四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院 四川成都 610000
摘要：九寨沟（甘川界）至绵阳高速公路隧道占比大，软岩隧道多，围岩以绢云千枚岩为主，建设过程中发生了大量的隧道衬砌变形侵线病害。作者在大量现场病害观察总结基础上，总结出了软岩隧道变形侵线的机制，并提出了预防和处治的设计方案，
关键词：软岩隧道；变形侵线；机制分析
一、概述
九寨沟（甘川界）至绵阳高速公路全长212公里，全封闭四车道，设计速度80公里/小时，路基宽为24.5米。起于绵阳市游仙区东林镇张家坪，与绵遂高速公路张家坪互通连接，经绵阳市、江油市、北川县、平武县，进入阿坝州九寨沟县，止于九寨沟县城南，与拟建的汶川经川主寺至九寨沟高速公路共同构成阿坝州高速公路快速通道。
九绵高速共有隧道41座，109公里，隧道占比超过50%。本项目隧道围岩主要为变质岩（以绢云千枚岩为主），同时穿越北山断裂等大型区域断裂带，构造影响大，地质条件极为复杂。自开工以来，出现了大量变形侵线、换拱、塌方、冒顶等地质灾害。
二、隧道变形侵线的分类及机制分析
经过现场大量的案例分析，作者把九绵高速隧道变形侵线分为2大类，即以沉降变形为主的沉降型变形，和以收敛变形为主的收敛型。前者主要发生在洞口堆积体及软岩段落，后者主要发生在深埋高地应力的软岩段落。
1.沉降型变形侵线
沉降型变形侵线主要发生在隧道洞口堆积体及软岩段落，产生的原因是基础（拱脚）承载能力不足。典型照片如图1-1所示。此类病害产生的主要原因是隧道拱圈闭合前，拱脚位置应力集中，超过地基承载能力，导致拱圈整体下沉。
图1-2 沉降型变形侵线机制图
此类变形的处治，应抓住问题产生的核心，不能单纯地加强支护参数。提高拱脚承载能力是重中之重。采用的方式主要有：
①加强锁脚锚杆
一般钢架采用φ32螺纹钢或者φ42注浆导管作为锁脚锚杆。在地基软弱段落，可采用φ70注浆钢管桩或φ108注浆钢管桩，加大对钢架的稳定支撑和约束。
②拱脚位置基底注浆
对于拱脚位置为松散岩土体时，可针对性地对拱脚位置用φ42小导管进行基底注浆固结，提高地基的承载能力。
③钢架间加强连接+竖向钢管桩
在实践中，作者提出一种新型的基底加强方式。即针对钢架“各自为政”的弊端，采用同型号或小一号工字钢作为横向连接，将各工字钢架连城一个整体。同时在横向连接工字钢下方设置竖直向的钢管桩，可极大地改善未成环钢架的受力情况，为后续成环施工提供保障，避免变形侵线的发生。
2.收敛型变形侵线
收敛变形情况更为复杂。根据现场大量案例的总结，主要原因有
①高地应力
部分隧道埋深大，地应力高。隧道开挖引起应力释放，挤压支撑钢架形成变形和侵线。主要发生在软岩段落。
②台阶法施工工序不紧凑
台阶法在变形较大的段落施工时存在固有的缺陷。在上台阶开挖支撑之后再开挖下台阶，在下台阶开挖过程中，上台阶发生收敛变形，导致下台阶钢架无法顺接，形成“葫芦型”，极大地降低了钢架的承载能力。
图1-4收敛变形“葫芦型”
此类变形的处治，应从变形机制入手，主要有如下方法：
③加强支护参数
高地应力是此类变形的一个重要原因。因此，适当加强支护参数非常重要。同时应加大预留变形量，给后续工作提供空间。
④侧墙采用长锚杆锁脚
为遏制上台阶的收敛，避免在下台阶开挖过程中形成“葫芦型”，应在上台阶钢架拱脚处设置横向的长锚杆，建议长度8~10米。同时采用可靠结构将长锚杆与钢架拱脚固定。达到控制收敛，为下台阶开挖创造有利条件。
⑤适当区别上下台阶预留变形量
上台阶暴露时间长，实际变形量比下台阶大。若采用统一的预留变形量，必然会导致衬砌形成“葫芦型”。因此，将上台阶的预留变形量加大，同事适当缩小下台阶的预留变形量，可以有效解决此类问题。
三、结语
综上所述，实事求是科学地总结病害产生的机理，并对症下药，是解决隧道地质病害的极为重要的方法。同样是变形侵线，产生机理可能完全不同。若一味地加大支护参数，不仅造成材料的极大浪费，加大了投入，还可能适得其反，不能真正地解决问题。本文总结了两类隧道衬砌变形侵线的机制，并针对性地提出了处治建议，对类似工程病害的处治具有一定的借鉴意义。
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作者简介：
丁尧（1986-），男，硕士，江苏东台人，主要从事隧道工程设计与科研工作。
论文作者:丁尧
论文发表刊物:《防护工程》2018年第34期
论文发表时间:2019/3/26
标签：隧道论文; 钢架论文; 应力论文; 台阶论文; 病害论文; 围岩论文; 此类论文; 《防护工程》2018年第34期论文;