淺析應(yīng)力軟巖隧道施工監(jiān)測及支護對策

周希濤 唐紹武 陳杰華

摘 ? ?要：隨著我國隧道工程施工逐漸開展，本文通過對木寨嶺隧道嶺脊段隧道應(yīng)力軟巖隧道施工監(jiān)測及支護對策進行分析，將隧道施工監(jiān)測及支護的作用性、影響性進行重點闡述，并提出相關(guān)優(yōu)化對策，為其進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;支護施工

中圖分類號：U455.7 ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1004-7344（2019）03-0132-02

前 言

施工監(jiān)測與支護技術(shù)對高地應(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標木寨嶺隧道為實際案例對其進行針對性分析，將施工監(jiān)測及支護流程的實質(zhì)性、方法性進行重點闡述，為我國隧道工程施工的順利開展打下堅實基礎(chǔ)。

1 ?軟巖隧道施工監(jiān)測概述

隨著我國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)部巖石強度低，穩(wěn)定性差，在實際開挖施工中經(jīng)常容易受到外部及內(nèi)部因素造成坍塌等危險現(xiàn)象發(fā)生。隨著我國隧道工程施工逐漸向山區(qū)及偏遠地區(qū)開展，軟巖隧道施工逐漸成為當(dāng)下重點施工環(huán)節(jié)，在進行軟巖隧道施工時，對其進行施工監(jiān)測尤為重要。軟巖隧道施工監(jiān)測主要是指對其軟巖結(jié)構(gòu)進行實時監(jiān)測，將其巖石巖質(zhì)與結(jié)構(gòu)進行更為科學(xué)、合理的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)，為現(xiàn)場施工作指導(dǎo)。軟巖隧道施工監(jiān)測具有以下特點：①具有時效性，時效性是軟巖隧道施工監(jiān)測的重要前提基礎(chǔ)，時效性主要是指在對軟巖隧道進行監(jiān)測時一定要對其一手信息進行了解掌握，保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的時效性。②具有精準性，精準性是指在進行數(shù)據(jù)監(jiān)測時一定要保證其監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性，并將其誤差性降至最低。③具有結(jié)合性，結(jié)合性是指在進行軟巖隧道監(jiān)測時一定要結(jié)合現(xiàn)場施工實際情況對其進行針對性融合，不能單一片面的對其監(jiān)測數(shù)據(jù)進行估計預(yù)判[1]。

2 ?軟巖隧道監(jiān)測方案設(shè)計

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

2.1 ?對嶺脊段施工現(xiàn)場進行地應(yīng)力測試設(shè)計

針對木寨嶺隧道施工現(xiàn)場地應(yīng)力測試設(shè)計主要采用水壓致裂法，在對其進行布置斜向上孔時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，在進行地應(yīng)力測試設(shè)計中一定要對其軟巖隧道實際情況進行結(jié)合，將該設(shè)計的原理性與作用性充分發(fā)揮出來[2～3]。

2.2 ?對嶺脊段施工現(xiàn)場進行隧洞收斂變形監(jiān)測

隧洞收斂變形監(jiān)測是隧道施工監(jiān)測重要組成部分，收斂變形監(jiān)測主要通過布置測點形式對去進行整體監(jiān)測布局，通常為4各監(jiān)測點，具體布置如圖1所示。

另外，監(jiān)測技術(shù)人員必須不定時對其進行實時監(jiān)測，并采用激光斷面儀進行考量監(jiān)測[4]。

2.3 ?對嶺脊段施工現(xiàn)場進行圍巖接觸應(yīng)力、結(jié)構(gòu)應(yīng)力測試

在進行圍巖接觸應(yīng)力、結(jié)構(gòu)應(yīng)力測試時應(yīng)該對其拱頂、拱腰、拱腳進行土壓力盒陪配置，同時采用鋼型拱架層面應(yīng)變計與混凝土應(yīng)變計，并需要布置5各監(jiān)測點，具體如圖2所示。

3 ?相應(yīng)支護對策

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，具有相對的重要性及作用性。該隧道總長19.08km，地點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)場通過用雙層支護方式、雙層支護+長錨桿方式、雙層支護+臨時仰拱方式、超前應(yīng)力釋放小導(dǎo)洞+擴挖支護雙層+錨索、嶺脊段應(yīng)力釋放小導(dǎo)洞等五種施工方法。在實際施工過程中應(yīng)對地下近800m大斷層，通過不斷實踐，終于利用小導(dǎo)洞擴挖釋放應(yīng)力技術(shù)對其隧道進行全面貫通。同時，小導(dǎo)洞擴挖釋放應(yīng)力對施工進度提升及質(zhì)量穩(wěn)定起到積極推動作用，具體如下：

3.1 ?針對性調(diào)整支護參數(shù)

在進行木寨嶺隧道支護施工時，一定要對針對監(jiān)測結(jié)果進行具體分析，并結(jié)合現(xiàn)場實際施工環(huán)境與具體需求，進行針對性調(diào)整。木寨嶺隧道通常會受到軟巖性質(zhì)及巖體變化而出現(xiàn)松動及塌陷產(chǎn)生，支護技術(shù)作為重要的施工流程，具有相對的重要性與作用性。本文通過在進行支護施工中應(yīng)該采用“先讓后抗”的原則方法進行實施開展，在進行實際支護施工前，應(yīng)該對該木寨嶺隧道空間及面積進行初步估量，并針對木寨嶺隧道變形可能性提出相應(yīng)的支護方案[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間內(nèi)發(fā)揮支護作用性。在進行調(diào)整預(yù)留變形量是一定要循序科學(xué)、合理的方式方法，不可進行盲目跟從。同時，在對其進行預(yù)留變形調(diào)整控制方面應(yīng)該進行合理掌握，如出現(xiàn)不合理現(xiàn)象就會到導(dǎo)致支護施工開展的順利性與作用性，并對其整體木寨嶺隧道的安全穩(wěn)定造成沖擊影響。木寨嶺隧道中的實際環(huán)境與巖石結(jié)構(gòu)也對其預(yù)留變形量調(diào)整起到極為重要的影響作用，必須對其環(huán)境與結(jié)構(gòu)進行認真分析[6]。

3.3 ?加強支護材料質(zhì)量管控

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

3.4 ?采用先進支護技術(shù)

支護技術(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，隨著我國隧道施工技術(shù)逐漸提升與創(chuàng)新，采用先進支護技術(shù)尤為重要，主要體現(xiàn)在降低施工成本、提升施工進度、鞏固施工安全等方面。例如：①分解支護技術(shù)，分解支護技術(shù)是基于分組組建基礎(chǔ)上，采用快速凝固方式對其進行整體隧道巖體進行支護，其主要優(yōu)勢體現(xiàn)在占據(jù)支護面積及空間利用較少，相對投入成本較低。弊端性在于要進行預(yù)前分解組裝，缺乏相應(yīng)的時效性。②大剛度支護技術(shù)，大剛度支護主要是通過采用大型鋼筋支架，最終起到實質(zhì)性的支護作用。大剛度支護的主要優(yōu)勢體現(xiàn)在支護硬度及堅固性，由于采用較為堅固且硬度較強的鋼筋鋼架，可以在支護效果與支護面積方面起到實質(zhì)性的優(yōu)化作用。③現(xiàn)場推動支護技術(shù)，現(xiàn)場推動支護技術(shù)以“施工現(xiàn)場”為主，對其挖掘進度進行精準核算及科學(xué)管理，即挖掘一段、支護一段，這種支護技術(shù)側(cè)重于局部發(fā)揮與整體規(guī)劃，同時可以根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境變化而進行針對性調(diào)整，在支護效率與安全方面起到極為重要的推動作用。

3.5 ?提升支護施工人員綜合素質(zhì)

隨著目前我國對隧道工程施工要求逐漸提升，支護施工人員綜合素質(zhì)提升勢在必行。①施工企業(yè)應(yīng)該注重人才內(nèi)部培養(yǎng)，支護施工不是單一片面的簡單流程，而是更為科學(xué)、合理的系統(tǒng)布局，支護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，不斷強化支護施工人員的專業(yè)技能與綜合素養(yǎng)。②應(yīng)該對其外部優(yōu)秀人才進行吸引，將支護專業(yè)人才與技能人才進行引用，從理論與實踐方面進行整體支護技能提升。③應(yīng)該對具體工程進行深入分析，不斷發(fā)現(xiàn)挖掘新技術(shù)、新理念，將支護施工的效果性與影響性進行大幅度提升。

3.6 ?加強支護施工安全管理

安全是木寨嶺隧道支護施工的重要基礎(chǔ)前提，缺失“安全”一切都無法實現(xiàn)。在實際支護施工管理中，管理人員應(yīng)該注重其安全管理，支護施工不是單一片面的簡單施工，而是更為科學(xué)、合理的流程體系，需要采用理性施工、理論施工與實際施工三者結(jié)合，這樣才能更為有效的發(fā)揮其支護效果及性能。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)測與支護必須進行緊密關(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，通過對應(yīng)力軟巖隧道施工監(jiān)測與支護的分析研究，逐一對其影響性、作用性、方法性進行明確提出，為隧道工程的順利施工奠定堅實基礎(chǔ)。

參考文獻

[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)測及支護對策研究[J].巖土力學(xué)，2018，12（s2）：496～501.

[2]景海河，孫慶國，李希勇，等.深部高應(yīng)力軟巖巷道支護問題及對策[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理及支護對策[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對策[J].中國煤炭，2017，33（1）：8～11.

[5]張德華，劉士海，任少強.基于圍巖-支護特征理論的高地應(yīng)力軟巖隧道初期支護選型研究[J].土木工程學(xué)報，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結(jié)構(gòu)相互作用機理分析[D].蘭州交通大學(xué)，2018，223（12）：14～15.

收稿日期：2018-12-6