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原文传递大中山双连拱隧道群二衬开裂成因分析及处治技术研究

论文题名：	大中山双连拱隧道群二衬开裂成因分析及处治技术研究
关键词：	连拱公路隧道;浅埋偏压;二衬开裂;裂缝处治
摘要：	公路隧道由于能够改善路线线形，提高行车的安全性、舒适性和快捷性而得到广泛应用。由于分离式隧道常会受到特殊地质及地形条件、线桥隧衔接方式、工程造价、公路线形布设等因素的限制，因此，连拱隧道大量出现在山区中短公路隧道中。连拱隧道往往处于围岩地质条件差且复杂多变的浅埋地段，不少连拱隧道进出口段都属于偏压隧道。连拱隧道施工工序繁多，开挖和支护相互交错，中墙顶部的围岩多次受到应力重分布的扰动，且支护衬砌与中墙的非同步施工，因此在施工及运营过程中出现一系列开裂的问题，通过分析连拱隧道中隔墙开裂原因，总结提出开裂加固处理措施，对连拱隧道的病害治理有着重要意义。　　隧道二衬开裂是连拱隧道常见的病害之一，开裂受多因素影响，地理和地质环境的不同，隧道本身结构形式的差异，开挖工序的不同，沉降缝设置等。因此针对连拱隧道二衬开裂原因分析和处治技术的研究显得十分重要。　　本文依托云南石红高速公路大中山隧道群工程，对偏压地形双连拱隧道先行洞二衬开裂原因进行了分析，对隧道的裂缝等级进行评定，并提出了裂缝加固处治措施。通过加固处治后，采用ANSYS有限元分析软件进行数值计算，得到处治后的安全系数。同时采用监控量测对其变形进行观测，取得了如下成果: 　　1)先行洞二次衬砌都存在开裂现象，裂缝分布于先行洞的中墙顶部位置，洞口多，洞内少，纵向多，环向少。典型的剪切破坏，有错台，绝大部分大于0.2mm，且局部裂缝呈网状。裂缝受山体影响，先行洞侧山体越薄，开裂也越多，裂缝也越宽。　　2)拆除先行洞一侧的中导洞支护时，先行洞初支侧压力会瞬间冲击孤立的中隔墙，导致中隔墙首次受力破坏。后行洞一侧中导洞初支拆除时，更大的后行洞偏压力瞬间冲击中隔墙，中隔墙再迅速传力至先行洞二次衬砌，至使中隔墙二次破坏，导致先行洞二衬在中墙顶高度处发生剪破坏。　　3)通过不同偏压坡度工况分析，随坡度增大，隧道变形、初支应力、中隔墙应力及二衬受力相应增大。施工过程中，先行洞上部开挖与后行洞上部开挖对变形和受力影响最大，是施工过程中控制的关键步骤。受偏压影响，衬砌结构出现不均匀受力，部分位置出现受拉应力，是出现裂缝的主要原因。通过对不同施工工序研究，靠近覆盖层侧主洞先行虽然变形相对较大，但衬砌结构和中隔墙受力相对较小且稳定，适于实际施工。　　4)通过计算分析，随着后行洞（左洞）洞身开挖，在偏压围岩压力作用下，安全系数逐渐减小，处治后，最小时为3.03，能满足安全系数要求。　　5)根据隧道安全评估体系，当前安全级别为2A级，属于结构存在较严重破坏，将会危及行人、行车安全，应尽早采取对策措施。
作者：	寇光明
专业：	建筑与土木工程
导师：	沈军辉;杨军
授予学位：	硕士
授予学位单位：	成都理工大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文