公路隧道大变形控制及合理支护形式现场试验研究

秦晋芳

(山西长治公路勘察设计院有限公司,山西 长治 046000)

1 工程概况

隧道工程全长18.21 km,为双洞单线分离式隧道,斜井设置有8座。该隧道最小埋深为28 m,最大埋深720 m。存在较高的地应力,根据水压致裂法测得的试验数据,试验段内最大水平主应力为18 MPa,最小水平主应力为10 MPa,属高地应力区域。

围岩等级主要以Ⅳ～Ⅴ级围岩为主,层厚在10～30 cm范围内,为全断面碳质板岩,呈现节理状发育,节理间距约为8～11 cm之间。隧道试验段围岩的力学参数如表1所示。

表1 试验段围岩基本力学参数

2 不同支护形式现场试验

在实际施工过程中,由于高地应力的作用,出现了多次病害,如混凝土喷层开裂、钢拱架扭曲、支护侵限等。通过对隧道断面形式进行优化以及使用更高质量的钢架等,对隧道大变形的控制效果并不是十分显著。对高地应力条件下的软岩隧道而言,由于地应力作用较为持久,通过提高支护强度手段无法完全解决围岩变形问题,还加大了施工的成本。因此,通过试验等手段寻找一种更有效的变形控制措施是非常有必要的。

2.1 试验方案

结合实际工程经验和前人的相关研究,选定了掌子面超前支护的方法进行现场试验测试。根据超前应力释放规律,进行了超前钻孔和超前导洞应力控制试验。设置了对比试验段,以对比分析超前钻孔和超前导洞的应力控制效果。试验方案的支护参数如表2所示。

表2 各试验段的支护参数

2.2 监测点布置

为对比分析超前钻孔和超前导洞的应力控制效果,在各试验段均设立一个监测断面。……