摘要薄片式輕型格柵是針對硬巖局部破碎段施工提出的一種新型支護方式，其主要原理是通過在錨噴支護中加入薄片式格柵來增強支護，從而改進隧道硬巖局部破碎段的支護方式，增強支護以便保證施工安全，同時薄片式輕型格柵具有重量輕、安裝簡單迅速、成本低的特點，在實際施工過程能夠很好的解決硬巖局部破碎段的施工。

關(guān)鍵詞薄片式輕型格柵硬巖局部破碎段施工安全

1、 前言

錨噴支護是隧道施工中的一項重要工序，分為軟弱圍巖段的有鋼架錨噴支護和硬巖段無鋼架錨噴支護兩種方式，硬巖段無鋼架錨噴支護通常設(shè)計為素噴混凝土和網(wǎng)噴混凝土二種，而硬巖局部破碎段的錨噴支護設(shè)計上一般沒有特殊設(shè)計，沿用了完整硬巖段的錨噴參數(shù)，安全系數(shù)低，實際施工時難以保證施工人員安全，而如果采用軟弱圍巖的有鋼架臨時支護則成本偏高且處理工藝復(fù)雜，所以如何改進硬巖局部破碎段的支護方式尤為重要。

2、 隧道硬巖段主要支護方式和局部破壞機理

2.1. 隧道硬巖段主要支護方式：

表一：雙線鐵路隧道復(fù)合式襯砌支護參數(shù)表

由上表可以看出，設(shè)計上圍巖分級時劃分相對簡單、絕對，錨噴參數(shù)通常采用素噴或網(wǎng)噴的方式進行，對于硬巖段局部出現(xiàn)破碎夾層、滲水、滑層等特殊地質(zhì)情況時仍然沿用了以上兩種錨噴方式，支護參數(shù)相對薄弱，而噴射混凝土層在危石自重作用下，可能出現(xiàn)沖切破壞和撕開破壞，導(dǎo)致全局性的失穩(wěn)、坍塌，發(fā)生惡性連鎖反應(yīng)，難以保證施工人員安全。

2.2.硬巖局部破碎段危石引起的破壞機理

圖一：危石墜落時引起的沖切破壞和撕開破壞

2.2.1.沖切破壞計算

噴射混凝土若被危石沖切破壞時，其噴層厚度可按下式計算：

噴射混凝土厚度：D≥ = ㎝

式中：

G： 危石重量引起的作用力，當危石處于拱頂時，G即為危石重量，本項目硬巖段大部為花崗巖，密度為2.79～3.07g/cm3，較大滑層引起的掉塊一般在1～3m3之間，平均按照2方取值，重量為6000㎏，引起的作用力G=6000×9.8=58800N。

u:危石底面周長，通常1～3m3危石周長約在2～4米之間，本項目取3米。

： 噴射混凝土的計算抗拉強度，本項目采用C25噴射混凝土， 取1.27N/㎜2。

K： 安全系數(shù)，可取3～5，本項目取最大安全系數(shù)5。

2.2.2.撕開作用計算

噴射混凝土層受剪切的同時，它與危石周圍巖石之間產(chǎn)生拉力，當最大拉力大于噴射混凝土層的計算粘結(jié)強度時，噴射混凝土層就會在該結(jié)合面處撕開，計算可用下式：

噴射混凝土厚度：D≥ = ㎝

式中： 是指噴射混凝土層與巖石間的計算粘結(jié)強度，其他參數(shù)同上。通常硬巖Ⅱ級的粘結(jié)強度 ≥0.8Mpa,硬巖Ⅲ級的粘結(jié)強度 ≥0.5Mpa,因此硬巖破碎段的粘結(jié)強度 取值0.5Mpa(0.5N/㎜2)

由計算可知，當危石在2m3時已經(jīng)超過了（表一）中Ⅱ、Ⅲ級硬巖的噴射厚度，特別是危石引起的撕開破壞很容易對噴射混凝土產(chǎn)生剪切破壞，造成噴射混凝土開裂，因此在Ⅱ、Ⅲ級硬巖施工時如果出現(xiàn)局部滑層、危石或破碎段的情況其支護參數(shù)難以保證施工安全。

3、 硬巖局部破碎段錨噴支護處治方法

3.1.硬巖局部破碎段特點和傳統(tǒng)處治方法，見下圖：

圖二：硬巖局部破碎段的傳統(tǒng)錨噴支護處治方法

3.2．薄片式輕型格柵處治方法，見下圖：

圖三：薄片式輕型格柵構(gòu)造

圖四：薄片式輕型格柵處治方式

4、 結(jié)果

通過采用薄片式輕型格柵后，極大的促進了隧道硬巖段的快速施工，對于在施工過程中遇到的局部破碎的情況，能夠快速封閉形成穩(wěn)定的支護結(jié)構(gòu)，節(jié)約了施工成本并加快了施工個進度，采用薄片式輕型格柵支護完成的硬巖局部破碎段沒有出現(xiàn)二次開裂，預(yù)埋的監(jiān)控量測點實測收斂變形數(shù)據(jù)滿足施工安全。

5、 施工體會

薄片式輕型格柵是我項目部針對硬巖局部破碎段提出的一種新型的支護方式，作為隧道錨噴支護措施的一種補充和思路，雖然實際支護效果達到了施工要求并顯現(xiàn)出一定優(yōu)勢，但由于隧道地質(zhì)變化復(fù)雜，圍巖受隧道埋深、地下水、地應(yīng)力等多方面因素影響較大，支護參數(shù)的安全性復(fù)雜多變，但隨著巖體力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科的快速發(fā)展，相信錨噴支護的設(shè)計參數(shù)會更加科學(xué)、完善。

參考文獻

①．《隧道工程》重慶大學(xué)出版社

論文作者：王盛波

職務(wù)：項目部總工程師

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請用PDF形式查看。