槐树关隧道衬砌病害检测和研究

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1、槐树关隧道衬砌病害检测和研究　　摘要：通过对G108国道陕西境内槐树关隧道衬砌的病害进行检测与计算分析，并根据隧道实际病害情况和治理需求，提出合理的整治措施，以供同类工程参考。关键词：隧道；病害检测；计算分析Abstract:DetectionandanalysisbycalculationofdiseaseonthenationalhighwayG108ShaanxiHuaiShuGuantunnelliningoftunnel,andaccordingtotheactualdiseaseandgovernancerequirements,putforwardreas

2、onableimprovementmeasures,forreferenceofsimilarprojects.Keywords:tunnel;defectdetection;analysis中图分类号：U455.91文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）一、工程概况槐树关隧道是G108国道陕西境的一座二级公路隧道，隧道进口桩号为K1569+830，出口桩号为K1569+960，长130m。隧道按二级公路隧道标准设计，洞身衬砌为曲墙式，双向两车道，隧道净宽8.50米，净高5.0米，隧道路面结构为混凝土路面。隧道进口（K1569+830）隧道出口（K156

3、9+960）8隧道于1994年3月竣工，迄今已建成13年。目前该隧道局部衬砌渗漏水病害较为严重，且衬砌纵横向裂缝分部密集，已在一定程度上影响到隧道内的行车安全。隧道洞内情况如图3、4所示。图3图4二、隧道病害的检测的目的及方法对隧道检测的目的在于查明隧道病害的种类、分布、程度及病因机制，对各隧道的现有安全状况作出综合评价。同时，也为各隧道病害的治理对策提供翔实可靠的数据支持，并病害治理提供依据。病害的检测方法主要是通过现场调查以及混凝土回弹法、隧道激光断面仪、裂缝测宽仪、智能裂缝测深仪、高频地质雷达等多种检测技术方法进行。三、隧道主要病害3.1病害调查内容：3.1.1、

4、渗漏水经调查统计，槐树关隧道渗漏点达到了43处，其中施工缝处开裂渗漏最为严重，有5条纵向裂缝和一条斜裂缝处渗漏严重。3.1.2、施工缝和衬砌开裂经调查，隧道除大部分施工缝开裂严重外，还有4条平均15m长的纵向裂缝，宽度为3mm~4mm。3.1.3、衬砌厚度8根据地质雷达检测结果表明，该隧道衬砌厚度范围在38.5～56.1㎝之间，见下表：槐树关隧道二衬混凝土厚度检测结果计算表3.1.4、衬砌强度通过回弹法对衬砌边墙混凝土强度的检测，发现部分段落衬砌强度最低仅18.3Mpa，总体合格率不到50%，表明隧道混凝土衬砌在一定程度上已存在强度不足的问题。3.2主要病害原因分析：3

5、.2.1、渗漏水原因裂缝渗水多是由衬砌施工质量较差，防水板搭接不紧密，防水板破损及止水带断裂、松动，局部破损等因素共同造成3.2.2、施工缝和衬砌开裂原因衬砌纵向裂缝主要由衬砌施工质量差，水泥水灰比，及二次衬砌施工时机不合适造成，同事与该隧道采用小模板施工衬砌的施工方法有密切关系。3.2.3、衬砌强度不足原因衬砌强度不足与施工时材料配合比、振捣工艺关系密切。另外，检测发现，隧道混凝土衬砌的碳化现象较为严重，碳化范围基本上覆盖隧道全长，碳化深度大多数大于5mm，最高达12.5mm。严重的碳化可能是隧道强度合格率不高的重要原因。8四、隧道衬砌结构的安全性验算4.1计算方法根

6、据《公路隧道设计规范》（JTGD70－2004）中第9.2.1条的规定，深埋隧道中的整体式衬砌、浅埋隧道中的整体或复合式衬砌及明洞衬砌等应采用荷载结构法计算，深埋隧道中复合式衬砌的二次衬砌也可采用荷载结构法计算。荷载结构法的设计原理认为，隧道开挖后地层的作用主要是对衬砌结构产生荷载，衬砌结构应能安全可靠地承受地层压力等荷载的作用。计算时先按地层分类法或由实用公式确定地层压力，然后按弹性地基上结构物的计算方法计算衬砌的内力，并进行结构截面设计。因此，本文采用荷载结构法进行计算，计算采用大型通用有限元计算软件ANSYS进行。4.2原衬砌厚度计算4.2.1计算条件根据现场调查

7、结果，槐树关隧道围岩条件为V级，纵向裂缝发育，渗漏水严重的衬砌主要分布在埋深25m左右段落。因此我们采用荷载结构法对埋深为25m，衬砌厚度为40cm（衬砌实际厚度），围岩条件为V级的隧道衬砌结构进行安全性检算。同时对相同条件下槐树关隧道综合治理的套拱方案（套拱厚30cm）实施后衬砌结构进行了安全性检算。4.2.2计算模型8采用梁单元BEAM3模拟衬砌，采用弹簧单元COMBIN14模拟基底土及边墙围岩与衬砌的相互作用，将弹簧单元设置为只能受压。衬砌共划分单元90个，设置径向弹簧单元90个。衬砌为40cm厚C25素混凝土结构。材料参数为：。围