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

1 概述
　　天恒山隧道工程設(shè)計(jì)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(hào)為K88+320～K89+980，長(zhǎng)1660m，下行線起止樁號(hào)K88+325～
　　K90+015，長(zhǎng)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(qiáng)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(jí)和Ⅵ級(jí)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(chǎng)試驗(yàn)
　　2.1 監(jiān)控量測(cè)的內(nèi)容與方法 在擬定天恒山隧道試驗(yàn)段檢測(cè)的內(nèi)容和方法的時(shí)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(diǎn)、施工工藝和地質(zhì)情況，主要包括量測(cè)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(cè)斷面及測(cè)點(diǎn)布置 該試驗(yàn)段監(jiān)測(cè)項(xiàng)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(cè)項(xiàng)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(cè)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工方法，將全站儀反光貼膜埋設(shè)于上臺(tái)階拱腳處，在開挖隧道的過程中，采用TCRA1102全站儀對(duì)凈空變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)。將凈空收斂監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)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(jì)對(duì)凈空變化予以檢測(cè)。第二，拱部下沉檢測(cè)。將全站儀反光貼膜埋設(shè)在拱頂、拱頂偏左以及上臺(tái)階拱腳四個(gè)部位，在隧道的施工過程中，采用TCRA1102全站儀對(duì)拱部下沉情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。第三，圍巖壓力監(jiān)測(cè)。為了對(duì)隧道施工過程中圍巖壓力的變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，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(cè)。為了對(duì)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(cè)，應(yīng)當(dāng)將振弦式混凝土應(yīng)變計(jì)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(gè)部位[5]。第五，鋼架應(yīng)力監(jiān)測(cè)。為了對(duì)隧道施工過程中的鋼架力學(xué)狀態(tài)變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，將鋼架表面應(yīng)變計(jì)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(gè)部位。
　　3 監(jiān)測(cè)結(jié)果與分析
　　在對(duì)S0圍巖試驗(yàn)段的支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了一個(gè)多月的受力和變形檢測(cè)結(jié)果分析后，顯示各項(xiàng)測(cè)試數(shù)據(jù)處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，通過分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)得出如下結(jié)論：
　　第一，總體趨勢(shì)。將測(cè)試元件埋設(shè)后15-20天左右，各項(xiàng)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(shí)可進(jìn)行二襯。
　　第二，凈空收斂。上臺(tái)階拱腳的收斂值大于最大開挖線處的收斂值，在監(jiān)測(cè)初期，隨著重點(diǎn)工序的實(shí)施，兩個(gè)部位的收斂值的收斂變形急劇增長(zhǎng)，隨后緩慢增長(zhǎng)，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(cè)初期增長(zhǎng)較快，拱部隨著中臺(tái)階和仰拱的開挖下沉急劇增長(zhǎng)，隨后緩慢增長(zhǎng)，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(tái)階、開挖仰拱、開挖中臺(tái)階。
　　第四，圍巖壓力。兩個(gè)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(qiáng)相對(duì)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(gè)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(jì)抗拉強(qiáng)度，因此拉應(yīng)力較小。相對(duì)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(bào)告僅把現(xiàn)階段的量測(cè)工作做一總結(jié)，只對(duì)S0圍巖試驗(yàn)段初期支護(hù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作了分析，下一階段將繼續(xù)對(duì)圍巖的穩(wěn)定性和支護(hù)效果進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。
　　②下一步將結(jié)合工程進(jìn)展，進(jìn)行S5圍巖的試驗(yàn)工作[1]。
　?、弁瑫r(shí)將采用數(shù)值模擬的手段，對(duì)粘土質(zhì)隧道系統(tǒng)錨桿的作用進(jìn)行理論分析。