軟弱圍巖隧道臺階法施工中拱腳穩定性及其控制技術分析

■廖勝君 ■湖南路橋建設集團有限責任公司，湖南 長沙 410000

軟弱圍巖，涵蓋了偏低強度，巖石固有的裂隙也偏大。在這樣的態勢下，巖土特有的膠結程度不佳，受到區段內的風化干擾，就構成了偏軟的獨特地層。很多區段內，都存留著這種地層，被看成軟弱圍巖。在這種層級的圍巖之上，若要建構隧道，則應預防慣常見到的隧道扭曲，維護應有的運行質量。從現狀看，慣常用到的施工路徑，就是新穎的臺階法。接納了這種管控技術，能縮減變形尺度，提升建造質量。

1 概要的隧道施工

從現狀看，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、某一區段的地鐵隧道。施工時段內，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、分部態勢下的施工辦法。若選取了慣用的臺階法，則施工路徑下，要注意辨識臺階特有的拱腳扭曲。第一種狀態，是拱腳特有的收斂變形，也即水平態勢下的收斂變形;第二種狀態，是拱腳特有的沉降變形，也即豎向態勢下的變形。如上的第一種，是應格外去注重的變形疑難，常常關涉著總體架構下的隧道質量。然而，豎向態勢下的變形，并沒能得到足量重視，對豎向態勢下的拱腳扭曲，也沒能慎重研究。

最近幾年，伴隨經濟的延展，基礎設施原有的建設力度遞增。道路交通這一范疇的設施修建，就被涵蓋在如上的設施以內。偏多的軟弱圍巖，被納入預設的交通網以內。然而，慣用的臺階法，在這一范疇的隧道建造中，也凸顯出偏多弊病。這樣的狀態，讓人們漸漸明晰了豎向變形特有的疑難。這一行業以內的很多學者，都探究了豎向架構下的變形疑難，也獲取了關涉的研究成果，然而，在應用層級內，還存留著偏多的不足。

2 拱腳變形特有的狀態

軟弱圍巖銜接的隧道施工，要顧及到拱腳特有的穩定性。為此，就應考量拱腳特有的變形性質。調研結論表征出:隧道周邊架構下的拱腳變形，會隨同臺階原有的長度遞增，而凸顯出遞增的總傾向。與此同時，這一范疇內的圍巖越軟，測量得來的變形幅度，就帶有越快的遞增速率。然而，也有偏少的這種拱腳，會隨同臺階原有的長度遞增，而凸顯出遞減的總傾向。

為此，歸結出如下規則:若接納了臺階法，對現有的軟弱圍巖，妥善予以施工，那么拱腳潛藏著的扭曲，可分出水平態勢下的收斂變形，以及豎向態勢下的變形。若要有序管控這一變形，則要預設最佳的臺階長度，來限縮拱腳變形。

3 細分出來的沉降根源

(1)擠出效應特有的整體沉降

掌子面特有的擠出效應，造成斷面整體這一范疇的沉降。實踐中，依循圍巖固有的力學特性，把施工路徑下的軟弱圍巖，分出不同層級，也即IV這一層級、V這一層級。在這之中，V這一層級內的圍巖施工，上下銜接的掌子面，帶有明晰的擠出變形態勢。若忽略掉圍巖特有的扭曲狀態，在明晰的縱向擠壓以下，上個斷面銜接的拱頂，會帶有整體下沉這一總傾向。然而，上半個斷面特有的整體下沉，對建構中的隧道而言，會造成偏多范疇的下陷。為此，上臺階這一區段，要保持偏短長度。在施工時段內，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沉降

上臺階銜接的基底，若缺失應有的荷載剛度，也會造成這一區段的支護沉降。施工時段內，要依循設定好的施工指引，在V這一層級內的圍巖施工，更要注重這一側重點。預設了斷面支護，在特有的圍巖架構下，銜接好的支護構架，就會產生朝向下側的位移分量。此外，伴隨挖掘的延展，支護架構原有的圍巖荷載，也會逐漸遞增。支護構架對預設的拱腳圍巖，作用面積偏小。若上臺階特有的拱腳，沒能預設足量的荷載，或既有的剛度偏小，則會產生明晰的拱腳下陷。

(3)接續的施工干擾

下臺階特有的挖掘流程內，上臺階銜接的支護架構，出現短時段內的懸空態勢。在這時，預設的拱腳，將會隨同整體架構的下陷，凸顯出下陷的總傾向。直到完成了預設的下側支護，才能縮減這一懸空態勢。現場測量得來的數值表征出:下臺階挖掘特有的拱腳下沉，帶有明顯的傾向，不應忽視掉。伴隨施工的延展，支護構架既有的荷載，還會遞增，支護構架還將沉陷。對偏軟態勢下的這種圍巖，即便沒能受周邊范疇內的圍巖干擾，形成了可用的支護閉合，也會受到偏長時段的下沉干擾。

(4)選取出來的施工技術

現場范疇內的施工工藝、關聯的建造質量，對拱腳特有的下沉，也帶有偏多干擾。對拱腳特有的下沉，帶有干擾的細化環節，涵蓋了如下層級:掌子面這一范疇的擠出變形、臺階支護構架銜接的腳部支撐、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，下臺階預設的挖掘方式、臺階支護預設的節點質量、閉合態勢下的支護時機，都關涉著拱腳下陷。

4 可用的管控技術

對軟弱圍巖特有的隧道，要提升既有的工藝水準，才能完善設定好的管控體系。依循現有的技術水準、現有的設備條件，可被接納的穩定管控技術，涵蓋了預設鎖腳錨桿、圍巖范疇以內的補強注漿、延展原有的支護范圍、增添臨時架構下的仰拱。

例如:某施工流程以內，查驗了場地固有的圍巖狀態，選取出來的埋深，被設定成一百米。計算流程內，預設了三維架構下的彈塑模型。圍巖運算特有的參數，選取了慣常見到的一般參數。依循場地固有的工況，運算得來隧道變形特有的數值結果。調研數值明晰:延展拱腳的獨特方法，能有效限縮固有的周邊位移，具有明晰的管控實效。在限縮拱腳沉降時，這一新穎方法，會凸顯出最優實效。比對慣用的臺階法，擴大拱腳這一新穎方法，對IV這一層級內的圍巖，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這一層級內的圍巖，原有的拱腳收斂，被限縮了15%;原有的拱腳下陷，被限縮了45%。

運算得來的數值，還能表征出:圍巖銜接的塑性區段，會隨同釋放率的遞增，而凸顯出延展的總傾向。接近預設的極限時，塑性區段這一范疇，就會急劇延展。塑性區段帶有特有的布設規律，基底圍巖特有的破壞態勢，會朝向整體態勢下的失穩，逐漸去過渡。

5 結束語

軟弱圍巖特有的隧道施工，若沒能預設最優的管控技術，就會造成銜接的拱腳，出現水平態勢下的收斂變形，或者豎直態勢下的扭曲。這樣一來，隧道地帶以內的行車，就會存在特有的安全隱患。為化解這一疑難，就應明晰拱腳變形的總特性，解析區段內的變形機制。拱腳現有的穩定性，應被著力提升，以便維護好建造安全

［1］李文江.軟弱圍巖隧道臺階法施工中拱腳穩定性及其控制技術［J］.巖石力學與工程學報，2012(05).

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