湖南省长沙市第一中学 湖南 长沙 410005
摘要：在国家基础建设事业的发展下，铁路隧道、公路隧道等工程得到迅速发展，各类长达、深埋隧道数量越来越多，隧道工程得到了迅速的发展，但是其中也出现了一系列的问题。本文主要针对大变形隧道初期支护技术的应用进行分析。
关键词：大变形隧道；支护技术；应用
自上个世纪八十年代以来，我国隧道支护结构的主要形式为复合衬砌，并且这种结构形式的隧道被广泛应用在公路、铁路、城市轨道交通和军事方面。复合衬砌形式的支护结构主要采用喷锚支护，在围岩条件不好的情况下还会另外采用钢架结构。钢架结构一般分为格栅钢架和型钢钢架两种。不同的隧道有不同的要求，所以选用的钢架结构也会不同。以下就将以大变形隧道为例，从钢架结构的选择、现场勘测以及围岩压力与松动圈反分析几个方面来讨论一下大变形隧道初期支护受力特征及对策研究。
钢架的选择
从本质上讲，两种钢架的支护作用是控制围岩的变形和破坏。两种钢架在变形特征，受力特征以及结构特点等方面有一定的差距。通过大量研究的经验我们发现格栅钢架的性能要比型钢钢架好。虽然两种钢架都适合建四级粘质老黄土的隧道，但是格栅钢架有一定的优越性。大变形隧道在建造的时候从变形、受力方面都有较高的要求，所以一般多采用格栅钢架结构。
2.后期的监测与保护
由于大变形隧道的岩体很容易变形，所以有些大梁桥隧道在初期做了变形和支护施作以后，隧道桥的拱脚和拱腰等部位出现了混凝土裂开并逐渐掉皮掉块等一系列的问题。如果这些问题一直存在且不被控制的话，隧道的结构将会被破坏。为了解决这一问题，保证隧道的安全，需要工程师们进行现场勘测，经过现场观察测试以及模拟数值等方法来对该隧道桥的支护结构的受力特征进行研究并得出有效的应对措施。
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2.1现场勘测
现场测试将从解除应力测试和松动圈测试两个方面进行。解除应力测试的原理是将应变测试计安装在隧道钢架结构的主筋上，通过将主筋剪断来测试其前后的应变及其变化的规律。这项测试一共选取三个断面来进行，并分别测试每个断面的左右拱腰和拱顶三个部位。松动圈测试是通过用地质雷达在大梁隧道的左右两边的边墙、拱脚和拱腰、拱顶等部位设置七条测线来进行的。
2.2围岩压力与松动圈反分析
对围岩压力与松动圈的反分析采用的计算模型为荷载—结构模型，参数的选取依据《铁路隧道设计规范》。荷载的主要作用方式为三角形或梯形。在对得到的数据进行计算的过程中一般分三步进行：正演计算、荷载的确定及结构安全性的评价、松动范围的分析。从相关实验所得的数据来看，在选取的三个断面中，其中一个断面的测试结果十分完整，并且其余两个断面的结果也可以验证第一个断面的完整性。因此就可以确定这一断面的测试结果属于目标值。在正演分析时，如果测试结果与计算结果相吻合，那么就可以得出这次的荷载的量值、作用形式和相对位置。如何进行荷载的确定，就是使荷载的作用位置和作用形式保持不变，通过改变其量值来得出当支护结构安全系数为一时的荷载的大小。通过实验可以得出需要的配筋数比实际的配筋数大，说明其不能满足实际要求。长期不能满足要求的话，大梁隧道的稳定性就会受到很大的影响。所以当出现这种情况的时候应及时调整钢架的各项参数使需要的配筋数与实际的配筋数相等即可。在确定松动范围的时候，一般情况下需要参考一些相关的知识理论和数据，如，与所测工程类似的工程经验、普氏理论中的自然平衡压力拱的形成原理、所测工程的岩体的参数等。
（1）通过实验我们得出当支护结构安全系数为一时，需要的配筋数比实际的配筋数大，不能满足工程的实际需要。建议调整一下支护参数，通过缩小钢架的间距来对钢架的结构进行加密。
（2）计算的松动圈范围与如果与测得的松动圈范围相吻合，说明采用的方法是可行的而且结果也是正确的。因为测得的松动范围在两米到三米之间，所以建议将锚杆的长度控制在4-4.5米之间。
（3）在加强支护结构的同时，也应该增加监测的强度，及时发现并解决各种问题以确保隧道施工的安全。
2.3 隧道软岩变形防治策略
在围岩支护理论的发展下，各类新型支护方法诞生，传统的钢架支撑、木支架、预制混凝土砌块、现浇混凝土衬砌、砌体、锚杆、锚索、预应力锚杆等联合支护形式均得到了广泛应用。在大变形治理过程中，最为常见的就是联合支护形式，如网锚喷+钢拱架+超前小导管支护、网锚喷联合支护等形式。但在某些特殊条件下，如遭受过强烈构造运动的地区，岩体极度破碎、断层破碎带和挤压岩层带、极度软弱岩层( 包括膨胀性地层) 等非常发育，洞室围岩自稳能力极差，甚至无自稳能力，成洞后，均伴随着大变形和严重破坏。对于该种情况，就需要采取特殊的支护措施。
3 结语
总而言之，在以后大梁隧道的初期支护建设过程中，工程师和工人应该时刻保持严谨的工作态度，尽量减小其变形的可能。这样将会为后期的监测和保护节省不少的精力和时间。
参考文献：
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[3] 司宝金. 加强初期支护理念在现场实际施工中的应用[J]. 山西建筑. 2012(07)
论文作者:胡锦仪
论文发表刊物:《科技中国》2016年10期
论文发表时间:2017/1/5
标签：隧道论文; 钢架论文; 结构论文; 围岩论文; 断面论文; 荷载论文; 测试论文; 《科技中国》2016年10期论文;