l工程建设与设计 lConstruction&DesignForProject
隧 道 衬 砌 裂 缝 处 治 技 术 及 其 评 价
Treatment Technology and Evaluation of Tunnel Lining Cracks
冯 陈楷
(四川公路桥梁建设集团有限公司，成都 610041)
FENGChen-kai
(SichuanRoad&Bridge(Group)Co．Ltd．，Chengdu 610041，China)
【摘 要】以八一隧道、向阳隧道为依托，提出了高强W钢带+锚杆组合支撑拱加固旧衬砌、裂缝嵌补等处治技术，通过
数值模拟表明，这几种裂缝处治技术均能改善裂缝的受力状况，提高隧道结构安全系数，增大拱顶竖向位移容许值，能达
到增强结构安全性的目的，可为类似隧道裂缝加固工程提供借鉴经验。
[Abstract]Based on the Army Day Tunnel and the Xiangyang tunnel，this paper puts forward the treatment techniques of
reinforcing the old lining and crack inserting with the high s~ength W steel belt+bolt combined suppo~arch，through numedcal
simulation，itisshownthatthesecracktreatmenttechniquescanimprovethestressconditionofthecrack，irnprovethe safetyfactorof
the tunnel structure，increase the allowable value ofthe vertical displacement ofthe vault，and achieve the purpose ofenhancing the
safetyofthestructure，whichcanprovidereferenceexperienceforthesimilartunnelcrockreinforcementproject．
【关键词】隧道衬砌；数值模拟；强度折减法
【Keywords】tunnel lining；numerical simulation；strengthreduction
【中图分类号】u455．4 【文献标志码】B 【文章编号】1007．9467(2018)02．0124．03
[DOt]10．13616／j．cnki．gcjsysj．2018．02．032
1 引 言
城市隧道 由于地质、设计、施工等原因，会出现一系列病
害 ，其中，最常见的是隧道衬砌裂缝。隧道衬砌产生裂缝严重
影响结构稳定性，降低了结构的安全}生，并由其引起的附加病
害如衬砌裂缝渗漏水、衬砌腐蚀等严重影响了隧道的运营安
全。文章依托八一隧道、向阳隧道，通过大型有限元计算软件
ANSYS建立有限元模型对出现裂缝衬砌结构及处治技术进
行模拟，并对处治效果进行评价。
2 工 程 概 况
向阳隧道全长 564．75m，净宽 8．5m，净高 5．5m，侧墙高
3．0m。衬砌断面形状为直墙等截面半圆拱，其拱圈内缘半径为
4．50m，矢跨比为0．5。八一隧道轴线基本平行于向阳隧道轴
【作者简介】冯陈楷(1984～)，男，四川成都人，工程师，从事工程管
理研究。
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线 ，隧道的最小间距>7m，埋深约 1．5～42．5m，隧道全长
568．63m，净宽 11．0m，净高 6．85m，侧墙高4．7m。采用直墙变截
面拱 ，其变截面拱圈半径为 6．875m，矢跨比约为 0．25，洞身局
部采用挂网、喷锚支护。
3 隧 道 衬 砌 裂 缝 处 治 技 术
根据八一隧道和向阳隧道的检测报告 ，隧道拱中主要发
现了两条隧道的开裂和材料的劣化 ，因此，对衬砌的裂缝处理
集中在隧道拱上 ，同时，也要处治对结构安全有影响的侧墙的
纵向、斜向裂缝。针对八一隧道、向阳隧道衬砌裂损情况采用
以下处治措施：
1)高强 w钢带+注浆锚杆组合支撑拱加固原衬砌结构
该方法是采用高强 w 钢带代替原来的工字钢或旧钢轨
等型钢支撑 ，结合组合注浆锚杆加固旧衬砌结构的方法，由于
w 型钢带安装在旧衬砌混凝土上，安装定位简单可靠，混凝土
表面粘贴良好，充分发挥了加固功能，使用效果良好[1】。
2)裂缝嵌补
裂缝嵌补是指在衬砌裂缝中填充嵌补材料、修复裂缝 ，恢
复原有衬砌的完整性 ，提高其承载能力。该方法适用于原有衬
砌混凝一-的使用，隧道衬砌裂缝少 ，大部分是环向裂缝，这些
裂缝都已停止发展。施工时应遵先环向后纵向的原则，长裂纹
要分段处理，裂缝密度大的剖面，琵逐条处理。
3)套拱加固
根据隧道衬砌各段开裂、混凝土劣化的情况不问，分别采
用钢筋混凝土套拱与 “高强 w钢带+注浆锚杆组 吏撑拱”
组成复合衬砌，以增加隧道衬湖结构承载力并达到结构安全
使用的要求 。
4 隧 道 衬 砌 裂 缝 处 治 效 果 评 价
4．1 有 限元 计算 参数 及模 型
模型材料参数 ：根据设计 资料，八⋯隧道衬砌丰婴为 C l 5
混凝土涪B分为 C20混凝土，向阳隧道的衬砌为 C15混凝上．．
处治方案中 w 钢带与套拱的汁算参数采用 “代换刚度法”将
其弹性模链折算到混凝土套拱中去 ，而对于钢筋混凝士套拱
中的钢筋的作用采用适当提高混凝土弹 H-：模量来实现 。选用
自重应力场为初始应力场 ，剖岩采用理想弹塑性本构关系，
D—P屈服准~1](Drucke—Prager) ．
选用的模拟单元类型为： 岩与模筑衬砌均采片】平面 4
节点实体线性单 (plane42)；喷混凝土采用粱单元(Beam3)；
锚杆采用 2节点平面等参杆单元(1ink1)。裂缝模拟：模拟裂缝
深度为 20cm，并在此基础上进行加固模
隧道衬砌裂缝处治技术及其评价（论文）.pdf
