1，前言
隨著大量隧道工程的增加，特長隧道、大斷面隧道、連拱隧道、深埋隧道、軟弱圍巖隧道等典型隧道不斷出現，推動了隧道施工技術的不斷改進和完善。然而，由於隧道工程的特殊性，受地質、設計、施工、運營、運營管理和養護等因素的影響，隧道病害越來越多，有些隧道病害已經影響到車輛的正常運行，甚至危及行車安全。為了減少病害隧道的數量，有必要研究隧道病害產生的原因及相應的措施。在地下工程洞室施工中，對圍巖的了解是最重要的任務之壹。只有清楚、正確地判斷圍巖性質，才能在施工中采取有效措施，順利實現施工目標。
大多數隧道圍巖病害都發生在松軟膨脹的圍巖中。弱膨脹圍巖是指飽和抗壓極限強度低於30MPa，完整系數低於0.4的圍巖。其工程性質主要表現為圍巖自身穩定性差，節理發育，巖石風化嚴重。巖性多為泥巖、泥質粉砂巖、松散礫石土，遇水易軟化。施工前，應對松軟膨脹圍巖的場地進行仔細調查，並仔細閱讀設計文件。施工方案應嚴格遵循“重視地質、超前導管、嚴格註漿、短進尺、強支護、快封閉、勤量測、快反饋”的原則，嚴格執行隧道施工的相關規範和標準。
2.隧道病害分類
根據病害的表現形式，隧道病害可分為襯砌開裂、襯砌滲漏、隧道基底翻漿和泥漿滲漏等。隧道病害整治前，有必要對隧道病害的成因進行調查分析。只有把原因調查清楚了，才能有的放矢，根據病害的原因采取針對性的工程措施。
如襯砌開裂，其性質有的是彎曲引起的，有的是剪切引起的，有的是壓縮引起的。至於為什麽會出現開裂，可能是施工質量問題、設計缺陷或者多種因素綜合作用的結果。只分析具體問題很難壹概而論。同樣，根據病因的不同，相應的治療措施也不同。根據成因，隧道病害壹般可分為選線不當造成的病害、設計不合理可能預留的病害、施工不當預留的病害和養護不當造成的病害。
3、隧道圍巖病害及其影響
(1)初期支護變形破壞。結構下沈，噴射混凝土開裂脫落。大部分變形發生在起拱線以上的拱圈；變形嚴重的斷面變形在幾十厘米以上，侵占了二次襯砌的結構範圍，導致二次襯砌結構截面尺寸不足，不得不拆除初期支護重做。
(2)二次襯砌損壞。主要表現為:拱頂混凝土縱向劈裂，明顯的擠壓剪切破壞，表層混凝土剝落，鋼筋外露；拱腳墻連接處的變形是交錯的。
(3)塌方頻繁，如初期支護完成前的裸洞塌方，初期支護完成後最嚴重、代價最大的塌方。
隧道圍巖病害除了受工程地質和水文地質條件的影響外，還有其他原因，如施工處理不當、不及時；支撐結構薄弱等原因。由於施工方法的缺陷和不合理的施工程序，這種疾病在最終的混凝土表面上表現為下沈、變形和侵入。隧道地質結構破碎、軟弱，開挖後應盡快形成高強度的封閉結構環，抑制圍巖過度變形和松弛，這是初期支護應達到的效果和最終目的。
4.如何有效治療隧道圍巖病害？
(1)優化挖掘方法
開挖方法中不宜過多劃分開挖區域，這樣將不利於初期支護盡快形成，也難以保證結構的整體性。上部開挖完成後，利用下部高度進行頂拱初期支護。如遇極破碎、軟弱圍巖，可預留上部核心土，用風鎬沿開挖輪廓線鑿槽，形成上部初期支護，並預留中部核心土，既避免開挖面暴露過多，又具有抵抗主體和施工平臺的雙重作用。下部開挖采取的措施:a .防止上部初期支護下沈變形，如在上部鋼腿處增加深孔鎖腳錨桿長度(L≥5m)；b .設置臨時縱向擱柵和臨時支撐等。c、盡量避免擾動上部圍巖，特別是開挖面附近，通過“預留保護層”和人工開挖。
(2)采用復合襯砌結構。
弱膨脹圍巖隧道宜采用仰拱復合襯砌結構設計。這是因為，當隧道具有合理的支護條件時，巖層會逐漸釋放能量，調整各層支護襯砌的內力，在三向應力作用下充分發揮外支撐的抗壓強度，鋼拱架及時提供阻力，限制圍巖變形，減少內襯承受的接觸應力。內襯主要承受後期持續增大的不均勻膨脹圍巖壓力，使襯砌結構長期穩定。根據相關試驗研究和對我國鐵路運營隧道開裂襯砌的調查，證明在地層松散破碎、弱膨脹性圍巖的隧道中，底壓力往往接近或大於垂直地壓，往往造成底板開裂、隧道底部鼓包、側墻下部內移，使襯砌失穩破壞。因此，仰拱是結構的關鍵部位，設計和施工應引起足夠的重視。
(3)襯砌斷面內輪廓類型的影響
國內外對軟弱膨脹性圍巖隧道的研究表明，隧道斷面內輪廓的形狀對巖石的膨脹性有很大影響。根據德國學者對膨脹規律的研究和有限元計算，結果表明馬蹄形截面輪廓的底鼓幾乎是圓形的4倍。根據國內外實測的268組地應力數據得出結論:地殼內壹定深度的水平應力往往大於垂直應力，有時甚至大3~5倍，因此圓形輪廓和近圓形橢圓形輪廓適用於軟弱膨脹圍巖隧道。
根據調查資料，為滿足凈空要求，國內外隧道大多采用馬蹄形斷面，少數采用圓形斷面。近年來，我國學者對隧道支護襯砌和仰拱力學特性的試驗研究證明，不同主應力下馬蹄形斷面的破壞模式是仰拱及其與邊墻的連接是結構的薄弱環節。因此，在膨脹性圍巖的設計和施工中，宜在現有單線和雙線馬蹄形斷面的基礎上，采用邊墻與仰拱的環形連接，以減少應力集中，充分發揮仰拱的作用。我國關角隧道和崔家溝隧道設計的直墻無仰拱襯砌，病害嚴重。香爐山水工隧洞在膨脹性圍巖地層中施工時，將直墻段改為馬蹄形仰拱段，改善了受力條件。
(4)二次襯砌混凝土施工
就隧道圍巖施工而言，“先拱後墻”，自上而下的具體施工順序是極不可取的。缺點如下:
1)懸掛上部會引起結構的變形和沈降；2)在壹個完整的斷面開始沒有完全支護的情況下，插入混凝土施工，工序相互幹擾大，不符合NATM施工原則的高效性和時效性；3)結構鋼筋和施工縫處理困難。
底部仰拱可提前澆築，建立底部約束條件，形成閉環。底部混凝土的推進還可以達到幾個效果:a .密封地基，防止被水浸泡軟化。b .對已完成的墻拱初期支護建立底部約束條件，與墻拱初期支護結構形成閉環。c .底部仰拱前移，使作用在二襯混凝土上的荷載按剛度比傳遞分布在基礎面上，提高地基承載力。
5.結論
由於弱膨脹圍巖地質復雜，變化頻繁，成功穿越弱膨脹圍巖的前提是地質工作。只有做好地質工作，掌握準確的圍巖情況，才能正確選擇好的施工方案和有效的處理方案。
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