淺析應(yīng)力軟巖隧道施工監(jiān)測(cè)及支護(hù)對(duì)策

周希濤 唐紹武 陳杰華

摘 ? ?要：隨著我國(guó)隧道工程施工逐漸開展，本文通過對(duì)木寨嶺隧道嶺脊段隧道應(yīng)力軟巖隧道施工監(jiān)測(cè)及支護(hù)對(duì)策進(jìn)行分析，將隧道施工監(jiān)測(cè)及支護(hù)的作用性、影響性進(jìn)行重點(diǎn)闡述，并提出相關(guān)優(yōu)化對(duì)策，為其進(jìn)一步工作開展提供相關(guān)參考。

關(guān)鍵詞：應(yīng)力軟巖隧道;施工監(jiān)測(cè);支護(hù)施工

中圖分類號(hào)：U455.7 ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1004-7344（2019）03-0132-02

前 言

施工監(jiān)測(cè)與支護(hù)技術(shù)對(duì)高地應(yīng)力軟巖隧道施工起到極為重要的影響作用。本文以蘭渝鐵路LYS-3標(biāo)木寨嶺隧道為實(shí)際案例對(duì)其進(jìn)行針對(duì)性分析，將施工監(jiān)測(cè)及支護(hù)流程的實(shí)質(zhì)性、方法性進(jìn)行重點(diǎn)闡述，為我國(guó)隧道工程施工的順利開展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1 ?軟巖隧道施工監(jiān)測(cè)概述

隨著我國(guó)隧道工程施工開展日益規(guī)模性，軟巖隧道施工逐漸增多。軟巖隧道主要是指該隧道內(nèi)部巖石強(qiáng)度低，穩(wěn)定性差，在實(shí)際開挖施工中經(jīng)常容易受到外部及內(nèi)部因素造成坍塌等危險(xiǎn)現(xiàn)象發(fā)生。隨著我國(guó)隧道工程施工逐漸向山區(qū)及偏遠(yuǎn)地區(qū)開展，軟巖隧道施工逐漸成為當(dāng)下重點(diǎn)施工環(huán)節(jié)，在進(jìn)行軟巖隧道施工時(shí)，對(duì)其進(jìn)行施工監(jiān)測(cè)尤為重要。軟巖隧道施工監(jiān)測(cè)主要是指對(duì)其軟巖結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，將其巖石巖質(zhì)與結(jié)構(gòu)進(jìn)行更為科學(xué)、合理的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)，為現(xiàn)場(chǎng)施工作指導(dǎo)。軟巖隧道施工監(jiān)測(cè)具有以下特點(diǎn)：①具有時(shí)效性，時(shí)效性是軟巖隧道施工監(jiān)測(cè)的重要前提基礎(chǔ)，時(shí)效性主要是指在對(duì)軟巖隧道進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)一定要對(duì)其一手信息進(jìn)行了解掌握，保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)效性。②具有精準(zhǔn)性，精準(zhǔn)性是指在進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)時(shí)一定要保證其監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，并將其誤差性降至最低。③具有結(jié)合性，結(jié)合性是指在進(jìn)行軟巖隧道監(jiān)測(cè)時(shí)一定要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)際情況對(duì)其進(jìn)行針對(duì)性融合，不能單一片面的對(duì)其監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行估計(jì)預(yù)判[1]。

2 ?軟巖隧道監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)

通過筆者在對(duì)木寨嶺隧道嶺脊段的實(shí)際施工經(jīng)歷，嶺脊段受擠壓變形較大，對(duì)隧道施工安全影響較大。采取控變形措施對(duì)高地應(yīng)力軟巖隧道尤為重要，針對(duì)嶺脊核心段實(shí)際情況，提出以下監(jiān)控量測(cè)方法：

2.1 ?對(duì)嶺脊段施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行地應(yīng)力測(cè)試設(shè)計(jì)

針對(duì)木寨嶺隧道施工現(xiàn)場(chǎng)地應(yīng)力測(cè)試設(shè)計(jì)主要采用水壓致裂法，在對(duì)其進(jìn)行布置斜向上孔時(shí)一定要與垂直孔相關(guān)聯(lián)，其孔深通常設(shè)置為60m，孔深必須以隧洞最大開挖直徑的5.2倍。斜向上孔必須配置在隧道右洞部位。同時(shí)，在進(jìn)行地應(yīng)力測(cè)試設(shè)計(jì)中一定要對(duì)其軟巖隧道實(shí)際情況進(jìn)行結(jié)合，將該設(shè)計(jì)的原理性與作用性充分發(fā)揮出來[2～3]。

2.2 ?對(duì)嶺脊段施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行隧洞收斂變形監(jiān)測(cè)

隧洞收斂變形監(jiān)測(cè)是隧道施工監(jiān)測(cè)重要組成部分，收斂變形監(jiān)測(cè)主要通過布置測(cè)點(diǎn)形式對(duì)去進(jìn)行整體監(jiān)測(cè)布局，通常為4各監(jiān)測(cè)點(diǎn)，具體布置如圖1所示。

另外，監(jiān)測(cè)技術(shù)人員必須不定時(shí)對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并采用激光斷面儀進(jìn)行考量監(jiān)測(cè)[4]。

2.3 ?對(duì)嶺脊段施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行圍巖接觸應(yīng)力、結(jié)構(gòu)應(yīng)力測(cè)試

在進(jìn)行圍巖接觸應(yīng)力、結(jié)構(gòu)應(yīng)力測(cè)試時(shí)應(yīng)該對(duì)其拱頂、拱腰、拱腳進(jìn)行土壓力盒陪配置，同時(shí)采用鋼型拱架層面應(yīng)變計(jì)與混凝土應(yīng)變計(jì)，并需要布置5各監(jiān)測(cè)點(diǎn)，具體如圖2所示。

3 ?相應(yīng)支護(hù)對(duì)策

木寨嶺隧道位于高原地區(qū)，碳質(zhì)板巖構(gòu)造，屬于極高地應(yīng)力區(qū)，作為蘭渝鐵路決定性工程之一，具有相對(duì)的重要性及作用性。該隧道總長(zhǎng)19.08km，地點(diǎn)處在甘肅省岷縣與漳縣交互處，其海拔約2950m，主要結(jié)構(gòu)為雙洞單線長(zhǎng)距離隧道。該隧道最埋深為815m，其高地應(yīng)力在世界范圍較為罕見。施工現(xiàn)場(chǎng)通過用雙層支護(hù)方式、雙層支護(hù)+長(zhǎng)錨桿方式、雙層支護(hù)+臨時(shí)仰拱方式、超前應(yīng)力釋放小導(dǎo)洞+擴(kuò)挖支護(hù)雙層+錨索、嶺脊段應(yīng)力釋放小導(dǎo)洞等五種施工方法。在實(shí)際施工過程中應(yīng)對(duì)地下近800m大斷層，通過不斷實(shí)踐，終于利用小導(dǎo)洞擴(kuò)挖釋放應(yīng)力技術(shù)對(duì)其隧道進(jìn)行全面貫通。同時(shí)，小導(dǎo)洞擴(kuò)挖釋放應(yīng)力對(duì)施工進(jìn)度提升及質(zhì)量穩(wěn)定起到積極推動(dòng)作用，具體如下：

3.1 ?針對(duì)性調(diào)整支護(hù)參數(shù)

在進(jìn)行木寨嶺隧道支護(hù)施工時(shí)，一定要對(duì)針對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行具體分析，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工環(huán)境與具體需求，進(jìn)行針對(duì)性調(diào)整。木寨嶺隧道通常會(huì)受到軟巖性質(zhì)及巖體變化而出現(xiàn)松動(dòng)及塌陷產(chǎn)生，支護(hù)技術(shù)作為重要的施工流程，具有相對(duì)的重要性與作用性。本文通過在進(jìn)行支護(hù)施工中應(yīng)該采用“先讓后抗”的原則方法進(jìn)行實(shí)施開展，在進(jìn)行實(shí)際支護(hù)施工前，應(yīng)該對(duì)該木寨嶺隧道空間及面積進(jìn)行初步估量，并針對(duì)木寨嶺隧道變形可能性提出相應(yīng)的支護(hù)方案[5]。

3.2 ?調(diào)整預(yù)留變形量

通過采取適當(dāng)?shù)念A(yù)留變形量可以在最大時(shí)間內(nèi)發(fā)揮支護(hù)作用性。在進(jìn)行調(diào)整預(yù)留變形量是一定要循序科學(xué)、合理的方式方法，不可進(jìn)行盲目跟從。同時(shí)，在對(duì)其進(jìn)行預(yù)留變形調(diào)整控制方面應(yīng)該進(jìn)行合理掌握，如出現(xiàn)不合理現(xiàn)象就會(huì)到導(dǎo)致支護(hù)施工開展的順利性與作用性，并對(duì)其整體木寨嶺隧道的安全穩(wěn)定造成沖擊影響。木寨嶺隧道中的實(shí)際環(huán)境與巖石結(jié)構(gòu)也對(duì)其預(yù)留變形量調(diào)整起到極為重要的影響作用，必須對(duì)其環(huán)境與結(jié)構(gòu)進(jìn)行認(rèn)真分析[6]。

3.3 ?加強(qiáng)支護(hù)材料質(zhì)量管控

支護(hù)材料的質(zhì)量性與性能性對(duì)支護(hù)效果發(fā)揮尤為重要，所以，針對(duì)現(xiàn)狀情況，施工管理人員應(yīng)該對(duì)其支護(hù)材料進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，保證其材料的質(zhì)量性及性能性。第二、對(duì)材料投入進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，支護(hù)材料主要為鋼架及混凝土，在進(jìn)行投入施工現(xiàn)場(chǎng)之間應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格抽檢，檢測(cè)材料參數(shù)的合理性與施工符合性。第三、做好現(xiàn)場(chǎng)支護(hù)材料管理工作，對(duì)支護(hù)材料的存放、擺放進(jìn)行更為科學(xué)、合理的組織配置。

3.4 ?采用先進(jìn)支護(hù)技術(shù)

支護(hù)技術(shù)的創(chuàng)新突破是木寨嶺隧道工程施工的重要基礎(chǔ)及前提保障，隨著我國(guó)隧道施工技術(shù)逐漸提升與創(chuàng)新，采用先進(jìn)支護(hù)技術(shù)尤為重要，主要體現(xiàn)在降低施工成本、提升施工進(jìn)度、鞏固施工安全等方面。例如：①分解支護(hù)技術(shù)，分解支護(hù)技術(shù)是基于分組組建基礎(chǔ)上，采用快速凝固方式對(duì)其進(jìn)行整體隧道巖體進(jìn)行支護(hù)，其主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在占據(jù)支護(hù)面積及空間利用較少，相對(duì)投入成本較低。弊端性在于要進(jìn)行預(yù)前分解組裝，缺乏相應(yīng)的時(shí)效性。②大剛度支護(hù)技術(shù)，大剛度支護(hù)主要是通過采用大型鋼筋支架，最終起到實(shí)質(zhì)性的支護(hù)作用。大剛度支護(hù)的主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在支護(hù)硬度及堅(jiān)固性，由于采用較為堅(jiān)固且硬度較強(qiáng)的鋼筋鋼架，可以在支護(hù)效果與支護(hù)面積方面起到實(shí)質(zhì)性的優(yōu)化作用。③現(xiàn)場(chǎng)推動(dòng)支護(hù)技術(shù)，現(xiàn)場(chǎng)推動(dòng)支護(hù)技術(shù)以“施工現(xiàn)場(chǎng)”為主，對(duì)其挖掘進(jìn)度進(jìn)行精準(zhǔn)核算及科學(xué)管理，即挖掘一段、支護(hù)一段，這種支護(hù)技術(shù)側(cè)重于局部發(fā)揮與整體規(guī)劃，同時(shí)可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境變化而進(jìn)行針對(duì)性調(diào)整，在支護(hù)效率與安全方面起到極為重要的推動(dòng)作用。

3.5 ?提升支護(hù)施工人員綜合素質(zhì)

隨著目前我國(guó)對(duì)隧道工程施工要求逐漸提升，支護(hù)施工人員綜合素質(zhì)提升勢(shì)在必行。①施工企業(yè)應(yīng)該注重人才內(nèi)部培養(yǎng)，支護(hù)施工不是單一片面的簡(jiǎn)單流程，而是更為科學(xué)、合理的系統(tǒng)布局，支護(hù)施工人員作為工程施工的重要主體，其專業(yè)技術(shù)與綜合素質(zhì)直接決定了支護(hù)施工的穩(wěn)定性與安全性。通過組織安全培訓(xùn)、專業(yè)技術(shù)學(xué)習(xí)等手段，不斷強(qiáng)化支護(hù)施工人員的專業(yè)技能與綜合素養(yǎng)。②應(yīng)該對(duì)其外部?jī)?yōu)秀人才進(jìn)行吸引，將支護(hù)專業(yè)人才與技能人才進(jìn)行引用，從理論與實(shí)踐方面進(jìn)行整體支護(hù)技能提升。③應(yīng)該對(duì)具體工程進(jìn)行深入分析，不斷發(fā)現(xiàn)挖掘新技術(shù)、新理念，將支護(hù)施工的效果性與影響性進(jìn)行大幅度提升。

3.6 ?加強(qiáng)支護(hù)施工安全管理

安全是木寨嶺隧道支護(hù)施工的重要基礎(chǔ)前提，缺失“安全”一切都無法實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際支護(hù)施工管理中，管理人員應(yīng)該注重其安全管理，支護(hù)施工不是單一片面的簡(jiǎn)單施工，而是更為科學(xué)、合理的流程體系，需要采用理性施工、理論施工與實(shí)際施工三者結(jié)合，這樣才能更為有效的發(fā)揮其支護(hù)效果及性能。因此，“安全第一”的重要性必須得以充分體現(xiàn)。

4 ?結(jié) 論

綜上所述，木寨嶺隧道監(jiān)測(cè)與支護(hù)必須進(jìn)行緊密關(guān)聯(lián)與融入結(jié)合，這樣才能將其隧道工程施工的穩(wěn)定性與效果性充分呈現(xiàn)出來，通過對(duì)應(yīng)力軟巖隧道施工監(jiān)測(cè)與支護(hù)的分析研究，逐一對(duì)其影響性、作用性、方法性進(jìn)行明確提出，為隧道工程的順利施工奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]李鴻博，戴永浩，宋繼宏，等.峽口高地應(yīng)力軟巖隧道施工監(jiān)測(cè)及支護(hù)對(duì)策研究[J].巖土力學(xué)，2018，12（s2）：496～501.

[2]景海河，孫慶國(guó)，李希勇，等.深部高應(yīng)力軟巖巷道支護(hù)問題及對(duì)策[J].煤炭技術(shù)，2018，20（3）：34～35.

[3]姚裕春.高水平應(yīng)力軟巖巷道圍巖變形機(jī)理及支護(hù)對(duì)策[D].西安科技學(xué)院，2017，12（5）：13～14.

[4]高召寧，孟祥瑞.深井高應(yīng)力軟巖巷道圍巖變形破壞及支護(hù)對(duì)策[J].中國(guó)煤炭，2017，33（1）：8～11.

[5]張德華，劉士海，任少?gòu)?qiáng).基于圍巖-支護(hù)特征理論的高地應(yīng)力軟巖隧道初期支護(hù)選型研究[J].土木工程學(xué)報(bào)，2018，22（1）：139～148.

[6]陳志敏.高地應(yīng)力軟巖隧道圍巖壓力研究和圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)相互作用機(jī)理分析[D].蘭州交通大學(xué)，2018，223（12）：14～15.

收稿日期：2018-12-6