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【摘 要】公路隧道处于地下层，由于受地质、设计及施工等因素的影响，造成了公路隧道仰拱起拱填充隆起的变形。为施工安全造成了巨大的影响，为之后运营埋下了安全隐患的“炸弹”。本文主要针对公路隧道仰拱填充隆起变形的原因、设计及存在问题进行扼要分析，并提出解决的技术方法等。
【关键词】隧道；仰拱填充；起拱；产生原因；技术方法
近年来，公路隧道频繁发生仰拱起拱的现象，比如湖北省的云岭公路隧道和其他地区的公路隧道在实施过程中均出现了仰拱填充隆起变形的状况，本文主要针对公路隧道变形原因进行检测与分析，并提出相应的解决方案，为以后公路隧道的安全问题提供了保障。
一、公路隧道出现裂缝概况
1. 湖北省的云岭公路隧道布局在一个交界的关境内，总长有2156m，处于山岭间的公路最易发生公路隧道仰拱起拱的现象。湖北云岭的公路隧道的洞身最深埋深度为345m，建筑商运用的埋深一般为210-300m。[1]公路隧道在地质构造方面为褶皱系背斜，会出现断裂，呈45—75°角向北西方面，与断裂不同。断裂程度加深，岩层开始扭曲，岩体会向产生巨大的变化向北西的方向。
2. 近年来，我国大部分地区开始进行新的建设工程。公路隧道发展迅速，施工过程中出现的隧道仰拱起拱及隧道衬砌裂缝等问题日益备受关注。湖北省某一高速公路隧道刚结束施工一年，居然出现13条纵向水平裂缝，据累积共长312.5m，每条裂缝的长度在20—55m，。宽度约为0.15—0.58mm。公路隧道裂缝大部分都处于强化风及全风化砂砾岩等位置，位于V级别。
二、公路隧道仰拱起拱产生的必然性
1. 公路隧道出现仰拱起拱的出现主要是由于圆形物体受力均匀，承受的力相对较大。仰拱起拱是公路隧道结构中重要的组成部分，是整个公路隧道建设结构的基础，能够有效的将公路隧道上面的地层压力转移到地下层，且还能够有效的抵制公路隧道地下层对地上层的反力，属于一种地基梁板，专门承载地上层的荷载压力（荷载分为临时荷载与永久性荷载）。为了保护公路隧道不出现裂缝，仰拱的受力状态相对就比较复杂。观察国内外公路隧道工程的建设发现，由于公路隧道结构的设计形式、施工队施工等原因，出现公路隧道出现裂缝，结构面临坍塌的危险情况，造成多起交通事故的发生。[2]严重的威脅了交通安全。类似的实例并不少见，想要是公路隧道结构坚固稳定，必须进行合理的设计和加强施工队监督，防治偷工减料。公路隧道仰拱的结构呈反向拱形，目的是转移保护地面表层结构的压力。适合公路隧道的内部结构。
2. 湖北省云岭的公路隧道大部分位于山岭之间，为了防止公路隧道断裂，必须根据地形角度出发设计出合理，完善的仰拱起拱结构。一般的仰拱均是钢筋混凝土，初期，仰拱与主洞成环工字钢，采取左右半幅度施工。2006年底，有人发现公路隧道有隆起现象，但并未对其进行重视。直至2008年初发现隧道隆起呈现出不同程度上的变化、且局部出现裂痕时才被作为重点分析。[3]
三、隧道仰拱起拱产生的原因
外力方面 设计方面 施工方面
衬砌围岩的水位较高，压力较大 实际设计与地质条件差别较大，划分不明确，结构强度不足 施工质量差、仰拱起拱填充不牢固，水压力较大
经分析，公路隧道仰拱起拱起拱变形主要是由于：
1. 除了外力方面，设计方面和施工方面等问题，还有土地的因素及高地应力等。首先是地址的原因，建设公路隧道时，被暴露出的围岩属于弱风化及强风化炭质岩，在次级结构面的影响下易破碎。围岩的强度和硬度较低，把力学的特征表现成膨胀性、流变性及可塑性等等。炭质的岩层容易膨胀，遇水变泥，大多数施工地都有丰富的地下，因此，导致岩层结构下沉，仰拱慢慢翘起。
2. 根据实地调查进行综合分析，造成公路隧道仰拱起拱的原因有（1）地质因素。公路隧道开挖暴露出来的围岩属于弱风化或者强风化千层岩，比较破碎。千层岩本身属于软岩层，强度和硬度值都较低，具有膨胀、流动及崩解等特性。因此，千层岩遇水就会化成泥，公路隧道施工现场低下水本就丰富，加上千层岩，以致仰拱的承载力超出基础承载的范围，结构开始下沉，出现仰拱向上翘起的起拱现象。【6】0（2）公路隧道的埋深一般有292m，具有较的铅直地应力。隧道出现断裂和隧道口处以小角度发生相交。且初始应力大小、方向与地质构造具有密切的关系。比如，交叉处出现断裂构造情况就会产生极大的应力，剩余的断裂构造得到解放，岩体发生重新分布等。通过这些可以知道，断裂结构发生之前，水平的地应力是极大的，断裂后的地质应力没有的到完全解放，水平地应力只有一定的量级等。[4]（3）结构设计上的仰拱采取的素混泥土结构，设计之前对地质了解不足，结构中缺乏保护支柱。另外，就是施工影响，施工过程中采取半幅施工，从整体上减退了仰拱的支撑力，从而导致仰拱破坏，出现断裂。等公路隧道开挖之后，应力重新分布，整个过程十分复杂，加上时间比较长的因素，直接导致结构出现暂时稳定的假象，而不被人发觉，长期下来，应力慢慢自动释放，仰拱起拱开始发生变化等。【7】公路隧道工程设计中的围岩类别对比表。
经分析，公路隧道的原工程设计，1类的围岩者占比例36.8%；2类的围岩者占比例45.6%；3类的围岩者占比例53. 3%；1—2类的围岩者占比例22%。那么实际上的开挖情况为如图所述。显而易见，设计过程中针对结构受力、地基的总体承载力等问题的考虑设计，跟实际情况相差太大，尽管在施工的过程中不断的针对设计进行更改，公路隧道内拱的设计仍旧收到了影响，为之后的仰拱起拱状况的出现埋下隐患等。
3.近年来，公路隧道衬砌裂缝状况的产生并不稀奇。公路隧道衬砌裂缝主要是结构受力过度引起的裂缝，是衬砌受力的综合反映状态。衬砌裂缝的部位及性质与衬砌的结构、几何上的尺寸、围岩压力及衬砌的分布、施工技术等具有密不可分的关系。主要原因：（1）公路隧道中的拱、墙施工结束后，未等到混凝土达到规定的强度对拱、强进行拆除。（2）施工过程中应注意，一定要按照先拱后墙的顺序施工，但在开挖的出现马口过长、拱脚处悬浮的时间较长、或者两边墙的封口不严密等，造成仰拱起拱状况产生。（3）施工过程中，衬砌的背后回填不够密实、再者就是没有进行及时压浆。（4）施工过程中衬砌与开挖太过紧密，施工放炮的距离与衬砌太近，药量过多等。（5）衬砌的厚度达不到规定厚度，施工的质量不是很好。（6）衬砌施工中，偏压隧道、洞口的地方，山坡本身具有不稳定性，而且压力过大，减载的措施不完善，加上地质本身的不均匀性，断裂的状况相继出现。
四、公路隧道仰拱起拱防护方案
1.加强监督量测，掌握变形的情况进行讨论分析，根据变形情况制定相应的处理方案，适度的调高仰拱的弧度，并改为钢筋混泥土结构，防治仰拱变形。仰拱混泥土不仅能够分担部分围岩的荷载能力，还具有安全储备作用。【5】 仰拱量测的墙基础必须按照间隔19cm的距离植入58cm长24连接钢筋，这样做可以加强仰拱起拱和整个衬砌的连接度增强。针对仰拱起拱的处理方案：对原有的仰拱进行凿除（也可以进行填充砼来实行）；增加地下层的深度，扩大仰拱的弧度；打设D27中空注浆长460cm左右的锚杆在仰拱两侧的供脚处，纵向保持99cm的间距；打设22MnSi22 砂浆长252cm长的锚杆在仰拱的底部，间距保持在110cm即可；两侧必须打上加强连接筋，并绑扎仰拱钢筋等；此外，进行砼填充即可。
总结
通过对公路隧道及云岭地区的公路隧道仰拱起拱及填充隆起的分析表明，必须加强仰拱整体的荷载能力，为交通运输、交通安全提供方便和保障。
参考文献：
[1]张涛，夏述光，谭显坤等.断裂构造对山区公路隧道选线与施工的影响研究[J].岩土力学，2005，Vol.2，增刊2，275～278.
[2]陈勇。中国地质大学（武汉）工程学院. 两郧断裂带对十漫高速公路隧道围岩稳定性影响[R]. 2003：79-80.
[3]赵占厂.黄土公路隧道结构工程性状研究［D］. 2004：46-47.
[4]吴祥松.高速公路连拱隧道施工时空效应及动态三维反馈分析［D］．2007：659-660.
[5]朱合华，刘学增．仰拱施工工序对隧道变形及结构内力的影响分析［C］.第六次全国岩石力学与工程学术大会论文集. 2000： 675 －678．
[6]中国地质大学（武汉）工程学院.两郧断裂带对十漫高速公路隧道围岩稳定性影响[R].武汉：中国地质大学（武汉），2003：6—7.
[7]同济大学云南元磨高速公路隧道监测组．云南元磨高速公路隧道施工监测报告[R]．上海：同济大学，2000--2003．
【关键词】隧道；仰拱填充；起拱；产生原因；技术方法
近年来，公路隧道频繁发生仰拱起拱的现象，比如湖北省的云岭公路隧道和其他地区的公路隧道在实施过程中均出现了仰拱填充隆起变形的状况，本文主要针对公路隧道变形原因进行检测与分析，并提出相应的解决方案，为以后公路隧道的安全问题提供了保障。
一、公路隧道出现裂缝概况
1. 湖北省的云岭公路隧道布局在一个交界的关境内，总长有2156m，处于山岭间的公路最易发生公路隧道仰拱起拱的现象。湖北云岭的公路隧道的洞身最深埋深度为345m，建筑商运用的埋深一般为210-300m。[1]公路隧道在地质构造方面为褶皱系背斜，会出现断裂，呈45—75°角向北西方面，与断裂不同。断裂程度加深，岩层开始扭曲，岩体会向产生巨大的变化向北西的方向。
2. 近年来，我国大部分地区开始进行新的建设工程。公路隧道发展迅速，施工过程中出现的隧道仰拱起拱及隧道衬砌裂缝等问题日益备受关注。湖北省某一高速公路隧道刚结束施工一年，居然出现13条纵向水平裂缝，据累积共长312.5m，每条裂缝的长度在20—55m，。宽度约为0.15—0.58mm。公路隧道裂缝大部分都处于强化风及全风化砂砾岩等位置，位于V级别。
二、公路隧道仰拱起拱产生的必然性
1. 公路隧道出现仰拱起拱的出现主要是由于圆形物体受力均匀，承受的力相对较大。仰拱起拱是公路隧道结构中重要的组成部分，是整个公路隧道建设结构的基础，能够有效的将公路隧道上面的地层压力转移到地下层，且还能够有效的抵制公路隧道地下层对地上层的反力，属于一种地基梁板，专门承载地上层的荷载压力（荷载分为临时荷载与永久性荷载）。为了保护公路隧道不出现裂缝，仰拱的受力状态相对就比较复杂。观察国内外公路隧道工程的建设发现，由于公路隧道结构的设计形式、施工队施工等原因，出现公路隧道出现裂缝，结构面临坍塌的危险情况，造成多起交通事故的发生。[2]严重的威脅了交通安全。类似的实例并不少见，想要是公路隧道结构坚固稳定，必须进行合理的设计和加强施工队监督，防治偷工减料。公路隧道仰拱的结构呈反向拱形，目的是转移保护地面表层结构的压力。适合公路隧道的内部结构。
2. 湖北省云岭的公路隧道大部分位于山岭之间，为了防止公路隧道断裂，必须根据地形角度出发设计出合理，完善的仰拱起拱结构。一般的仰拱均是钢筋混凝土，初期，仰拱与主洞成环工字钢，采取左右半幅度施工。2006年底，有人发现公路隧道有隆起现象，但并未对其进行重视。直至2008年初发现隧道隆起呈现出不同程度上的变化、且局部出现裂痕时才被作为重点分析。[3]
三、隧道仰拱起拱产生的原因
外力方面 设计方面 施工方面
衬砌围岩的水位较高，压力较大 实际设计与地质条件差别较大，划分不明确，结构强度不足 施工质量差、仰拱起拱填充不牢固，水压力较大
经分析，公路隧道仰拱起拱起拱变形主要是由于：
1. 除了外力方面，设计方面和施工方面等问题，还有土地的因素及高地应力等。首先是地址的原因，建设公路隧道时，被暴露出的围岩属于弱风化及强风化炭质岩，在次级结构面的影响下易破碎。围岩的强度和硬度较低，把力学的特征表现成膨胀性、流变性及可塑性等等。炭质的岩层容易膨胀，遇水变泥，大多数施工地都有丰富的地下，因此，导致岩层结构下沉，仰拱慢慢翘起。
2. 根据实地调查进行综合分析，造成公路隧道仰拱起拱的原因有（1）地质因素。公路隧道开挖暴露出来的围岩属于弱风化或者强风化千层岩，比较破碎。千层岩本身属于软岩层，强度和硬度值都较低，具有膨胀、流动及崩解等特性。因此，千层岩遇水就会化成泥，公路隧道施工现场低下水本就丰富，加上千层岩，以致仰拱的承载力超出基础承载的范围，结构开始下沉，出现仰拱向上翘起的起拱现象。【6】0（2）公路隧道的埋深一般有292m，具有较的铅直地应力。隧道出现断裂和隧道口处以小角度发生相交。且初始应力大小、方向与地质构造具有密切的关系。比如，交叉处出现断裂构造情况就会产生极大的应力，剩余的断裂构造得到解放，岩体发生重新分布等。通过这些可以知道，断裂结构发生之前，水平的地应力是极大的，断裂后的地质应力没有的到完全解放，水平地应力只有一定的量级等。[4]（3）结构设计上的仰拱采取的素混泥土结构，设计之前对地质了解不足，结构中缺乏保护支柱。另外，就是施工影响，施工过程中采取半幅施工，从整体上减退了仰拱的支撑力，从而导致仰拱破坏，出现断裂。等公路隧道开挖之后，应力重新分布，整个过程十分复杂，加上时间比较长的因素，直接导致结构出现暂时稳定的假象，而不被人发觉，长期下来，应力慢慢自动释放，仰拱起拱开始发生变化等。【7】公路隧道工程设计中的围岩类别对比表。
经分析，公路隧道的原工程设计，1类的围岩者占比例36.8%；2类的围岩者占比例45.6%；3类的围岩者占比例53. 3%；1—2类的围岩者占比例22%。那么实际上的开挖情况为如图所述。显而易见，设计过程中针对结构受力、地基的总体承载力等问题的考虑设计，跟实际情况相差太大，尽管在施工的过程中不断的针对设计进行更改，公路隧道内拱的设计仍旧收到了影响，为之后的仰拱起拱状况的出现埋下隐患等。
3.近年来，公路隧道衬砌裂缝状况的产生并不稀奇。公路隧道衬砌裂缝主要是结构受力过度引起的裂缝，是衬砌受力的综合反映状态。衬砌裂缝的部位及性质与衬砌的结构、几何上的尺寸、围岩压力及衬砌的分布、施工技术等具有密不可分的关系。主要原因：（1）公路隧道中的拱、墙施工结束后，未等到混凝土达到规定的强度对拱、强进行拆除。（2）施工过程中应注意，一定要按照先拱后墙的顺序施工，但在开挖的出现马口过长、拱脚处悬浮的时间较长、或者两边墙的封口不严密等，造成仰拱起拱状况产生。（3）施工过程中，衬砌的背后回填不够密实、再者就是没有进行及时压浆。（4）施工过程中衬砌与开挖太过紧密，施工放炮的距离与衬砌太近，药量过多等。（5）衬砌的厚度达不到规定厚度，施工的质量不是很好。（6）衬砌施工中，偏压隧道、洞口的地方，山坡本身具有不稳定性，而且压力过大，减载的措施不完善，加上地质本身的不均匀性，断裂的状况相继出现。
四、公路隧道仰拱起拱防护方案
1.加强监督量测，掌握变形的情况进行讨论分析，根据变形情况制定相应的处理方案，适度的调高仰拱的弧度，并改为钢筋混泥土结构，防治仰拱变形。仰拱混泥土不仅能够分担部分围岩的荷载能力，还具有安全储备作用。【5】 仰拱量测的墙基础必须按照间隔19cm的距离植入58cm长24连接钢筋，这样做可以加强仰拱起拱和整个衬砌的连接度增强。针对仰拱起拱的处理方案：对原有的仰拱进行凿除（也可以进行填充砼来实行）；增加地下层的深度，扩大仰拱的弧度；打设D27中空注浆长460cm左右的锚杆在仰拱两侧的供脚处，纵向保持99cm的间距；打设22MnSi22 砂浆长252cm长的锚杆在仰拱的底部，间距保持在110cm即可；两侧必须打上加强连接筋，并绑扎仰拱钢筋等；此外，进行砼填充即可。
总结
通过对公路隧道及云岭地区的公路隧道仰拱起拱及填充隆起的分析表明，必须加强仰拱整体的荷载能力，为交通运输、交通安全提供方便和保障。
参考文献：
[1]张涛，夏述光，谭显坤等.断裂构造对山区公路隧道选线与施工的影响研究[J].岩土力学，2005，Vol.2，增刊2，275～278.
[2]陈勇。中国地质大学（武汉）工程学院. 两郧断裂带对十漫高速公路隧道围岩稳定性影响[R]. 2003：79-80.
[3]赵占厂.黄土公路隧道结构工程性状研究［D］. 2004：46-47.
[4]吴祥松.高速公路连拱隧道施工时空效应及动态三维反馈分析［D］．2007：659-660.
[5]朱合华，刘学增．仰拱施工工序对隧道变形及结构内力的影响分析［C］.第六次全国岩石力学与工程学术大会论文集. 2000： 675 －678．
[6]中国地质大学（武汉）工程学院.两郧断裂带对十漫高速公路隧道围岩稳定性影响[R].武汉：中国地质大学（武汉），2003：6—7.
[7]同济大学云南元磨高速公路隧道监测组．云南元磨高速公路隧道施工监测报告[R]．上海：同济大学，2000--2003．