某运营线铁路隧道隧底混凝土结构隆起的原因分析及建议

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1、某运营线铁路隧道隧底混凝土结构隆起的原因分析及建议　　【摘要】隧底混凝土结构开裂隆起，结合竣工文件对隧道病害段进行了调查、综合检测、实验室分析及结构受力检算，综合分析了病害的原因，并提出一些隧道设计施工检测及维护建议。　　【关键词】隧底结构隆起；衬砌开裂；受力检算　　1.引言　　隧道运营后，随着时间推移，部分隧道由于各种原因造成隧底混凝土结构开裂隆起及拱墙衬砌开裂，导致线路几何状态难以保持，影响列车运行或造成列车降速运行。隆起后，应及早监测并全面分析原因并加以合理整治，以防对结构及行车的危害进一步加大。　　2.隧道主要情况

2、　　2.1隧道概况　　隧道穿越地段隶典型干旱地区高原剥蚀丘陵地貌，隧址内无控制性大型断裂、褶曲构造，隧址地震动峰值加速度值为0.1g，最冷月平均气温-11.5℃左右。最高时速80Km/h的货运电化铁路单线隧道，采用次重型有碴轨道设计，全隧采用曲墙带仰拱复合式衬砌。　　2.2隧道病害处地质情况　　病害段距离洞口500m以上，病害段里程K10+117～+149，埋深51～63m，病害段在内的K9+981～K10+281为Ⅳ级围岩级地段，贫水区，隧道最大跨附近以上为三叠系上统砂岩，最大跨附近以下为三叠系上统泥岩，具体地质情况如下

3、：　　2.2.1砂质黄土：主要分布于洞身顶部表层，厚度1～3m；　　2.2.2砂岩：青灰-灰白色，节理裂隙发育，泥钙质胶结，中、粗粒（局部含砾）结构，厚层―巨厚层状构造；全、强风化层厚15～20m，Ⅳ，σ0=400kPa；以下弱风化，σ0=500kPa。　　2.2.3泥岩：棕红色，节理裂隙发育，泥质结构，层状构造；具弱膨胀性，蒙脱石含量23.61%，自由膨胀率Fs=36.8%，自由饱和吸水率ωsa=28.4%，膨胀力Pp=270.47Kpa；全、强风化层厚15～25m，Ⅳ，σ0=300kPa；以下弱风化，σ0=400kPa

4、。　　2.2.4地下水主要为砂岩层中赋存的基岩孔隙裂隙水，水质对圬工无腐蚀性。　　2.3主要设计支护参数　　初支全环设置1榀/m的H125型钢钢架，C20喷混凝土厚18cm，二衬及仰拱采用30cm厚的C25混凝土，仰拱填充采用C20混凝土，道心处隧道混凝土结构总厚度152cm。　　2.4施工及变更情况　　施工地质与设计地质情况基本吻合，病害段及其附近未发生变更，亦未发生坍塌塌方等。　　配合施工期间，K10+097处隧底开挖时，未见地下水水且为质硬泥岩。　　3.隧道隆起段病害情况　　3.1纵向裂缝　　通车后6.3～8.6年，

5、病害段衬砌两侧均出现纵向裂缝并向两头有延伸，裂缝位置在最大跨以下1.4m处，裂缝宽度1～3mm，裂缝两侧及附近未见明显错台、次生裂缝及小范围掉块。　　3.2环向裂缝　　衬砌出现环向裂缝2道，间距约10～15m。开裂部位为拱部及两侧边墙，裂缝基本在同一里程断面处，且每道环向裂缝长度为18～19m，最大裂缝宽度1～3.5mm；环向裂缝距离环向施工缝1m以上，裂缝两侧及附近未见明显错台、次生裂缝及小范围掉块。　　3.3隧底隆起　　隧底结构不同程度开裂及隆起，两侧的水沟盖板倾斜约15～20°，隆起段道心附近道砟厚度为12～25cm

6、。　　3.4隧底隆起及衬砌开裂后的工务处理　　纵向裂缝出现及逐渐稍变大后，工务采取的措施为水泥浆涂抹及日常监测；隧底隆起段从轻微直至严重阶段，工务采取的措施为减小碎石道床厚度、适度调整轨道几何尺寸及日常监测，同时列车在该段降速运行。　　4.对隧道的监控量测、调查、检测、物探钻探、有关实验分析及结构检算　　通车后8.6年，为全面分析病害原因，结合竣工文件进行了调查，并布置监控量测、内轮廓检测、钻探取样进行实验室分析及结构受力捡算分析。　　4.1拱墙衬砌观测及内轮廓检测　　由于缺乏相关资料，无法判断病害段的衬砌收敛及沉降的绝对

7、值，只能对现有观测及检测值与理论设计值进行对比分析。　　对比分析结果为，拱墙衬砌稳定无明显收敛及变形，衬砌内轮廓未侵限，持续续监测的2周时间内衬砌收敛及沉降处于稳定状态。监测数据表明，轨面高程高出设计值215mm～354mm。　　4.2地质雷达物探　　对病害段拱顶及两侧边墙进行物探，混凝土厚度满足设计值，混凝土密实，拱顶部分段落存在回填不密实及离析现象。　　4.3钻探　　为探明基底情况，进行钻探，共计10处，钻孔深度为120～160cm，钻探位置为道心及侧沟附近仰拱填充。　　经钻探，混凝土与隧底岩层结合部未见虚砟；隧底混凝

8、土结构总厚度在道心附近为0.35m～0.45m，在水沟附近为0.30m～0.35m；未施工仰拱。　　隧底混凝土结构以下泥岩地层较破碎，且潮湿；经钻探揭示，隧底受扰动地层厚度1.8～2.1m。　　4.4混泥土结构强度检测　　对取出的混凝土芯样，进行混凝土抗压强度检测，衬砌的检测强度为25.6～29.1Mp