深埋隧道軟巖大變形與支護(hù)結(jié)構(gòu)受力監(jiān)測分析

周成嵩，楊鵬飛，張紅東，宋 罡

(1.云南省建設(shè)投資控股集團(tuán)有限公司，云南 昆明 650011；2.中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所巖土力學(xué)與工程國家重點實驗室，湖北 武漢 430071)

0 引言

近年來，大量的工程實踐表明，深埋軟巖隧道開挖過程中引起的地層應(yīng)力會不斷釋放，致使支護(hù)結(jié)構(gòu)嚴(yán)重扭曲變形，甚至出現(xiàn)垮塌、斷裂等破壞現(xiàn)象[1-4]。分析其變形特性并優(yōu)化支護(hù)設(shè)計技術(shù)與方法尤為重要，及時加強(qiáng)支護(hù)對于軟巖隧道安全控制具有重要指導(dǎo)意義，隧道開挖后立即施作支護(hù)結(jié)構(gòu)，一般通過設(shè)置高強(qiáng)度鋼拱架、增大噴射混凝土厚度等加固措施提高支護(hù)結(jié)構(gòu)剛度，是早期“強(qiáng)支硬頂”支護(hù)設(shè)計的體現(xiàn)。深埋軟巖隧道圍巖變形量大，特別是在開挖后的早期變形普遍表現(xiàn)為位移速率加快；工程中大量涌現(xiàn)圍巖富水地段，如設(shè)計或施工不合理極易發(fā)生軟巖大變形甚至塌方，且在隧道埋深較大地段，圍巖受覆蓋層厚度荷載作用影響，巖層應(yīng)力也會增大，開挖方法及支護(hù)類型選擇不當(dāng)，會嚴(yán)重威脅施工安全，影響施工進(jìn)度。因此，對于深埋軟巖隧道，選擇合理的開挖支護(hù)方案，對支護(hù)結(jié)構(gòu)受力特征進(jìn)行深入研究具有十分重要的指導(dǎo)意義。宋桂鋒等[5]根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果分析了云南某公路隧道圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形及受力特征；陳遠(yuǎn)志等[6]對河北省某高速公路隧道圍巖的多項應(yīng)力監(jiān)測成果進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)初支結(jié)構(gòu)與圍巖相互協(xié)同作用下可有效抑制圍巖變形；戴永浩等[7]通過大梁隧道現(xiàn)場監(jiān)測和數(shù)值反演分析，揭示了隧道軟巖大變形規(guī)律，提出控制頂部和底部變形的支護(hù)方案，較好地控制了隧道圍巖的大變形,保障了隧道施工安全；王樹英等[8]針對圍巖流變大變形，調(diào)整支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)，通過支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測分析結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；雷軍等[9]對烏鞘嶺隧道圍巖變形與襯砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行了多項應(yīng)力監(jiān)測，有效反映了圍巖位移與支護(hù)結(jié)構(gòu)受力變化規(guī)律，并初步探討了隧道圍巖擠壓大變形的形成機(jī)制；Bizjak等[10]采用三維收斂測量法對斯洛文尼亞某公路隧道圍巖位移和襯砌應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測，分析NATM施工支護(hù)的穩(wěn)定性；熊安祥等[11]通過監(jiān)測新楊柳灣隧道結(jié)構(gòu)應(yīng)力變化，對其進(jìn)行支護(hù)加固和施工方案優(yōu)化，以確保隧道安全施工；周藝等[12]基于5種方案的支護(hù)參數(shù)優(yōu)化進(jìn)行三維數(shù)值模擬，并與現(xiàn)場監(jiān)測進(jìn)行對比分析，研究隧道施工過程中的安全性與穩(wěn)定性。

在實際施工過程中，由于圍巖壓力變形過大，導(dǎo)致鋼架支撐承載能力不足，造成鋼拱架支撐受壓產(chǎn)生拉伸變形，且變形過大產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)彎曲，甚至出現(xiàn)破壞失穩(wěn)的嚴(yán)重后果。深埋軟巖隧道主要依靠支護(hù)結(jié)構(gòu)和圍巖承受外部荷載壓力，支護(hù)結(jié)構(gòu)如不能充分發(fā)揮作用，會導(dǎo)致圍巖收斂擠壓變形過大，或發(fā)生初支侵限二襯凈空的問題。本文通過現(xiàn)場監(jiān)測，研究深埋軟巖隧道開挖大變形與支護(hù)結(jié)構(gòu)受力特征，可因地制宜地優(yōu)化隧道開挖和圍巖支護(hù)的協(xié)同作用，以更好地保證隧道施工過程中的安全與穩(wěn)定。

1 工程概況

某高速公路位于大理州鶴慶縣、洱源縣、劍川縣和怒江州蘭坪縣境內(nèi)，全長約99km，主線按雙向四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計行車速度為80km/h，路基寬度為25.5m。其中云嶺雪邦山特長隧道穿越云嶺雪邦山—蘭坪縣城東南側(cè)，到達(dá)本工程主線終點，與規(guī)劃的大理—蘭坪高速公路相接。本文以云嶺雪邦山特長隧道為依托。

隧道區(qū)屬構(gòu)造剝蝕中山、高山地形地貌區(qū)。隧道穿越區(qū)海拔高程為2 540.000～4 160.000m ，相對高差1 620m。根據(jù)地質(zhì)調(diào)查揭露結(jié)果，隧道區(qū)范圍內(nèi)主要地層為第四系坡殘積(Qdl+el)層、巖層。

云嶺雪邦山特長隧道出口端掘進(jìn)至K53+290處，隧道埋深約167.5m，原設(shè)計圍巖為IV3級，襯砌類型SF4a，鋼拱架支護(hù)采用I16。實際開挖掌子面揭示圍巖以中風(fēng)化～強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖為主，圍巖結(jié)構(gòu)破碎、較松散，軟弱泥質(zhì)夾層發(fā)育，結(jié)構(gòu)間結(jié)合力差，整體完整性較差，綜合推斷為破碎巖體。掌子面前方富水性一般，開挖會有較多裂隙水滲出，受軟弱夾層及裂隙水影響，綜合判定圍巖自穩(wěn)能力差，易掉塊、滑塌。另外地表為自然沖溝，溝內(nèi)有常流水，流量較大。第三方檢測單位超前地質(zhì)預(yù)報圍巖為V1級。

根據(jù)以上掌子面揭示圍巖狀況，結(jié)合原設(shè)計支護(hù)類型，經(jīng)業(yè)主、設(shè)計、監(jiān)理、施工單位四方代表現(xiàn)場勘察及核對隧道地質(zhì)超前預(yù)報報告，確定原有支護(hù)方案需進(jìn)行變更調(diào)整。調(diào)整后圍巖為V1級，襯砌類型SF5a，鋼拱架采用I18，以加強(qiáng)初期支護(hù)。調(diào)整后支護(hù)設(shè)計方案如圖1所示，原設(shè)計和調(diào)整后設(shè)計參數(shù)對比如表1所示。

圖1 調(diào)整后支護(hù)設(shè)計方案

表1 隧道原支護(hù)設(shè)計和調(diào)整后支護(hù)設(shè)計參數(shù)對比

此時，隧道已開挖地段累積最大沉降量達(dá)218.8mm，最大累積收斂值達(dá)235.9mm；最大單日沉降量達(dá)22.2mm，最大單日收斂值達(dá)22.7mm。累積沉降和收斂大大超過了設(shè)計預(yù)留變形量15cm。隧道開挖過程中出現(xiàn)不同程度的軟巖大變形、初支表面開裂或脫落(鋼拱架外露)、鋼拱架被擠壓嚴(yán)重扭曲變形等現(xiàn)象(見圖2)，發(fā)生冒頂坍塌或突泥涌水等災(zāi)害。

圖2 隧道掌子面圍巖與初期支護(hù)危害

由于將原有支護(hù)方案調(diào)整為SF5a襯砌支護(hù)加強(qiáng)后的圍巖變形仍較大，初期支護(hù)的強(qiáng)度和剛度遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了實際工程需求，設(shè)計預(yù)留變形量完全得不到有效控制。因此，需重新加固巖體，給隧道施工造成較大困難。

2 軟巖大變形監(jiān)測及分析

2.1 監(jiān)測斷面布置方案

云嶺雪邦山隧道沉降收斂變形監(jiān)測斷面測點布置如圖3所示。選擇在隧道出口端右幅掌子面K53+290處布置1個監(jiān)測斷面，該斷面至少布置1個拱頂沉降測點A，3條洞周水平收斂測線BC，DE，F(xiàn)G。隧道開挖主要存在洞內(nèi)水平收斂變形，因此將B，C，D，E，F(xiàn)，G各收斂測點分別設(shè)置在上導(dǎo)拱肩、中導(dǎo)拱腰及下導(dǎo)拱腳處。采用全站儀進(jìn)行三維非接觸式觀測。

圖3 沉降收斂變形監(jiān)測斷面測點布置

2.2 監(jiān)測結(jié)果及分析

K53+290斷面洞周沉降與收斂歷時變化曲線如圖4所示。沉降負(fù)值表示拱頂下沉，收斂負(fù)值表示向洞內(nèi)收斂。

圖4 K53+290斷面洞周沉降與收斂歷時變化曲線

由圖4可知，在較短的26d監(jiān)測周期內(nèi)，隧道圍巖變形大致可劃分為3個階段，初期0～5d為急劇變形期,中間階段6～15d為快速變形期，后期16～25d為緩慢變形期。隧道開挖過程中，前期5d內(nèi)BC，DE和FG測線累積收斂值分別為99.2，100.6，90.4mm,拱頂測點A累積沉降值為96.1mm；BC，DE和FG測線平均收斂速率分別為16.5，16.8，15.1mm/d，拱頂測點A平均沉降速率為16mm/d。分析認(rèn)為該段時間內(nèi)圍巖急劇變形，單日變形量較大，受隧道開挖影響，圍巖支護(hù)后受力狀態(tài)調(diào)整仍在進(jìn)行，導(dǎo)致圍巖變形最明顯。

之后隧道變形速率較初期明顯加快，6～15d期間BC，DE和FG測線平均收斂速率分別為21.5，21.9，21.0mm/d；拱頂測點A平均沉降速率為20.4mm/d；15d時觀測得到測線BC，DE和FG累積收斂值分別為215.1，218.7，210.1mm，拱頂測點A累積沉降值為203.9mm。該段時間內(nèi)由于隧道開挖圍巖松散破碎，地層應(yīng)力在不斷釋放，圍巖處于加速變形狀態(tài)，位移平均速率明顯增大，單次變形量也有較明顯的波動變化，說明整體圍巖的變形調(diào)整并不是一個線性發(fā)展過程，圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)相互作用需經(jīng)歷多次調(diào)整。

16～25d期間，BC，DE和FG測線平均收斂速率分別為21.1，21.4，20.9mm/d，拱頂測點A平均沉降速率為19.9mm/d；25d時觀測得到測線BC，DE和FG累積收斂值分別為231.8，235.9，229.6mm；拱頂測點A累積沉降值為218.8mm。分析可知該段時間內(nèi)圍巖變形速率與中間階段基本相同，且總體上隧道變形趨于穩(wěn)定，說明圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部調(diào)整已基本完成，但累積變形仍超過預(yù)留變形量，設(shè)計調(diào)整SF5a襯砌支護(hù)下隧道變形仍得不到有效控制。

3 支護(hù)結(jié)構(gòu)受力監(jiān)測及分析

3.1 監(jiān)測方案設(shè)計

為確保云嶺雪邦山隧道開挖過程中的安全與穩(wěn)定，并為高地應(yīng)力富水軟巖隧道的研究與設(shè)計提供可靠依據(jù)，在隧道出口端右幅K53+211布置1個監(jiān)測斷面，該處支護(hù)方案調(diào)整后圍巖等級為V2級，襯砌類型SF5c，采用I20a型鋼拱架加強(qiáng)初期支護(hù)。該斷面處分別沿左拱腰測點B、拱頂測點A和右拱腰測點C，以同步A，B，C測點位置布設(shè)初期支護(hù)圍巖接觸壓力和鋼拱架受力各3個監(jiān)測點共6支監(jiān)測元件，二襯混凝土三向應(yīng)力3組監(jiān)測點共9支監(jiān)測元件，如圖5所示。

圖5 K53+211斷面圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)受力監(jiān)測點布置

圍巖接觸壓力監(jiān)測的土壓力計安裝布設(shè)一般選取現(xiàn)場立架工序時段，安置時注意土壓力計的感應(yīng)受壓面應(yīng)面向圍巖，為使土壓力計受力均勻且量測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，可將土壓力計固定在豎立鋼架的頂端外表面與鋼筋網(wǎng)片間的夾縫中，待后續(xù)噴漿時，務(wù)必將土壓力計測點處完全噴實，以達(dá)到與巖體緊密貼合的充分飽和狀態(tài)。土壓力計量測電纜引線沿拱部鋼筋網(wǎng)片分段綁扎固定順引而下，但引線綁扎時不宜過緊，以防止混凝土收縮拉斷引線。此外，為保護(hù)外露電纜引線不被施工破壞及滿足長期觀測的需要，設(shè)置藏線管或用土工布包裹保護(hù)引線。鋼拱架受力監(jiān)測的表面應(yīng)變計安裝布設(shè)采用電焊焊接固定在工字鋼內(nèi)槽表面處。振弦式土壓力計和安裝型表面應(yīng)變計如圖6所示。

圖6 振弦式土壓力計和安裝型表面應(yīng)變計

二襯混凝土三向應(yīng)變計按預(yù)定的方向綁扎在鋼筋網(wǎng)上，將電纜順著鋼筋網(wǎng)牽引到指定位置上。進(jìn)行混凝土振搗時要保證振搗棒遠(yuǎn)離傳感器和電纜。從理論上講，為得到有效數(shù)據(jù)，在1.5倍儀器長度的有效半徑內(nèi)，鋼筋直徑不能大于傳感器長度的1/5。對于安裝兩向或三向應(yīng)變計時應(yīng)使用應(yīng)變計安裝支架，如圖7所示。

圖7 振弦式三向應(yīng)變計固定和支架

該監(jiān)測斷面初支圍巖接觸壓力、鋼拱架受力及二襯混凝土三向應(yīng)力均采用振弦式頻率讀數(shù)儀SL-406進(jìn)行頻率數(shù)據(jù)量測，換算過程如下：

F=K(f2-f02)

(1)

Δε=G(LU1-LU0)

(2)

P=K(f02-f2)

(3)

式中：F為所測圍巖接觸壓力(MPa)；K為監(jiān)測元件標(biāo)定系數(shù)(MPa/Hz2)；f為當(dāng)前實測頻率讀數(shù)(Hz)；f0為儀器初始頻率讀數(shù)(Hz)；Δε為所測鋼拱架微應(yīng)變(με)；G為監(jiān)測元件標(biāo)定系數(shù)(με/LU)；LU1為當(dāng)前實測頻率讀數(shù)；LU0為儀器初始頻率讀數(shù)；P為所測混凝土壓應(yīng)變(με)。

監(jiān)測頻率如表2所示。對出現(xiàn)不良地質(zhì)條件或異常情況時，應(yīng)適當(dāng)加密觀測頻率。

表2 監(jiān)測頻率

3.2 支護(hù)結(jié)構(gòu)受力結(jié)果及特征分析

3.2.1圍巖與初期支護(hù)間接觸壓力響應(yīng)

出口端右幅K53+211斷面圍巖接觸壓力變化曲線如圖8所示。圍巖與初期支護(hù)間接觸為正值受壓狀態(tài)。

圖8 K53+211斷面圍巖接觸壓力變化曲線

由圖8可知，上導(dǎo)左拱腰初支結(jié)構(gòu)內(nèi)部圍巖壓力最大，值為1.31MPa，出現(xiàn)在2022年1月12 日—1月17日。

監(jiān)測數(shù)據(jù)反映監(jiān)測前期該處受隧道開挖和埋深(223.8m)影響，地層高應(yīng)力釋放相對較快，圍巖承受外部荷載較明顯，壓力值在緩慢爬升；自2021年12月27日該斷面仰拱閉合成環(huán)后，圍巖壓應(yīng)力釋放相對較緩慢，至2022年2月17日壓力值為1.2 MPa，各測點壓力變化同時期內(nèi)基本保持較穩(wěn)定狀態(tài)。從總體上看，整體圍巖壓力變化普遍較小，局部位置較大，該斷面各測點發(fā)展規(guī)律大致相同，且?guī)r體壓應(yīng)力分布相對較均勻，變化過程中無較大波動，這與該工區(qū)項目部監(jiān)控量測的圍巖變形發(fā)展規(guī)律情況一致。該處按調(diào)整后I20a型鋼拱架加強(qiáng)支護(hù)后，說明隧道開挖過程中圍巖接觸壓力對初支結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響不大。

3.2.2鋼拱架支撐受力響應(yīng)

出口端右幅K53+211斷面鋼拱架受力變化曲線如圖9所示，鋼拱架應(yīng)變負(fù)值表示鋼支撐受力處于拉應(yīng)變狀態(tài)。

圖9 K53+211斷面鋼拱架受力變化曲線

由圖9可知，初支結(jié)構(gòu)內(nèi)部鋼拱架受拉變形最大值達(dá)-1 034με，出現(xiàn)在2022年2月17日上導(dǎo)右拱腰處；其次上導(dǎo)拱頂處鋼拱架拉應(yīng)變最大值為-904.6με，出現(xiàn)在2022年2月17日。

數(shù)據(jù)變化反映監(jiān)測過程中該處受隧道開挖和埋深影響，在地層高應(yīng)力釋放作用下，隨著圍巖壓力逐漸增大，同時期內(nèi)鋼拱架拉伸變形也在增大；自2022年2月4日該斷面仰拱閉合成環(huán)后，巖層地應(yīng)力釋放極緩慢，之后鋼支撐受力趨于穩(wěn)定時間相對較長，直至2022年2月17日各測點受力變化過程相對較均勻，同時期內(nèi)基本保持較穩(wěn)定狀態(tài)。從總體上看，鋼拱架整體受拉變形普遍較大，該斷面各測點變化規(guī)律基本相似，變化過程中無較大波動，這與該工區(qū)項目部監(jiān)控量測的圍巖大變形發(fā)展規(guī)律情況相一致。該處按調(diào)整后I20a型鋼拱架加強(qiáng)支護(hù)后，隧道開挖過程中鋼支撐受拉變形仍較大，對初支結(jié)構(gòu)受力屈服強(qiáng)度會造成一定程度的影響。說明該處在襯砌類型調(diào)整到SF5c，采用I20a型鋼拱架支護(hù)，按V2級圍巖段施工的情況下，從較長時間的穩(wěn)定性分析，總體評價對初期支護(hù)有效加固設(shè)計是可行的。但鑒于鋼拱架受拉變形較大，鋼支撐結(jié)構(gòu)受力強(qiáng)度整體較弱，從長期安全與穩(wěn)定考慮，建議局部地段初次襯砌可適當(dāng)調(diào)整到I22的鋼拱架加強(qiáng)初期支護(hù)。

3.2.3混凝土襯砌內(nèi)力響應(yīng)

出口右幅K53+214斷面混凝土襯砌內(nèi)力變化曲線如圖10所示，二襯混凝土應(yīng)變正值表示混凝土襯砌受壓。

圖10 K53+214斷面混凝土襯砌內(nèi)力變化曲線

由圖10可知,二襯混凝土襯砌內(nèi)力三向應(yīng)變中最大值為131.0με，且處于受壓狀態(tài)，出現(xiàn)在2022年1月28日上導(dǎo)拱頂徑向位置上；其次是上導(dǎo)拱頂環(huán)向處混凝土壓應(yīng)變最大值為85.2με，出現(xiàn)在2022年2月17日；而上導(dǎo)拱頂縱向處混凝土壓應(yīng)變則最小。

該處各方向監(jiān)測數(shù)據(jù)均反映二襯混凝土均處于受壓狀態(tài)，應(yīng)變值普遍較小且受力相對較均勻，發(fā)展規(guī)律較一致，同時期內(nèi)整體變化過程基本平穩(wěn)，監(jiān)測初期僅出現(xiàn)短暫波動，表明二襯結(jié)構(gòu)受壓作用影響不明顯，與初支間相互作用進(jìn)行自我調(diào)整結(jié)合較好；個別方向的壓應(yīng)變在緩慢減小，逐漸轉(zhuǎn)變拉應(yīng)變狀態(tài)。說明內(nèi)部混凝土內(nèi)部整體上已達(dá)到基本飽和，發(fā)揮了一定的二襯支護(hù)作用。

4 軟巖大變形與支護(hù)結(jié)構(gòu)受力相關(guān)分析

根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果分析，隧道開挖后圍巖變形和結(jié)構(gòu)應(yīng)力隨時間變化均明顯較大，其遞進(jìn)關(guān)聯(lián)性表明：初期支護(hù)圍巖壓力越大，隧道沉降和收斂變形就越大，鋼拱架支撐受力越大，對應(yīng)受拉變形也越大?，F(xiàn)有支護(hù)對策和支護(hù)效果已不能滿足圍巖穩(wěn)定性要求。根據(jù)新奧法施工力學(xué)原理，初期支護(hù)設(shè)計允許隧道有一定變形，因隧道埋深大釋放圍巖荷載較快，勢必會導(dǎo)致初期變形速率加快。由于圍巖出現(xiàn)較大變形，原有方案設(shè)計預(yù)留的變形量及采用的I18型鋼拱架支護(hù)受力性能均明顯不夠。因此，為避免軟巖大變形造成初支侵限二襯，出現(xiàn)壓力過大的危害，適當(dāng)加大預(yù)留變形量或調(diào)整襯砌類型十分必要。

現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果表明，隧道整體圍巖大變形以拱部和底部最顯著。其中針對頂部變形，采用超前小導(dǎo)管壓力注漿以改善圍巖質(zhì)量，提高承載能力。因此，在設(shè)計調(diào)整SF5c后采用φ42注漿小導(dǎo)管，在拱部120°范圍內(nèi)雙液注漿，注漿壓力為0.8MPa，長4m，縱向搭接長度≥1m，每3榀施作一環(huán)，外插角為5°～10°，環(huán)向間距40cm，以小鋼管和鋼架相配合，穿過工字鋼腹部。對于底部變形，采用仰拱支護(hù)和注漿回填，同時施作鎖腳長錨桿和仰拱封閉來控制底部上抬變形。仰拱支護(hù)設(shè)計調(diào)整為隧道兩側(cè)采用各4根φ89鎖腳鋼管注漿加固，長6m；仰拱封閉采用開挖和初期支護(hù)3～5m一個循環(huán)及時封閉成環(huán)，進(jìn)行仰拱鋼筋綁扎、立模、混凝土墊層和填充混凝土分層澆筑。

由此可看出，原有的鋼拱架支撐能力已不能滿足實際承載需求，因此，須調(diào)整采用支護(hù)強(qiáng)度更好的I20a型鋼拱架加強(qiáng)支護(hù)，以縮小縱向間距，建議鋼拱架間最好以型鋼連接，進(jìn)一步提升鋼拱架整體變形的抗屈服能力。

通過對不同襯砌類型支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行對比分析，采用調(diào)整后的I20a型鋼拱架支護(hù)方案相對較可靠，圍巖變形得到有效控制，支護(hù)結(jié)構(gòu)受力發(fā)揮了一定作用，襯砌表面開裂、脫落，鋼拱架扭曲損壞也明顯少見，避免了類似現(xiàn)象的再次發(fā)生，以確保高應(yīng)力富水軟巖隧道施工安全順利通過，提升施工效率，加快施工進(jìn)度。特別是在二襯施工后，二襯混凝土整體受壓應(yīng)力越小，支護(hù)強(qiáng)度就越高，三向混凝土應(yīng)力基本達(dá)到飽和，隧道整體穩(wěn)定性良好，充分說明調(diào)整后支護(hù)設(shè)計變更及時，合理有效。

5 結(jié)語

為研究深埋軟巖隧道開挖和支護(hù)過程中軟巖大變形及支護(hù)結(jié)構(gòu)受力相互影響的對應(yīng)關(guān)系，依托云嶺雪邦山隧道開展現(xiàn)場監(jiān)測，著重從施工過程中監(jiān)測斷面沉降和收斂大變形影響的角度分析設(shè)計調(diào)整后的支護(hù)結(jié)構(gòu)受力，結(jié)合勘察資料和現(xiàn)場調(diào)查，對隧道圍巖的安全性與穩(wěn)定性進(jìn)行評價，得到初步的加固措施建議。

1)通過現(xiàn)場調(diào)查，結(jié)合深埋軟巖隧道變形特征分析，隧道大變形主要是由于深埋荷載作用下軟弱圍巖超過其屈服強(qiáng)度，從而產(chǎn)生圍巖塑性變形，巖層間相互擠壓作用引起的，再加上云嶺雪邦山隧道圍巖巖性以強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖為主，在富水作用下會發(fā)生軟化，從而進(jìn)一步降低軟巖的屈服強(qiáng)度。

2)隧道開挖后的圍巖變形、破壞和地層應(yīng)力分布等變化，主要受隧道埋深和圍巖巖性影響，其中軟巖強(qiáng)度對開挖后隧道的穩(wěn)定性影響更大。從監(jiān)測斷面沉降收斂變形速率來看，隧道開挖后地層應(yīng)力會重新分布，監(jiān)測初期圍巖急劇變形，速率明顯加快，中后期的位移平均速率逐漸趨緩。

3)初支結(jié)構(gòu)受力情況表明，圍巖與初期支護(hù)間的接觸壓力越大，圍巖變形就越大，鋼拱架受拉變形也隨之越大，鋼支撐受力屈服強(qiáng)度就會明顯減弱；而二襯混凝土受壓越小，支護(hù)強(qiáng)度就越高，應(yīng)力分布相對較均勻，二襯支護(hù)效果較好。

4)建議措施為：①為確保深埋軟巖隧道的長期安全穩(wěn)定性和加固范圍，及時跟蹤監(jiān)測，特別針對軟巖變形大、初期支護(hù)強(qiáng)度明顯不足的地段，可適當(dāng)對設(shè)計參數(shù)進(jìn)行變更調(diào)整，為有效加固設(shè)計提供可靠依據(jù)；②鑒于軟巖隧道多埋深大，建議采取重降水、適注漿、短進(jìn)尺、弱爆破、快掘進(jìn)、強(qiáng)支護(hù)、早成環(huán)、勤量測的措施，特殊地段進(jìn)尺30cm就支護(hù)一次，有效保障施工安全；③充分運用相應(yīng)的輔助加強(qiáng)措施，如深孔錨桿、早高強(qiáng)噴混凝土、注漿及鎖腳鋼管等，綜合應(yīng)用以切實強(qiáng)化初期支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度，進(jìn)而形成整體支護(hù)體系，共同抵制軟巖大變形的發(fā)展。