软弱围岩隧道台阶法施工中拱脚稳定性及其控制技术分析

■廖胜君 ■湖南路桥建设集团有限责任公司，湖南 长沙 410000

软弱围岩，涵盖了偏低强度，岩石固有的裂隙也偏大。在这样的态势下，岩土特有的胶结程度不佳，受到区段内的风化干扰，就构成了偏软的独特地层。很多区段内，都存留着这种地层，被看成软弱围岩。在这种层级的围岩之上，若要建构隧道，则应预防惯常见到的隧道扭曲，维护应有的运行质量。从现状看，惯常用到的施工路径，就是新颖的台阶法。接纳了这种管控技术，能缩减变形尺度，提升建造质量。

1 概要的隧道施工

从现状看，隧道施工特有的形式，可分出惯用的铁路隧道、惯常见到的公路隧道、某一区段的地铁隧道。施工时段内，要依循围岩固有的属性，选取可用的施工办法。例如:惯用的全断面、新颖的CRD、分部态势下的施工办法。若选取了惯用的台阶法，则施工路径下，要注意辨识台阶特有的拱脚扭曲。第一种状态，是拱脚特有的收敛变形，也即水平态势下的收敛变形;第二种状态，是拱脚特有的沉降变形，也即竖向态势下的变形。如上的第一种，是应格外去注重的变形疑难，常常关涉着总体架构下的隧道质量。然而，竖向态势下的变形，并没能得到足量重视，对竖向态势下的拱脚扭曲，也没能慎重研究。

最近几年，伴随经济的延展，基础设施原有的建设力度递增。道路交通这一范畴的设施修建，就被涵盖在如上的设施以内。偏多的软弱围岩，被纳入预设的交通网以内。然而，惯用的台阶法，在这一范畴的隧道建造中，也凸显出偏多弊病。这样的状态，让人们渐渐明晰了竖向变形特有的疑难。这一行业以内的很多学者，都探究了竖向架构下的变形疑难，也获取了关涉的研究成果，然而，在应用层级内，还存留着偏多的不足。

2 拱脚变形特有的状态

软弱围岩衔接的隧道施工，要顾及到拱脚特有的稳定性。为此，就应考量拱脚特有的变形性质。调研结论表征出:隧道周边架构下的拱脚变形，会随同台阶原有的长度递增，而凸显出递增的总倾向。与此同时，这一范畴内的围岩越软，测量得来的变形幅度，就带有越快的递增速率。然而，也有偏少的这种拱脚，会随同台阶原有的长度递增，而凸显出递减的总倾向。

为此，归结出如下规则:若接纳了台阶法，对现有的软弱围岩，妥善予以施工，那么拱脚潜藏着的扭曲，可分出水平态势下的收敛变形，以及竖向态势下的变形。若要有序管控这一变形，则要预设最佳的台阶长度，来限缩拱脚变形。

3 细分出来的沉降根源

(1)挤出效应特有的整体沉降

掌子面特有的挤出效应，造成断面整体这一范畴的沉降。实践中，依循围岩固有的力学特性，把施工路径下的软弱围岩，分出不同层级，也即IV这一层级、V这一层级。在这之中，V这一层级内的围岩施工，上下衔接的掌子面，带有明晰的挤出变形态势。若忽略掉围岩特有的扭曲状态，在明晰的纵向挤压以下，上个断面衔接的拱顶，会带有整体下沉这一总倾向。然而，上半个断面特有的整体下沉，对建构中的隧道而言，会造成偏多范畴的下陷。为此，上台阶这一区段，要保持偏短长度。在施工时段内，不要忽视掉掌子面特有的挤压扭曲，以及断面特有的整体沉降。

(2)刚度缺失特有的支护沉降

上台阶衔接的基底，若缺失应有的荷载刚度，也会造成这一区段的支护沉降。施工时段内，要依循设定好的施工指引，在V这一层级内的围岩施工，更要注重这一侧重点。预设了断面支护，在特有的围岩架构下，衔接好的支护构架，就会产生朝向下侧的位移分量。此外，伴随挖掘的延展，支护架构原有的围岩荷载，也会逐渐递增。支护构架对预设的拱脚围岩，作用面积偏小。若上台阶特有的拱脚，没能预设足量的荷载，或既有的刚度偏小，则会产生明晰的拱脚下陷。

(3)接续的施工干扰

下台阶特有的挖掘流程内，上台阶衔接的支护架构，出现短时段内的悬空态势。在这时，预设的拱脚，将会随同整体架构的下陷，凸显出下陷的总倾向。直到完成了预设的下侧支护，才能缩减这一悬空态势。现场测量得来的数值表征出:下台阶挖掘特有的拱脚下沉，带有明显的倾向，不应忽视掉。伴随施工的延展，支护构架既有的荷载，还会递增，支护构架还将沉陷。对偏软态势下的这种围岩，即便没能受周边范畴内的围岩干扰，形成了可用的支护闭合，也会受到偏长时段的下沉干扰。

(4)选取出来的施工技术

现场范畴内的施工工艺、关联的建造质量，对拱脚特有的下沉，也带有偏多干扰。对拱脚特有的下沉，带有干扰的细化环节，涵盖了如下层级:掌子面这一范畴的挤出变形、台阶支护构架衔接的脚部支撑、锁脚锚杆这一范畴的施工流程、拱脚部位惯常的积水排除。除此以外，下台阶预设的挖掘方式、台阶支护预设的节点质量、闭合态势下的支护时机，都关涉着拱脚下陷。

4 可用的管控技术

对软弱围岩特有的隧道，要提升既有的工艺水准，才能完善设定好的管控体系。依循现有的技术水准、现有的设备条件，可被接纳的稳定管控技术，涵盖了预设锁脚锚杆、围岩范畴以内的补强注浆、延展原有的支护范围、增添临时架构下的仰拱。

例如:某施工流程以内，查验了场地固有的围岩状态，选取出来的埋深，被设定成一百米。计算流程内，预设了三维架构下的弹塑模型。围岩运算特有的参数，选取了惯常见到的一般参数。依循场地固有的工况，运算得来隧道变形特有的数值结果。调研数值明晰:延展拱脚的独特方法，能有效限缩固有的周边位移，具有明晰的管控实效。在限缩拱脚沉降时，这一新颖方法，会凸显出最优实效。比对惯用的台阶法，扩大拱脚这一新颖方法，对IV这一层级内的围岩，能够收敛超出11%的比值。施工以后，拱脚原有的沉降，被限缩了72%。V这一层级内的围岩，原有的拱脚收敛，被限缩了15%;原有的拱脚下陷，被限缩了45%。

运算得来的数值，还能表征出:围岩衔接的塑性区段，会随同释放率的递增，而凸显出延展的总倾向。接近预设的极限时，塑性区段这一范畴，就会急剧延展。塑性区段带有特有的布设规律，基底围岩特有的破坏态势，会朝向整体态势下的失稳，逐渐去过渡。

5 结束语

软弱围岩特有的隧道施工，若没能预设最优的管控技术，就会造成衔接的拱脚，出现水平态势下的收敛变形，或者竖直态势下的扭曲。这样一来，隧道地带以内的行车，就会存在特有的安全隐患。为化解这一疑难，就应明晰拱脚变形的总特性，解析区段内的变形机制。拱脚现有的稳定性，应被着力提升，以便维护好建造安全

［1］李文江.软弱围岩隧道台阶法施工中拱脚稳定性及其控制技术［J］.岩石力学与工程学报，2012(05).

［2］接云明.软弱围岩隧道台阶法施工中拱脚稳定性及其控制技术［J］.黑龙江科技信息，2013(08).