leads to cracked support, even landslide, or the permanent damage of support. If the construction method is not suitable, it not only increases the cost, but also forms hinders in construction and operation security. At present, the main construction method is to modify profile, long bolt and shrinkable steel frame. Combined with the construction case, it uses double arch support and solves the problem of large deformation of tunnel, and makes certain exploration and summarization on the construction method of soft rock tunnel with high in-suit stress.% 国内外有关高地应力软岩隧道施工的记录有不少，而高地应力软岩隧道施工面临的最大难题就是大变形，大变形会导致初期支护开裂破坏，甚至发生塌方，更为严重的是可能造成永久性支护的破坏。
黑龙江交通科技HEILONGJIANG JIAOTONG KEJINo.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。
高地应力软岩隧道仰拱隆起处治措施研究摘要:隧道施工过程中,穿越地层复杂,地质灾害多,容易引起各种变形破坏。
近年来,随着公路隧道的发展,隧道难免会穿越断层破碎带。
断层破碎带围岩自稳能力差,施工过程中会引起塌方、变形等一系列问题。
解决隧道软弱围岩大变形控制及与围岩变形相适应的支护体系问题,已成为隧道能否安全、顺利贯通的关键。
关键词：隧道;软弱泥岩;仰拱;隆起;处治措施;监测方法引言隧道仰拱隆起破坏是一个极为复杂的力学演化过程。
引起仰拱隆起的原因有外部环境因素和人为因素，其中外部环境因素主要是隧址区地应力、岩体岩性及构造、水文地质条件等;人为因素主要是施工工艺及技术，如仰拱的结构形式、支护参数、施工质量等。
一、仰拱隆起原因分析为深入探究隧道仰拱隆起的原因，对现场仰拱进行破检，发现仰拱钢架已发生屈曲破坏，失去承载能力。
根据隧址区地应力、围岩岩性以及现场仰拱病害情况的综合分析，得出仰拱隆起的原因为:由于隧道围岩以泥质粉砂岩为主，且仰拱下部岩性更差，在强大水平构造应力作用下，仰拱钢架承载能力逐渐达到极限，因而导致仰拱上拱。
二、灾害因素分析隧道仰拱隆起处的轴线、垂直轴线和竖直方向的地应力为4.87、8.69、4.13MPa。
饱和沉积岩的平均抗压强度为16.04MPa，与最大地应力的比值分别为3.29、1.84、3.88，围岩处于高地应力区（《电标方案》高地应力为岩石抗压强度与地应力的比值在2~4）。
沉积岩的饱和单轴抗压强度小于30MPa，属于典型软质岩体。
高地应力加剧了基岩膨胀变形，提高了仰拱隆起的敏感性。
列车振动加剧了仰拱与基岩的力学作用，导致岩体发生不协调变形。
地下水溶蚀一直是影响围岩体稳定性的关键因素。
隧道开挖初期，隧底围岩完整性较好，未出现隆起变形。
但地勘表明，隧底基岩裂隙较为发育，渗透通道密集。
仰拱隆起段旱季地下水平均径流模数为5.65L/s·km2，雨季地下水径流模数升高至8.28L/s·km2;地下水通过施工缝、基岩裂隙渗入仰拱填充层，引起基岩和混凝土强度劣化。
岩芯多呈层状破裂，部分混凝土具有腐蚀迹象。
膨胀试验表明，断面岩芯的轴向膨胀率分别为 2.74%和 1.60%。
岩芯膨胀变形及强度劣化与地下水相关。
由此表明，潜在的溶蚀深度和水岩接触面积会加剧膨胀变形，导致仰拱混凝土结构层发生不协调变形。
三、高地应力软岩隧道仰拱隆起处治措施（一）仰拱整治措施常见的隧底仰拱处理方法是对隧底进行注浆加固、打设锁脚锚管、进行衬砌外侧引排水设计、仰拱拆换及加厚处理、铺设型钢对混凝土进行加固等。
由于本次地质条件的复杂性，需依据施工项目具体问题进行针对性设计。
引起此段仰拱破坏的主要原因是隧底水压较大、围岩遇水软化，且溶洞裂隙较为发育，经过多种方案的分析对比，综合采用如下设计。
1)首先在隧道两侧边墙施作φ76×5注浆钢花管，钢花管长9m，纵向排距150cm，注浆压力1.5～2.0MPa，注浆采用水泥浆液，注浆后钢管内采用M30水泥砂浆填充，以提高钢管刚度。
2)在仰拱底部施作φ76×5注浆钢花管进行基底加固，钢花管长8m;横向间距100cm，纵向排距150cm，呈梅花形布置。
注浆采用1∶1水泥浆液，注浆压力1.5～2.0MPa。
且钢花管应嵌入基岩3m，依靠基岩对仰拱进行锚固，防止仰拱上浮，同时通过钢管向仰拱底部围岩进行注浆处理，加固围岩。
3)对仰拱进行拆换，同时对仰拱二衬进行加厚，由原来的50mm加厚至75mm。
4)在隧道右侧增设40cm×30cm排水沟，左侧增设30cm×50cm排水沟，同时加宽中心水沟尺寸为120cm×200cm，并在排水沟内每隔50m钻取泄水孔，当仰拱外侧水流较大时能通过泄水孔导入中心排水沟中。
5)同时增设排水系统，为减小隧道外侧水压，在适当位置设置U形横洞沉淀池，并与中心排水沟相连，便于及时将中心沟内的涌水及流砂排出，减少仰拱所受水压。
6)施工中加强监控量测，要求测点布置断面间距≤5m，局部变形严重地段根据实际情况进行加密，每天监测频率≥3次，以便随时掌握隧道衬砌变形情况。
（二）仰拱开裂段处治仰拱开裂段有隆起失效、隆起未失效、已稳定、持续发展未稳定等情况，针对不同的仰拱病害采用以下相应措施。
1)对于仰拱失效且变形已稳定段落，采用拱脚加固+拆除重置措施，如图1所示。
图1拱脚加固+拆除重置2)对于仰拱失效且变形未稳定段落，采用拱脚基底加固+拆除重置措施，如图2所示。
图2拱脚基底加固+拆除重置3)对于仰拱未失效且变形未稳定段落，采用拱脚基底加固措施，并加强监测，如图3所示。
图3拱脚基底加固4)对于仰拱填充开裂未隆起且变形已稳定段落，进行灌浆封缝，并持续监测。
拱脚加固在两侧拱脚处各打设2排φ108×6钢花管，交叉角度30°，每根长6.0m，纵向间距100cm，对拱脚进行注浆加固。
基底加固采用φ89×6钢花管注浆，每根长6.0m，间距100cm×100cm梅花形布置。
对于仰拱开裂段拆除重置的仰拱，拱架均采用I22b，间距60cm，并加深1m，填充层顶面增设抗裂网，采用φ16钢筋网片，钢筋网间距20cm×20cm，并植筋与仰拱连接。
（三）仰拱隆起开裂预防措施隧道工程受力结构与地质环境密切相关，在高地应力软岩隧道施工中，因仰拱基底承载力不足，隧道结构受力复杂等原因，仰拱开裂经常发生，以下措施对仰拱隆起开裂的预防有一定的积极作用。
①优化仰拱曲率，加强与二衬联结部位。
在大断面三车道高速公路隧道的设计中，仰拱曲率半径非常大，但仰拱的设计深度有限，那么在仰拱与二衬结合部位就是一个薄弱环节，在这里出现应力集中，混凝土易产生开裂、破损。
在设计中可以将仰拱曲率半径减小，适当加大仰拱深度，加强联结部位钢筋，使仰拱在结构形状上更有利于承载。
②仰拱与仰拱填充一次性浇筑。
在连城山隧道仰拱隆起、开裂部位破凿检查中，发现仰拱与仰拱填充在在分界位置产生较大的缝隙，仰拱为C30钢筋混凝土，仰拱填充为C15片石混凝土，二者未能形成整体受力结构，且在仰拱与仰拱填充分界位置有地下水渗出，仰拱填充破损严重，仰拱钢筋受压，在仰拱两侧呈倒“S”形。
在设计施工中，可将仰拱及仰拱填充设计为同标号混凝土，一次浇筑成形，增强仰拱的完整性，可以避免这种情况的发生。
③仰拱基底改良、加固。
软岩隧道基底承载力较小，存在无法满足隧道承载的需求的可能，且隧道施工后，地下水重新分布，仰拱基底地下水丰富，对承载结构造成不良影响。
在连城山隧道施工中，通过对仰拱及二衬的监控量测数据分析，发现在软岩段仰拱、二衬过程中存在整体下沉的现象，这就说明隧道基底承载力无法满足承载需求，这就需要对隧道基底岩层进行改良，增强其承载能力，可以采取隧道基底注浆及钢管桩等方式进行加固。
（四）仰拱防水措施由于地下水比较发育，采用干喷和潮喷法喷射混凝土。
混凝土浇筑时若遇基岩有出水裂隙，预埋PVC管引水，防止雨季水压过大无处引排。
纵向和环向施工缝设置2道遇水膨胀的橡胶止水条，以提高防水性能。
止水条设置于仰拱结构的1/3、2/3厚度处，防止地下水二次入渗填充层而导致混凝土侵蚀。
为提高隧道的防渗性能，中心沟钻孔采用C20细石膨胀混凝土回填密实。
中心沟两侧和边墙脚处均增设降压孔，泄水洞沿正洞方向增设集水廊道，集水廊道沿正洞方向增设集水钻孔。
结束语1)由于隧道围岩以泥质粉砂岩为主，且仰拱下部岩性更差，在强大水平构造应力作用下，仰拱钢架承载能力逐渐达到极限，导致仰拱隆起。
2)提出了仰拱隆起病害处治应遵循“临时加固+永久处治+运营期间病害预防措施”相结合的原则，既有病害段落应按照“先易后难、分段实施、两头挤压”的原则进行处治。
3)整治过程中混凝土破除采取人工风镐配合液压锤施工方式，减少爆破震动，有效地控制了变形环节裂缝的发展延伸。
4）针对仰拱开裂段，仰拱失效且变形已稳定段落，采用拱脚加固+拆除重置措施;仰拱失效且变形未稳定段落，采用拱脚基底加固+拆除重置措施;仰拱未失效且变形未稳定段落，采用拱脚基底加固措施并加强监测;仰拱填充开裂未隆起且变形已稳定段落，采用灌浆封缝，并持续监测。
5)现场位移监测表明仰拱开裂段处治后仰拱得到了有效控制，该仰拱病害处治方案切实可行。
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