軟弱圍巖隧道臺(tái)階法施工中拱腳穩(wěn)定性及其控制技術(shù)分析

■廖勝君 ■湖南路橋建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000

軟弱圍巖，涵蓋了偏低強(qiáng)度，巖石固有的裂隙也偏大。在這樣的態(tài)勢(shì)下，巖土特有的膠結(jié)程度不佳，受到區(qū)段內(nèi)的風(fēng)化干擾，就構(gòu)成了偏軟的獨(dú)特地層。很多區(qū)段內(nèi)，都存留著這種地層，被看成軟弱圍巖。在這種層級(jí)的圍巖之上，若要建構(gòu)隧道，則應(yīng)預(yù)防慣常見到的隧道扭曲，維護(hù)應(yīng)有的運(yùn)行質(zhì)量。從現(xiàn)狀看，慣常用到的施工路徑，就是新穎的臺(tái)階法。接納了這種管控技術(shù)，能縮減變形尺度，提升建造質(zhì)量。

1 概要的隧道施工

從現(xiàn)狀看，隧道施工特有的形式，可分出慣用的鐵路隧道、慣常見到的公路隧道、某一區(qū)段的地鐵隧道。施工時(shí)段內(nèi)，要依循圍巖固有的屬性，選取可用的施工辦法。例如:慣用的全斷面、新穎的CRD、分部態(tài)勢(shì)下的施工辦法。若選取了慣用的臺(tái)階法，則施工路徑下，要注意辨識(shí)臺(tái)階特有的拱腳扭曲。第一種狀態(tài)，是拱腳特有的收斂變形，也即水平態(tài)勢(shì)下的收斂變形;第二種狀態(tài)，是拱腳特有的沉降變形，也即豎向態(tài)勢(shì)下的變形。如上的第一種，是應(yīng)格外去注重的變形疑難，常常關(guān)涉著總體架構(gòu)下的隧道質(zhì)量。然而，豎向態(tài)勢(shì)下的變形，并沒能得到足量重視，對(duì)豎向態(tài)勢(shì)下的拱腳扭曲，也沒能慎重研究。

最近幾年，伴隨經(jīng)濟(jì)的延展，基礎(chǔ)設(shè)施原有的建設(shè)力度遞增。道路交通這一范疇的設(shè)施修建，就被涵蓋在如上的設(shè)施以內(nèi)。偏多的軟弱圍巖，被納入預(yù)設(shè)的交通網(wǎng)以內(nèi)。然而，慣用的臺(tái)階法，在這一范疇的隧道建造中，也凸顯出偏多弊病。這樣的狀態(tài)，讓人們漸漸明晰了豎向變形特有的疑難。這一行業(yè)以內(nèi)的很多學(xué)者，都探究了豎向架構(gòu)下的變形疑難，也獲取了關(guān)涉的研究成果，然而，在應(yīng)用層級(jí)內(nèi)，還存留著偏多的不足。

2 拱腳變形特有的狀態(tài)

軟弱圍巖銜接的隧道施工，要顧及到拱腳特有的穩(wěn)定性。為此，就應(yīng)考量拱腳特有的變形性質(zhì)。調(diào)研結(jié)論表征出:隧道周邊架構(gòu)下的拱腳變形，會(huì)隨同臺(tái)階原有的長(zhǎng)度遞增，而凸顯出遞增的總傾向。與此同時(shí)，這一范疇內(nèi)的圍巖越軟，測(cè)量得來的變形幅度，就帶有越快的遞增速率。然而，也有偏少的這種拱腳，會(huì)隨同臺(tái)階原有的長(zhǎng)度遞增，而凸顯出遞減的總傾向。

為此，歸結(jié)出如下規(guī)則:若接納了臺(tái)階法，對(duì)現(xiàn)有的軟弱圍巖，妥善予以施工，那么拱腳潛藏著的扭曲，可分出水平態(tài)勢(shì)下的收斂變形，以及豎向態(tài)勢(shì)下的變形。若要有序管控這一變形，則要預(yù)設(shè)最佳的臺(tái)階長(zhǎng)度，來限縮拱腳變形。

3 細(xì)分出來的沉降根源

(1)擠出效應(yīng)特有的整體沉降

掌子面特有的擠出效應(yīng)，造成斷面整體這一范疇的沉降。實(shí)踐中，依循圍巖固有的力學(xué)特性，把施工路徑下的軟弱圍巖，分出不同層級(jí)，也即IV這一層級(jí)、V這一層級(jí)。在這之中，V這一層級(jí)內(nèi)的圍巖施工，上下銜接的掌子面，帶有明晰的擠出變形態(tài)勢(shì)。若忽略掉圍巖特有的扭曲狀態(tài)，在明晰的縱向擠壓以下，上個(gè)斷面銜接的拱頂，會(huì)帶有整體下沉這一總傾向。然而，上半個(gè)斷面特有的整體下沉，對(duì)建構(gòu)中的隧道而言，會(huì)造成偏多范疇的下陷。為此，上臺(tái)階這一區(qū)段，要保持偏短長(zhǎng)度。在施工時(shí)段內(nèi)，不要忽視掉掌子面特有的擠壓扭曲，以及斷面特有的整體沉降。

(2)剛度缺失特有的支護(hù)沉降

上臺(tái)階銜接的基底，若缺失應(yīng)有的荷載剛度，也會(huì)造成這一區(qū)段的支護(hù)沉降。施工時(shí)段內(nèi)，要依循設(shè)定好的施工指引，在V這一層級(jí)內(nèi)的圍巖施工，更要注重這一側(cè)重點(diǎn)。預(yù)設(shè)了斷面支護(hù)，在特有的圍巖架構(gòu)下，銜接好的支護(hù)構(gòu)架，就會(huì)產(chǎn)生朝向下側(cè)的位移分量。此外，伴隨挖掘的延展，支護(hù)架構(gòu)原有的圍巖荷載，也會(huì)逐漸遞增。支護(hù)構(gòu)架對(duì)預(yù)設(shè)的拱腳圍巖，作用面積偏小。若上臺(tái)階特有的拱腳，沒能預(yù)設(shè)足量的荷載，或既有的剛度偏小，則會(huì)產(chǎn)生明晰的拱腳下陷。

(3)接續(xù)的施工干擾

下臺(tái)階特有的挖掘流程內(nèi)，上臺(tái)階銜接的支護(hù)架構(gòu)，出現(xiàn)短時(shí)段內(nèi)的懸空態(tài)勢(shì)。在這時(shí)，預(yù)設(shè)的拱腳，將會(huì)隨同整體架構(gòu)的下陷，凸顯出下陷的總傾向。直到完成了預(yù)設(shè)的下側(cè)支護(hù)，才能縮減這一懸空態(tài)勢(shì)?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)量得來的數(shù)值表征出:下臺(tái)階挖掘特有的拱腳下沉，帶有明顯的傾向，不應(yīng)忽視掉。伴隨施工的延展，支護(hù)構(gòu)架既有的荷載，還會(huì)遞增，支護(hù)構(gòu)架還將沉陷。對(duì)偏軟態(tài)勢(shì)下的這種圍巖，即便沒能受周邊范疇內(nèi)的圍巖干擾，形成了可用的支護(hù)閉合，也會(huì)受到偏長(zhǎng)時(shí)段的下沉干擾。

(4)選取出來的施工技術(shù)

現(xiàn)場(chǎng)范疇內(nèi)的施工工藝、關(guān)聯(lián)的建造質(zhì)量，對(duì)拱腳特有的下沉，也帶有偏多干擾。對(duì)拱腳特有的下沉，帶有干擾的細(xì)化環(huán)節(jié)，涵蓋了如下層級(jí):掌子面這一范疇的擠出變形、臺(tái)階支護(hù)構(gòu)架銜接的腳部支撐、鎖腳錨桿這一范疇的施工流程、拱腳部位慣常的積水排除。除此以外，下臺(tái)階預(yù)設(shè)的挖掘方式、臺(tái)階支護(hù)預(yù)設(shè)的節(jié)點(diǎn)質(zhì)量、閉合態(tài)勢(shì)下的支護(hù)時(shí)機(jī)，都關(guān)涉著拱腳下陷。

4 可用的管控技術(shù)

對(duì)軟弱圍巖特有的隧道，要提升既有的工藝水準(zhǔn)，才能完善設(shè)定好的管控體系。依循現(xiàn)有的技術(shù)水準(zhǔn)、現(xiàn)有的設(shè)備條件，可被接納的穩(wěn)定管控技術(shù)，涵蓋了預(yù)設(shè)鎖腳錨桿、圍巖范疇以內(nèi)的補(bǔ)強(qiáng)注漿、延展原有的支護(hù)范圍、增添臨時(shí)架構(gòu)下的仰拱。

例如:某施工流程以內(nèi)，查驗(yàn)了場(chǎng)地固有的圍巖狀態(tài)，選取出來的埋深，被設(shè)定成一百米。計(jì)算流程內(nèi)，預(yù)設(shè)了三維架構(gòu)下的彈塑模型。圍巖運(yùn)算特有的參數(shù)，選取了慣常見到的一般參數(shù)。依循場(chǎng)地固有的工況，運(yùn)算得來隧道變形特有的數(shù)值結(jié)果。調(diào)研數(shù)值明晰:延展拱腳的獨(dú)特方法，能有效限縮固有的周邊位移，具有明晰的管控實(shí)效。在限縮拱腳沉降時(shí)，這一新穎方法，會(huì)凸顯出最優(yōu)實(shí)效。比對(duì)慣用的臺(tái)階法，擴(kuò)大拱腳這一新穎方法，對(duì)IV這一層級(jí)內(nèi)的圍巖，能夠收斂超出11%的比值。施工以后，拱腳原有的沉降，被限縮了72%。V這一層級(jí)內(nèi)的圍巖，原有的拱腳收斂，被限縮了15%;原有的拱腳下陷，被限縮了45%。

運(yùn)算得來的數(shù)值，還能表征出:圍巖銜接的塑性區(qū)段，會(huì)隨同釋放率的遞增，而凸顯出延展的總傾向。接近預(yù)設(shè)的極限時(shí)，塑性區(qū)段這一范疇，就會(huì)急劇延展。塑性區(qū)段帶有特有的布設(shè)規(guī)律，基底圍巖特有的破壞態(tài)勢(shì)，會(huì)朝向整體態(tài)勢(shì)下的失穩(wěn)，逐漸去過渡。

5 結(jié)束語

軟弱圍巖特有的隧道施工，若沒能預(yù)設(shè)最優(yōu)的管控技術(shù)，就會(huì)造成銜接的拱腳，出現(xiàn)水平態(tài)勢(shì)下的收斂變形，或者豎直態(tài)勢(shì)下的扭曲。這樣一來，隧道地帶以內(nèi)的行車，就會(huì)存在特有的安全隱患。為化解這一疑難，就應(yīng)明晰拱腳變形的總特性，解析區(qū)段內(nèi)的變形機(jī)制。拱腳現(xiàn)有的穩(wěn)定性，應(yīng)被著力提升，以便維護(hù)好建造安全

［1］李文江.軟弱圍巖隧道臺(tái)階法施工中拱腳穩(wěn)定性及其控制技術(shù)［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2012(05).

［2］接云明.軟弱圍巖隧道臺(tái)階法施工中拱腳穩(wěn)定性及其控制技術(shù)［J］.黑龍江科技信息，2013(08).