土質(zhì)隧道不設(shè)系統(tǒng)錨桿支護(hù)效果階段成果研究

劉曉偉

摘要：本文以天恒山隧道工程為背景，對其隧道不設(shè)錨桿的情況下的支護(hù)效果進(jìn)行試驗研究。其中包括凈空收斂、拱頂下沉、圍巖壓力、噴射混凝土應(yīng)力、型鋼鋼架應(yīng)力，以實際測量數(shù)據(jù)為根據(jù)，對其進(jìn)行客觀評價，得出了相關(guān)結(jié)論。

關(guān)鍵詞：凈空收斂 應(yīng)力 支護(hù)效果 鋼架應(yīng)力

1 概述

天恒山隧道工程設(shè)計為上下行分離式隧道是哈爾濱繞城公路東北段的重要組成部分，其上行線的起止樁號為K88+320～K89+980，長1660m，下行線起止樁號K88+325～

K90+015，長1690m。有效凈寬為2×3.75+0.75+1.25+

2×1=11.5m。隧道處于地面侵蝕較強以及起伏較大的崗阜狀平原區(qū)，呈坡緩、頂平漫崗式，局部呈“V”型沖溝發(fā)育。隧道穿越的底層主要是粘性土，局部為細(xì)砂、中砂層，隧道圍巖為Ⅴ級和Ⅵ級圍巖。隧道采用復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，初期支護(hù)以鋼拱架、鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土及鎖角錨管組成聯(lián)合支護(hù)體系，二次襯砌全部為模筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)[3]。

2 現(xiàn)場試驗

2.1 監(jiān)控量測的內(nèi)容與方法 在擬定天恒山隧道試驗段檢測的內(nèi)容和方法的時候，主要依據(jù)了《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ042-94）以及隧道的結(jié)構(gòu)特點、施工工藝和地質(zhì)情況，主要包括量測圍巖壓力、凈空收斂、初期支護(hù)和二次襯砌之間的接觸壓力以及二次襯砌的凈空收斂等[4]。

2.2 監(jiān)控量測斷面及測點布置 該試驗段監(jiān)測項目包括：凈空收斂、拱頂下沉、圍巖壓力、噴射混凝土應(yīng)力、型鋼鋼架應(yīng)力。

初期支護(hù)階段監(jiān)測項目主要包括：凈空收斂、拱頂下沉、圍巖壓力、噴射混凝土應(yīng)力、型鋼鋼架應(yīng)力、縱向連接筋應(yīng)力[2]，其元件布置見圖1。

第一，凈空收斂監(jiān)測。根據(jù)現(xiàn)場施工方法，將全站儀反光貼膜埋設(shè)于上臺階拱腳處，在開挖隧道的過程中，采用TCRA1102全站儀對凈空變化進(jìn)行監(jiān)測。將凈空收斂監(jiān)測測點埋設(shè)于兩側(cè)墻中，在開挖隧道的過程中采用SWJ-Ⅳ收斂計對凈空變化予以檢測。第二，拱部下沉檢測。將全站儀反光貼膜埋設(shè)在拱頂、拱頂偏左以及上臺階拱腳四個部位，在隧道的施工過程中，采用TCRA1102全站儀對拱部下沉情況進(jìn)行監(jiān)測。第三，圍巖壓力監(jiān)測。為了對隧道施工過程中圍巖壓力的變化進(jìn)行監(jiān)測，應(yīng)當(dāng)將鋼弦式壓力盒埋設(shè)在拱頂、兩側(cè)拱腰、兩側(cè)拱腳、兩側(cè)墻底、仰拱、圍巖與鋼架間。第四，噴混凝土應(yīng)變監(jiān)測。為了對隧道施工過程中噴射的混凝土力學(xué)狀態(tài)變化進(jìn)行監(jiān)測，應(yīng)當(dāng)將振弦式混凝土應(yīng)變計埋設(shè)在拱頂、兩側(cè)拱腰、兩側(cè)拱腳、兩側(cè)墻底、以及仰拱的五個部位[5]。第五，鋼架應(yīng)力監(jiān)測。為了對隧道施工過程中的鋼架力學(xué)狀態(tài)變化進(jìn)行監(jiān)測，將鋼架表面應(yīng)變計埋設(shè)于拱頂、兩側(cè)拱腰、兩側(cè)拱腳、兩側(cè)墻底、以及仰拱的五個部位。

3 監(jiān)測結(jié)果與分析

在對S0圍巖試驗段的支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了一個多月的受力和變形檢測結(jié)果分析后，顯示各項測試數(shù)據(jù)處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，通過分析監(jiān)測數(shù)據(jù)得出如下結(jié)論：

第一，總體趨勢。將測試元件埋設(shè)后15-20天左右，各項數(shù)據(jù)顯示其趨于穩(wěn)定，說明隧道圍巖在初期支護(hù)施工后20天左右即進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，此時可進(jìn)行二襯。

第二，凈空收斂。上臺階拱腳的收斂值大于最大開挖線處的收斂值，在監(jiān)測初期，隨著重點工序的實施，兩個部位的收斂值的收斂變形急劇增長，隨后緩慢增長，最后趨于穩(wěn)定[1]。

第三，拱頂下沉。隧道的拱部表現(xiàn)為整體下沉，其下沉值大致相同。下沉量在監(jiān)測初期增長較快，拱部隨著中臺階和仰拱的開挖下沉急劇增長，隨后緩慢增長，最后而趨于穩(wěn)定[5]。在下沉過程中，開挖引起的沉降值從大到小分別是開挖上臺階、開挖仰拱、開挖中臺階。

第四，圍巖壓力。兩個斷面圍巖的最大壓力值都出現(xiàn)在左右兩側(cè)墻角或仰拱處，其他部位的圍巖壓力多處于0.1Mpa以下，這與墻角處承受較大的形變壓力有關(guān)。在變化過程中多數(shù)部位的圍巖壓力增強相對緩慢，現(xiàn)在已經(jīng)基本穩(wěn)定。

第五，噴射混凝土應(yīng)力。噴射于兩個斷面的混凝土，以壓力為主，出現(xiàn)拉應(yīng)力的只有墻角，由于所受的拉應(yīng)力都沒有超過噴射混凝土的設(shè)計抗拉強度，因此拉應(yīng)力較小。相對而言，隧道拱部混凝土的應(yīng)力加大，而邊墻處較小[6]。

4 結(jié)論

①本報告僅把現(xiàn)階段的量測工作做一總結(jié)，只對S0圍巖試驗段初期支護(hù)監(jiān)測數(shù)據(jù)作了分析，下一階段將繼續(xù)對圍巖的穩(wěn)定性和支護(hù)效果進(jìn)行長期監(jiān)測。

②下一步將結(jié)合工程進(jìn)展，進(jìn)行S5圍巖的試驗工作[1]。

③同時將采用數(shù)值模擬的手段，對粘土質(zhì)隧道系統(tǒng)錨桿的作用進(jìn)行理論分析。

參考文獻(xiàn)：

[1]張向東，張樹光，劉松.錨桿支護(hù)配套技術(shù)設(shè)計與施工[M].北京：中國計劃出版社，2003.

[2]王建宇.地下工程噴錨支護(hù)原理和設(shè)計[M].北京：中國鐵道出版社，1980.

[3]韓瑞庚.地下工程新奧法[M].北京：科學(xué)出版社，1987.

[4]王夢恕.大瑤山隧道——20世紀(jì)隧道修建新技術(shù)[M].廣州：廣東科技出版社，1994.

[5]王夢恕.地下工程淺埋暗挖法技術(shù)通論[M].合肥：安微教育出版社，2004.

[6]孫鈞.地下工程設(shè)計理論與實踐[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1996.endprint

摘要：本文以天恒山隧道工程為背景，對其隧道不設(shè)錨桿的情況下的支護(hù)效果進(jìn)行試驗研究。其中包括凈空收斂、拱頂下沉、圍巖壓力、噴射混凝土應(yīng)力、型鋼鋼架應(yīng)力，以實際測量數(shù)據(jù)為根據(jù)，對其進(jìn)行客觀評價，得出了相關(guān)結(jié)論。

關(guān)鍵詞：凈空收斂 應(yīng)力 支護(hù)效果 鋼架應(yīng)力

1 概述

天恒山隧道工程設(shè)計為上下行分離式隧道是哈爾濱繞城公路東北段的重要組成部分，其上行線的起止樁號為K88+320～K89+980，長1660m，下行線起止樁號K88+325～

K90+015，長1690m。有效凈寬為2×3.75+0.75+1.25+

2×1=11.5m。隧道處于地面侵蝕較強以及起伏較大的崗阜狀平原區(qū)，呈坡緩、頂平漫崗式，局部呈“V”型沖溝發(fā)育。隧道穿越的底層主要是粘性土，局部為細(xì)砂、中砂層，隧道圍巖為Ⅴ級和Ⅵ級圍巖。隧道采用復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，初期支護(hù)以鋼拱架、鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土及鎖角錨管組成聯(lián)合支護(hù)體系，二次襯砌全部為模筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)[3]。

2 現(xiàn)場試驗

2.1 監(jiān)控量測的內(nèi)容與方法 在擬定天恒山隧道試驗段檢測的內(nèi)容和方法的時候，主要依據(jù)了《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ042-94）以及隧道的結(jié)構(gòu)特點、施工工藝和地質(zhì)情況，主要包括量測圍巖壓力、凈空收斂、初期支護(hù)和二次襯砌之間的接觸壓力以及二次襯砌的凈空收斂等[4]。

2.2 監(jiān)控量測斷面及測點布置 該試驗段監(jiān)測項目包括：凈空收斂、拱頂下沉、圍巖壓力、噴射混凝土應(yīng)力、型鋼鋼架應(yīng)力。

初期支護(hù)階段監(jiān)測項目主要包括：凈空收斂、拱頂下沉、圍巖壓力、噴射混凝土應(yīng)力、型鋼鋼架應(yīng)力、縱向連接筋應(yīng)力[2]，其元件布置見圖1。

第一，凈空收斂監(jiān)測。根據(jù)現(xiàn)場施工方法，將全站儀反光貼膜埋設(shè)于上臺階拱腳處，在開挖隧道的過程中，采用TCRA1102全站儀對凈空變化進(jìn)行監(jiān)測。將凈空收斂監(jiān)測測點埋設(shè)于兩側(cè)墻中，在開挖隧道的過程中采用SWJ-Ⅳ收斂計對凈空變化予以檢測。第二，拱部下沉檢測。將全站儀反光貼膜埋設(shè)在拱頂、拱頂偏左以及上臺階拱腳四個部位，在隧道的施工過程中，采用TCRA1102全站儀對拱部下沉情況進(jìn)行監(jiān)測。第三，圍巖壓力監(jiān)測。為了對隧道施工過程中圍巖壓力的變化進(jìn)行監(jiān)測，應(yīng)當(dāng)將鋼弦式壓力盒埋設(shè)在拱頂、兩側(cè)拱腰、兩側(cè)拱腳、兩側(cè)墻底、仰拱、圍巖與鋼架間。第四，噴混凝土應(yīng)變監(jiān)測。為了對隧道施工過程中噴射的混凝土力學(xué)狀態(tài)變化進(jìn)行監(jiān)測，應(yīng)當(dāng)將振弦式混凝土應(yīng)變計埋設(shè)在拱頂、兩側(cè)拱腰、兩側(cè)拱腳、兩側(cè)墻底、以及仰拱的五個部位[5]。第五，鋼架應(yīng)力監(jiān)測。為了對隧道施工過程中的鋼架力學(xué)狀態(tài)變化進(jìn)行監(jiān)測，將鋼架表面應(yīng)變計埋設(shè)于拱頂、兩側(cè)拱腰、兩側(cè)拱腳、兩側(cè)墻底、以及仰拱的五個部位。

3 監(jiān)測結(jié)果與分析

在對S0圍巖試驗段的支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了一個多月的受力和變形檢測結(jié)果分析后，顯示各項測試數(shù)據(jù)處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，通過分析監(jiān)測數(shù)據(jù)得出如下結(jié)論：

第一，總體趨勢。將測試元件埋設(shè)后15-20天左右，各項數(shù)據(jù)顯示其趨于穩(wěn)定，說明隧道圍巖在初期支護(hù)施工后20天左右即進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，此時可進(jìn)行二襯。

第二，凈空收斂。上臺階拱腳的收斂值大于最大開挖線處的收斂值，在監(jiān)測初期，隨著重點工序的實施，兩個部位的收斂值的收斂變形急劇增長，隨后緩慢增長，最后趨于穩(wěn)定[1]。

第三，拱頂下沉。隧道的拱部表現(xiàn)為整體下沉，其下沉值大致相同。下沉量在監(jiān)測初期增長較快，拱部隨著中臺階和仰拱的開挖下沉急劇增長，隨后緩慢增長，最后而趨于穩(wěn)定[5]。在下沉過程中，開挖引起的沉降值從大到小分別是開挖上臺階、開挖仰拱、開挖中臺階。

第四，圍巖壓力。兩個斷面圍巖的最大壓力值都出現(xiàn)在左右兩側(cè)墻角或仰拱處，其他部位的圍巖壓力多處于0.1Mpa以下，這與墻角處承受較大的形變壓力有關(guān)。在變化過程中多數(shù)部位的圍巖壓力增強相對緩慢，現(xiàn)在已經(jīng)基本穩(wěn)定。

第五，噴射混凝土應(yīng)力。噴射于兩個斷面的混凝土，以壓力為主，出現(xiàn)拉應(yīng)力的只有墻角，由于所受的拉應(yīng)力都沒有超過噴射混凝土的設(shè)計抗拉強度，因此拉應(yīng)力較小。相對而言，隧道拱部混凝土的應(yīng)力加大，而邊墻處較小[6]。

4 結(jié)論

①本報告僅把現(xiàn)階段的量測工作做一總結(jié)，只對S0圍巖試驗段初期支護(hù)監(jiān)測數(shù)據(jù)作了分析，下一階段將繼續(xù)對圍巖的穩(wěn)定性和支護(hù)效果進(jìn)行長期監(jiān)測。

②下一步將結(jié)合工程進(jìn)展，進(jìn)行S5圍巖的試驗工作[1]。

③同時將采用數(shù)值模擬的手段，對粘土質(zhì)隧道系統(tǒng)錨桿的作用進(jìn)行理論分析。

參考文獻(xiàn)：

[1]張向東，張樹光，劉松.錨桿支護(hù)配套技術(shù)設(shè)計與施工[M].北京：中國計劃出版社，2003.

[2]王建宇.地下工程噴錨支護(hù)原理和設(shè)計[M].北京：中國鐵道出版社，1980.

[3]韓瑞庚.地下工程新奧法[M].北京：科學(xué)出版社，1987.

[4]王夢恕.大瑤山隧道——20世紀(jì)隧道修建新技術(shù)[M].廣州：廣東科技出版社，1994.

[5]王夢恕.地下工程淺埋暗挖法技術(shù)通論[M].合肥：安微教育出版社，2004.

[6]孫鈞.地下工程設(shè)計理論與實踐[M].上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1996.endprint

摘要：本文以天恒山隧道工程為背景，對其隧道不設(shè)錨桿的情況下的支護(hù)效果進(jìn)行試驗研究。其中包括凈空收斂、拱頂下沉、圍巖壓力、噴射混凝土應(yīng)力、型鋼鋼架應(yīng)力，以實際測量數(shù)據(jù)為根據(jù)，對其進(jìn)行客觀評價，得出了相關(guān)結(jié)論。

關(guān)鍵詞：凈空收斂 應(yīng)力 支護(hù)效果 鋼架應(yīng)力

1 概述

天恒山隧道工程設(shè)計為上下行分離式隧道是哈爾濱繞城公路東北段的重要組成部分，其上行線的起止樁號為K88+320～K89+980，長1660m，下行線起止樁號K88+325～

K90+015，長1690m。有效凈寬為2×3.75+0.75+1.25+

2×1=11.5m。隧道處于地面侵蝕較強以及起伏較大的崗阜狀平原區(qū)，呈坡緩、頂平漫崗式，局部呈“V”型沖溝發(fā)育。隧道穿越的底層主要是粘性土，局部為細(xì)砂、中砂層，隧道圍巖為Ⅴ級和Ⅵ級圍巖。隧道采用復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，初期支護(hù)以鋼拱架、鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土及鎖角錨管組成聯(lián)合支護(hù)體系，二次襯砌全部為模筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)[3]。

2 現(xiàn)場試驗

2.1 監(jiān)控量測的內(nèi)容與方法 在擬定天恒山隧道試驗段檢測的內(nèi)容和方法的時候，主要依據(jù)了《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ042-94）以及隧道的結(jié)構(gòu)特點、施工工藝和地質(zhì)情況，主要包括量測圍巖壓力、凈空收斂、初期支護(hù)和二次襯砌之間的接觸壓力以及二次襯砌的凈空收斂等[4]。

2.2 監(jiān)控量測斷面及測點布置 該試驗段監(jiān)測項目包括：凈空收斂、拱頂下沉、圍巖壓力、噴射混凝土應(yīng)力、型鋼鋼架應(yīng)力。

初期支護(hù)階段監(jiān)測項目主要包括：凈空收斂、拱頂下沉、圍巖壓力、噴射混凝土應(yīng)力、型鋼鋼架應(yīng)力、縱向連接筋應(yīng)力[2]，其元件布置見圖1。

第一，凈空收斂監(jiān)測。根據(jù)現(xiàn)場施工方法，將全站儀反光貼膜埋設(shè)于上臺階拱腳處，在開挖隧道的過程中，采用TCRA1102全站儀對凈空變化進(jìn)行監(jiān)測。將凈空收斂監(jiān)測測點埋設(shè)于兩側(cè)墻中，在開挖隧道的過程中采用SWJ-Ⅳ收斂計對凈空變化予以檢測。第二，拱部下沉檢測。將全站儀反光貼膜埋設(shè)在拱頂、拱頂偏左以及上臺階拱腳四個部位，在隧道的施工過程中，采用TCRA1102全站儀對拱部下沉情況進(jìn)行監(jiān)測。第三，圍巖壓力監(jiān)測。為了對隧道施工過程中圍巖壓力的變化進(jìn)行監(jiān)測，應(yīng)當(dāng)將鋼弦式壓力盒埋設(shè)在拱頂、兩側(cè)拱腰、兩側(cè)拱腳、兩側(cè)墻底、仰拱、圍巖與鋼架間。第四，噴混凝土應(yīng)變監(jiān)測。為了對隧道施工過程中噴射的混凝土力學(xué)狀態(tài)變化進(jìn)行監(jiān)測，應(yīng)當(dāng)將振弦式混凝土應(yīng)變計埋設(shè)在拱頂、兩側(cè)拱腰、兩側(cè)拱腳、兩側(cè)墻底、以及仰拱的五個部位[5]。第五，鋼架應(yīng)力監(jiān)測。為了對隧道施工過程中的鋼架力學(xué)狀態(tài)變化進(jìn)行監(jiān)測，將鋼架表面應(yīng)變計埋設(shè)于拱頂、兩側(cè)拱腰、兩側(cè)拱腳、兩側(cè)墻底、以及仰拱的五個部位。

3 監(jiān)測結(jié)果與分析

在對S0圍巖試驗段的支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了一個多月的受力和變形檢測結(jié)果分析后，顯示各項測試數(shù)據(jù)處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，通過分析監(jiān)測數(shù)據(jù)得出如下結(jié)論：

第一，總體趨勢。將測試元件埋設(shè)后15-20天左右，各項數(shù)據(jù)顯示其趨于穩(wěn)定，說明隧道圍巖在初期支護(hù)施工后20天左右即進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，此時可進(jìn)行二襯。

第二，凈空收斂。上臺階拱腳的收斂值大于最大開挖線處的收斂值，在監(jiān)測初期，隨著重點工序的實施，兩個部位的收斂值的收斂變形急劇增長，隨后緩慢增長，最后趨于穩(wěn)定[1]。

第三，拱頂下沉。隧道的拱部表現(xiàn)為整體下沉，其下沉值大致相同。下沉量在監(jiān)測初期增長較快，拱部隨著中臺階和仰拱的開挖下沉急劇增長，隨后緩慢增長，最后而趨于穩(wěn)定[5]。在下沉過程中，開挖引起的沉降值從大到小分別是開挖上臺階、開挖仰拱、開挖中臺階。

第四，圍巖壓力。兩個斷面圍巖的最大壓力值都出現(xiàn)在左右兩側(cè)墻角或仰拱處，其他部位的圍巖壓力多處于0.1Mpa以下，這與墻角處承受較大的形變壓力有關(guān)。在變化過程中多數(shù)部位的圍巖壓力增強相對緩慢，現(xiàn)在已經(jīng)基本穩(wěn)定。

第五，噴射混凝土應(yīng)力。噴射于兩個斷面的混凝土，以壓力為主，出現(xiàn)拉應(yīng)力的只有墻角，由于所受的拉應(yīng)力都沒有超過噴射混凝土的設(shè)計抗拉強度，因此拉應(yīng)力較小。相對而言，隧道拱部混凝土的應(yīng)力加大，而邊墻處較小[6]。

4 結(jié)論

①本報告僅把現(xiàn)階段的量測工作做一總結(jié)，只對S0圍巖試驗段初期支護(hù)監(jiān)測數(shù)據(jù)作了分析，下一階段將繼續(xù)對圍巖的穩(wěn)定性和支護(hù)效果進(jìn)行長期監(jiān)測。

②下一步將結(jié)合工程進(jìn)展，進(jìn)行S5圍巖的試驗工作[1]。

③同時將采用數(shù)值模擬的手段，對粘土質(zhì)隧道系統(tǒng)錨桿的作用進(jìn)行理論分析。

參考文獻(xiàn)：

[1]張向東，張樹光，劉松.錨桿支護(hù)配套技術(shù)設(shè)計與施工[M].北京：中國計劃出版社，2003.

[2]王建宇.地下工程噴錨支護(hù)原理和設(shè)計[M].北京：中國鐵道出版社，1980.

[3]韓瑞庚.地下工程新奧法[M].北京：科學(xué)出版社，1987.

[4]王夢恕.大瑤山隧道——20世紀(jì)隧道修建新技術(shù)[M].廣州：廣東科技出版社，1994.

[5]王夢恕.地下工程淺埋暗挖法技術(shù)通論[M].合肥：安微教育出版社，2004.

[6]孫鈞.地下工程設(shè)計理論與實踐[M].上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1996.endprint