陳緒文， 黃 磊， 鄒逸倫

(1. 四川省交通投資集團(tuán)有限責(zé)任公司， 四川 成都 610041； 2. 西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院， 四川 成都 610031)

0 引言

在公路隧道建設(shè)過程中，隧道開挖穩(wěn)定性會(huì)受到復(fù)雜地質(zhì)的影響，例如高地下水壓[1]、巖溶[2]、采空區(qū)[3-4]、軟巖大變形及巖爆[5]等。在高地應(yīng)力條件下，結(jié)構(gòu)完整的脆性硬巖在開挖卸荷后，由于某些因素的誘發(fā)而發(fā)生動(dòng)力失穩(wěn)的現(xiàn)象，即巖爆。目前，如何控制巖爆是巖石力學(xué)與工程界共同面臨的一個(gè)難題。為保證隧道開挖穩(wěn)定性，加固圍巖、弱化圍巖、應(yīng)力轉(zhuǎn)移等防治理念[6]被提出，進(jìn)而形成了巖爆支護(hù)、區(qū)域防范和局部解危等巖爆控制措施。在地下硐室開挖后，圍巖支護(hù)作為最直接有效的巖爆支護(hù)措施，得到了越來越多的研究。侯靖等[7]通過錦屏工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，對(duì)帶鋼墊板錨桿、掛網(wǎng)和噴射混凝土的整體巖爆支護(hù)體系進(jìn)行了闡述，提出了水脹式錨桿與機(jī)械脹殼預(yù)應(yīng)力錨桿組合使用的方法； 汪波等[8]在研究錨桿支護(hù)對(duì)蒼嶺隧道巖爆控制效果的基礎(chǔ)上，提出了采用預(yù)應(yīng)力中空注漿錨桿對(duì)巖爆進(jìn)行防治的方法，并對(duì)錨桿預(yù)應(yīng)力、錨桿間距進(jìn)行了優(yōu)化，提出了巖爆段錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)原則； 秦陽[9]結(jié)合錦屏水電站引水隧洞工程，從錨桿長(zhǎng)度、錨桿預(yù)應(yīng)力及錨桿支護(hù)滯后距離3方面，分析了錨桿支護(hù)對(duì)圍巖穩(wěn)定性的影響； 高志敏等[10]通過柔性防護(hù)網(wǎng)支護(hù)技術(shù)在米倉(cāng)山隧道中的實(shí)際應(yīng)用，對(duì)柔性防護(hù)網(wǎng)支護(hù)的施工過程及要點(diǎn)進(jìn)行了闡述。

以上研究主要是針對(duì)圍巖加固及巖爆防治進(jìn)行的研究。在實(shí)際巖爆隧道中，特別是工期較緊的隧道施工中，如何在防治巖爆的基礎(chǔ)上達(dá)到快速施工的目的是交通隧道等地下工程施工所面臨的長(zhǎng)期性難題。目前的研究還沒有針對(duì)巖爆隧道的快速施工提出一個(gè)系統(tǒng)的解決方案。本文通過總結(jié)現(xiàn)有巖爆支護(hù)技術(shù)，針對(duì)大埋深公路隧道常見的巖爆現(xiàn)象，系統(tǒng)闡述一種新型的支護(hù)設(shè)計(jì)方法，進(jìn)而提出巖爆隧道的快速施工技術(shù)。以米倉(cāng)山隧道為實(shí)施對(duì)象，通過巖爆預(yù)測(cè)、松動(dòng)圈測(cè)試、柔性網(wǎng)參數(shù)測(cè)試等確定支護(hù)參數(shù)，在隧道巖爆區(qū)段進(jìn)行柔性防護(hù)網(wǎng)施工，并對(duì)快速施工效果進(jìn)行分析。

1 基于柔性支護(hù)的臨時(shí)支護(hù)措施

1.1 巖爆隧道支護(hù)現(xiàn)狀

巖爆的發(fā)生取決于巖石的強(qiáng)度、完整性、所處的初始地應(yīng)力條件和周圍地下水情況[11]。根據(jù)巖爆的特征和相關(guān)性質(zhì)將巖爆分為3個(gè)等級(jí)，如表1所示。3個(gè)等級(jí)中，弱巖爆對(duì)施工的影響極小，基本上不會(huì)對(duì)人員和機(jī)械造成威脅，實(shí)際施工時(shí)基本不會(huì)采取特殊措施進(jìn)行處理；中等巖爆持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)機(jī)械、施工人員的安全及心理造成嚴(yán)重影響，基于加固圍巖的思想，目前常采用鋼支撐和噴-錨-網(wǎng)(鋼筋網(wǎng))的整體支護(hù)方式對(duì)隧道中等巖爆區(qū)段進(jìn)行支護(hù)，在施工過程中根據(jù)實(shí)際情況可能還要采用防護(hù)網(wǎng)等被動(dòng)的臨時(shí)支護(hù)措施； 強(qiáng)烈?guī)r爆極具危險(xiǎn)性，在加強(qiáng)支護(hù)的同時(shí)還要采用多種輔助措施(如超前應(yīng)力施工釋放孔等)弱化圍巖，降低巖爆發(fā)生的頻率和能量。

表1 巖爆強(qiáng)度分級(jí)

1.2 新方法的提出

傳統(tǒng)的巖爆區(qū)段圍巖支護(hù)方案中，鋼支撐、錨桿、金屬網(wǎng)以及噴射混凝土使支護(hù)系統(tǒng)形成統(tǒng)一整體，在需要掛雙層鋼筋網(wǎng)時(shí)初噴混凝土必須達(dá)到終凝條件[12]，開挖-初期支護(hù)循環(huán)(包括開挖—初噴—錨桿—立架—掛網(wǎng)—復(fù)噴等工序)通常需要15 h，對(duì)于長(zhǎng)距離獨(dú)頭掘進(jìn)的隧道而言，工期受到嚴(yán)重制約，并且復(fù)雜的支護(hù)工序還會(huì)影響初期支護(hù)的及時(shí)性。

針對(duì)目前存在的問題，對(duì)中等巖爆區(qū)段提出了一種新的“半主動(dòng)半被動(dòng)”支護(hù)理念，即在盡量降低巖爆頻率的前提下增強(qiáng)巖爆防護(hù)能力。對(duì)于具有良好整體自穩(wěn)性的硬巖隧道，防護(hù)的重點(diǎn)在于防止小塊巖石的脫落、掉塊以及彈射，因此，由鋼絲繩網(wǎng)和起固定作用的漲殼式預(yù)應(yīng)力錨桿組成的支護(hù)體系(如圖1所示)應(yīng)運(yùn)而生?？紤]到巖爆時(shí)的動(dòng)荷載作用，鋼絲繩網(wǎng)能及時(shí)對(duì)圍巖形成有效的覆蓋，并且能較好地吸收巖爆發(fā)生時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)應(yīng)力，對(duì)破碎巖石具有承托、緩沖的作用；錨桿加固圍巖的作用顯著，在打入圍巖中并錨固后，與圍巖共同承擔(dān)彈性應(yīng)變能，提高圍巖的自承能力。在起加固作用的錨桿、承托作用的鋼絲繩網(wǎng)以及噴射混凝土形成的柔性支護(hù)體系下，圍巖的受力狀態(tài)得到了極大改善，并且由于鋼絲繩網(wǎng)施工方便，也保證了初期支護(hù)的及時(shí)性。

1.3 機(jī)制分析

目前，隧道施工中廣泛采用藥卷錨桿等摩擦型錨桿，由于硬巖隧道在開挖后圍巖很快就能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，因此，這種錨桿受力較小，不能完全發(fā)揮作用。預(yù)應(yīng)力錨桿對(duì)圍巖的預(yù)壓作用能夠較好抑制圍巖中裂縫的發(fā)展，對(duì)巖爆區(qū)段圍巖產(chǎn)生的層裂剝離現(xiàn)象起到積極的作用[13]。傳統(tǒng)的鋼筋網(wǎng)雖然采用了直徑較小的鋼筋(φ6.5 mm)，但是在受到巖塊沖擊時(shí)，焊接點(diǎn)及接頭的脆弱部位極易發(fā)生局部破壞，巖塊會(huì)從破壞位置擠出[14]。新型的柔性網(wǎng)采用一種工業(yè)化預(yù)制鋼絲繩網(wǎng)，網(wǎng)繩之間采用卡扣固定，不會(huì)出現(xiàn)明顯的滑移現(xiàn)象，并且柔性防護(hù)網(wǎng)在受到?jīng)_擊后能及時(shí)產(chǎn)生整體變形，避免局部承受較大荷載而破壞。鋼絲繩網(wǎng)與鋼焊網(wǎng)沖擊試驗(yàn)對(duì)比如圖2所示。

2 中等巖爆段快速施工技術(shù)研究

2.1 巖爆段設(shè)計(jì)方法

隧道巖爆段快速施工設(shè)計(jì)流程如圖3所示。在隧道施工過程中先進(jìn)行巖爆預(yù)測(cè)，無巖爆和強(qiáng)巖爆區(qū)段采用原施工方案； 弱巖爆區(qū)段不進(jìn)行特殊處理； 中等巖爆區(qū)段采用基于柔性支護(hù)的快速施工技術(shù)，首先對(duì)巖爆區(qū)段的參數(shù)進(jìn)行確定，主要采用松動(dòng)圈測(cè)試得到圍巖擾動(dòng)范圍，進(jìn)而確定錨桿和柔性網(wǎng)參數(shù)。

(a) 柔性支護(hù)截面

(b) 錨桿細(xì)部

(c) 鋼絲繩網(wǎng)

(a) 鋼焊網(wǎng)

(b) 鋼絲繩網(wǎng)

Fig. 2 Comparison of impact test between wirerope net and welded steel net

2.2 中等巖爆段施工方法

為克服傳統(tǒng)巖爆支護(hù)手段施作滯后、抗沖擊能力差的缺點(diǎn)，在中等巖爆段采用柔性鋼絲繩網(wǎng)取代鋼拱架和鋼筋網(wǎng)，充分發(fā)揮其高強(qiáng)度、施工方便、工廠預(yù)制的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，形成了一套快速施工的柔性支護(hù)方案。柔性防護(hù)網(wǎng)施工流程如圖4所示。柔性支護(hù)體系的具體施工步驟為： 1)采用光面爆破，利用機(jī)械找頂并去除洞壁懸石； 2)初次噴射混凝土，及時(shí)閉合巖面，避免洞壁小碎塊巖石的脫落； 3)鉆孔、插入錨桿并預(yù)緊錨桿，錨桿間距為1.0 m； 4)利用機(jī)械將預(yù)制鋼絲繩網(wǎng)吊至掛網(wǎng)臺(tái)車頂部，并向兩側(cè)展開； 5)利用控制裝置將鋼絲繩網(wǎng)暫時(shí)固定于洞壁，使用千斤頂將柔性網(wǎng)密貼洞壁并用鐵環(huán)將繩網(wǎng)與錨桿外露環(huán)套固定連接，相鄰兩塊繩網(wǎng)之間采用連接鋼絲繩進(jìn)行接合，再用緊繩器進(jìn)行預(yù)緊； 6)采用濕噴工藝復(fù)噴至設(shè)計(jì)厚度，避免對(duì)后續(xù)防水板鋪設(shè)及二次襯砌施作產(chǎn)生影響。

圖3 巖爆段快速施工設(shè)計(jì)流程

Fig. 3 Process of rapid construction and design of rockburst section

(a) 光面爆破

(b) 初噴混凝土

(c) 錨桿施工

(d) 起吊繩網(wǎng)

(e) 固定繩網(wǎng)

(f) 復(fù)噴混凝土

圖4柔性防護(hù)網(wǎng)施工流程

Fig. 4 Construction flowchart of flexible protection net

3 米倉(cāng)山隧道應(yīng)用實(shí)例

3.1 工程概況

在建米倉(cāng)山隧道位于G69高速四川巴中至陜西漢中段川陜交界位置，隧道長(zhǎng)13 792 m，為目前西南地區(qū)最長(zhǎng)的公路隧道[15]。隧址區(qū)巴中段最大埋深1 060 m，圍巖以石英閃長(zhǎng)巖為主，夾花崗巖、閃長(zhǎng)巖等透鏡體，屬于典型的硬巖隧道。米倉(cāng)山隧道地形和地質(zhì)縱斷面如圖5所示。通過對(duì)隧道巖爆實(shí)際情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，有以下特征： 1)巖爆位置集中在邊墻、拱肩和拱腰處； 2)巖爆程度隨隧道埋深增加而加劇，表現(xiàn)為張拉型板裂化和剪切型破壞，有清脆爆裂聲，主要表現(xiàn)為中等巖爆。米倉(cāng)山隧道施工現(xiàn)場(chǎng)巖爆如圖6所示。

圖5 米倉(cāng)山隧道地形和地質(zhì)縱斷面

圖6 米倉(cāng)山隧道施工現(xiàn)場(chǎng)巖爆

3.2 巖爆預(yù)測(cè)

目前在巖爆預(yù)測(cè)方面主要有3種方法： 1)原巖應(yīng)力法，主要包括陶振宇判據(jù)、挪威Barton判據(jù)、巖性法和臨界深度法等； 2)二次應(yīng)力法，包括Russense判據(jù)和Turchaninov判據(jù)等[16]； 3)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)，主要包括應(yīng)力監(jiān)測(cè)、變形監(jiān)測(cè)和微震監(jiān)測(cè)。

由于米倉(cāng)山隧道埋深大以及圍巖風(fēng)化弱、硬度高，使得隧道地應(yīng)力極高，同時(shí)，由地應(yīng)力測(cè)試可知隧址區(qū)具有較為明顯的水平構(gòu)造應(yīng)力作用，因此，隧道在開挖過程中存在發(fā)生不同等級(jí)巖爆的可能性。在實(shí)際隧道開挖過程中，現(xiàn)場(chǎng)也發(fā)生過多次巖爆。為避免巖爆對(duì)施工造成更大的影響，在采取控制措施之前，運(yùn)用原巖應(yīng)力法(陶振宇判據(jù))和二次應(yīng)力法(Russense判據(jù)、Turchaninov判據(jù))對(duì)米倉(cāng)山隧道進(jìn)行了綜合巖爆預(yù)測(cè)。

對(duì)于大幕漸啟的智能化時(shí)代，長(zhǎng)榮人雄心勃勃。據(jù)了解，長(zhǎng)榮股份在設(shè)備方面提出的“整合技術(shù)、均衡增效”，包括產(chǎn)品系列“悅、智、臻、夢(mèng)”的命名，均劍指一個(gè)方向，引領(lǐng)印后同步智能化時(shí)代。在車間現(xiàn)場(chǎng)，我們見到了生產(chǎn)中心控制室里懸掛著的一個(gè)大屏幕，各生產(chǎn)線上的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)都匯集到這里，生產(chǎn)進(jìn)度、用工用料及貨品儲(chǔ)備等情況一目了然。長(zhǎng)榮人深知，要想生產(chǎn)出具有高智能化水準(zhǔn)的設(shè)備，就必須首先提升制造環(huán)節(jié)的智能化程度，建立智能化的生產(chǎn)管理體系則是關(guān)鍵一環(huán)。

3.2.1 陶振宇判據(jù)

陶振宇判據(jù)又稱為地應(yīng)力判據(jù)，根據(jù)巖石單軸抗壓強(qiáng)度Rc和初始地應(yīng)力σ0之比對(duì)巖爆活動(dòng)進(jìn)行判定[17]。

(1)

隧道不同埋深區(qū)段的最大主應(yīng)力大小由水壓致裂法實(shí)測(cè)得到，優(yōu)勢(shì)方向?yàn)镹14°W～N29°W，主應(yīng)力隨埋深大致呈線性關(guān)系。根據(jù)式(1)得到陶振宇判據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果如表2所示。

米倉(cāng)山隧道埋深超過300 m的區(qū)段，5.5

3.2.2 Turchaninov判據(jù)

蘇聯(lián)學(xué)者Turchaninov根據(jù)科拉半島希賓地塊的礦井經(jīng)驗(yàn)，提出了根據(jù)巖爆活動(dòng)與洞室法向應(yīng)力、切向應(yīng)力之和與巖石單軸抗壓強(qiáng)度之比進(jìn)行巖爆判定的方法[18]。

(2)

利用有限差分軟件FLAC3D對(duì)米倉(cāng)山隧道的開挖過程進(jìn)行模擬，共劃分1 653 254個(gè)節(jié)點(diǎn)，1 618 560個(gè)單元，模型尺寸為100 m(橫向)×60 m(縱向)×107.2 m(豎向)。有限元模型如圖7所示。圍巖材料模型采用Mohr-Coulomb屈服準(zhǔn)則，圍巖基本力學(xué)參數(shù)通過地應(yīng)力測(cè)試及室內(nèi)試驗(yàn)獲得，各物理力學(xué)參數(shù)見表3。模擬時(shí)考慮了構(gòu)造應(yīng)力，采用應(yīng)力邊界，得到隧道不同埋深處洞壁切向應(yīng)力、徑向應(yīng)力的分布特征以及彈性應(yīng)變能的累積情況，進(jìn)而對(duì)隧道不同區(qū)段進(jìn)行巖爆強(qiáng)度等級(jí)預(yù)測(cè)。

根據(jù)米倉(cāng)山隧道實(shí)際埋深(300～1 000 m)將本次模擬工況分為8組(S1—S8)，模型初始地應(yīng)力情況見表4。對(duì)不同埋深的硬巖隧道圍巖開挖擾動(dòng)進(jìn)行對(duì)比分析，并根據(jù)Turchaninov判據(jù)對(duì)巖爆等級(jí)進(jìn)行劃分，得到巖爆預(yù)測(cè)結(jié)果： 1)當(dāng)埋深小于300 m時(shí)，(σθ+σr)/σc≤0.3，無巖爆； 2)當(dāng)埋深為300～500 m時(shí)，0.3<(σθ+σr)/σc≤0.5，有巖爆可能； 3)當(dāng)埋深為500～800 m時(shí)，0.5<(σθ+σr)/σc≤0.8，肯定會(huì)發(fā)生巖爆； 4)當(dāng)埋深大于800 m時(shí)，(σθ+σr)/σc>0.8，有嚴(yán)重巖爆。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際可知，在埋深為300～500 m的區(qū)段，以輕微巖爆為主，主要發(fā)生在墻腳與拱肩區(qū)域； 在埋深為500～800 m區(qū)段，以中級(jí)巖爆為主，墻腳與拱肩依然是危險(xiǎn)區(qū)域。

表2 米倉(cāng)山隧道陶振宇判據(jù)巖爆預(yù)測(cè)結(jié)果

(a) 立體圖

(b) 側(cè)面圖

圖7基于Turchaninov判據(jù)的有限元模型

Fig. 7 Finite element model based on Turchaninov criterion

3.2.3 綜合對(duì)比

通過對(duì)陶振宇判據(jù)和Turchaninov判據(jù)2種不同巖爆等級(jí)預(yù)測(cè)結(jié)果的分析對(duì)比，得到米倉(cāng)山隧道巖爆等級(jí)預(yù)測(cè)綜合結(jié)果，如表5所示。整個(gè)米倉(cāng)山隧道巖爆強(qiáng)度區(qū)域劃分示意圖如圖8所示。分別將埋深小于400 m區(qū)段、400～700 m區(qū)段、700～1 000 m區(qū)段和大于1 000 m區(qū)段劃分為無巖爆區(qū)域、輕微巖爆區(qū)域、中等巖爆區(qū)域和強(qiáng)烈?guī)r爆區(qū)域。通過對(duì)隧道掘進(jìn)到不同埋深區(qū)段時(shí)每小時(shí)爆裂聲進(jìn)行實(shí)測(cè)并記錄，對(duì)本文的巖爆等級(jí)預(yù)測(cè)方法的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。爆裂聲分布如圖9所示。

表3 米倉(cāng)山隧道圍巖物理力學(xué)參數(shù)

表4 米倉(cāng)山隧道初始地應(yīng)力狀態(tài)

表5 米倉(cāng)山隧道巖爆等級(jí)預(yù)測(cè)綜合結(jié)果

圖8 米倉(cāng)山隧道巖爆等級(jí)區(qū)域劃分

圖9 爆裂聲分布

3.3 松動(dòng)圈測(cè)試

深埋隧道開挖卸荷，圍巖應(yīng)力重分布過程會(huì)隨著洞周一定范圍內(nèi)巖體的破裂擴(kuò)展，微裂隙完全形成破裂面的圍巖區(qū)域，稱為圍巖松動(dòng)圈[19]。本文采用的RSM-RCT(B)聲波測(cè)試儀(如圖10所示)利用超聲波在不同密度巖體介質(zhì)中傳播波速不同這一特性，通過聲波接收器接收信號(hào)的時(shí)間差自動(dòng)計(jì)算聲波在某一深度鉆孔內(nèi)的連續(xù)波速，進(jìn)而對(duì)聲波這一深度范圍內(nèi)的波速變化進(jìn)行分析，判斷圍巖破裂區(qū)域的深度，即圍巖松動(dòng)圈范圍，進(jìn)而確定柔性防護(hù)體系中錨桿的長(zhǎng)度參數(shù)。

在米倉(cāng)山隧道主洞拱頂、拱肩、拱腰和邊墻4個(gè)部位共做9組松動(dòng)圈測(cè)試，通過超聲波波速的突變確定破裂圍巖和內(nèi)部較完整巖體的交界面深度為1.4～1.8 m，其中，拱頂位置損傷深度稍大于邊墻和拱肩。測(cè)試結(jié)果如圖11所示。為達(dá)到更好的圍巖支護(hù)效果，錨桿端頭應(yīng)當(dāng)穿過破碎巖體錨固在內(nèi)部較完整巖體內(nèi)，因此，在圍巖松動(dòng)圈測(cè)試的基礎(chǔ)上，選用φ32 mm機(jī)械漲殼式預(yù)應(yīng)力錨桿，錨桿長(zhǎng)度為2 m。

3.4 網(wǎng)參數(shù)

基于中等巖爆彈射少、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)，在米倉(cāng)山隧道巖爆區(qū)段柔性防護(hù)網(wǎng)快速施工方法中，選用直徑為6 mm的鋼絲繩，網(wǎng)孔規(guī)格為10 cm×10 cm的柔性網(wǎng)。由于巖爆區(qū)段圍巖常發(fā)生巖體層裂剝離，導(dǎo)致錨桿托板懸空而失去支護(hù)效果，因此，需要進(jìn)行柔性網(wǎng)的韌性和強(qiáng)度測(cè)試。在實(shí)驗(yàn)室對(duì)鋼絲繩網(wǎng)進(jìn)行頂破試驗(yàn)，試驗(yàn)過程中逐級(jí)增加荷載，鋼絲繩在韌性作用下能夠產(chǎn)生較大的彈性形變； 采用LS-DYNA動(dòng)力軟件對(duì)鋼絲繩網(wǎng)進(jìn)行動(dòng)荷載的數(shù)值模擬試驗(yàn)，結(jié)果顯示鋼絲繩網(wǎng)能承受的最大頂推力為70 kN，認(rèn)為其符合施工要求。

(a) 聲波測(cè)試儀

(b) 聲波測(cè)試儀原理圖

圖11 松動(dòng)圈測(cè)試結(jié)果

3.5 效果分析

根據(jù)米倉(cāng)山隧道施工實(shí)踐，采用噴射混凝土+漲殼式預(yù)應(yīng)力錨桿+柔性防護(hù)網(wǎng)的快速支護(hù)技術(shù)(如圖12所示)，與原設(shè)計(jì)的鋼拱架+錨桿+鋼筋網(wǎng)+噴射混凝土的傳統(tǒng)支護(hù)技術(shù)相比，每循環(huán)節(jié)約用時(shí)約4 h，施工速度提高了30%～40%。在時(shí)間效益方面，米倉(cāng)山隧道巖爆段獨(dú)頭掘進(jìn)最大月進(jìn)尺達(dá)210 m，米倉(cāng)山隧道巴中端預(yù)測(cè)中等巖爆段約1 200 m，按快速施工方法可節(jié)省工期50 d；在經(jīng)濟(jì)效益方面，采用柔性防護(hù)網(wǎng)支護(hù)區(qū)段，取消了鋼拱架和焊接鋼筋網(wǎng)，預(yù)制化、機(jī)械化程度高，減少了人工投入，工程造價(jià)相對(duì)降低，并且作為巴陜高速的控制性工程，工期的縮短可為企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。每循環(huán)各工序耗時(shí)如表6所示。

圖12 米倉(cāng)山隧道柔性防護(hù)網(wǎng)

Fig. 12 Test section of flexible protection net of Micangshan Tunnel

表6 每循環(huán)各工序耗時(shí)

4 結(jié)論與建議

本文提出了一種針對(duì)硬巖隧道巖爆段的快速施工支護(hù)技術(shù)，首先通過巖爆綜合預(yù)測(cè)劃分巖爆強(qiáng)弱區(qū)段，然后通過松動(dòng)圈測(cè)試確定錨桿長(zhǎng)度，并采用柔性網(wǎng)試驗(yàn)確定柔性網(wǎng)的參數(shù)，最后利用噴射混凝土、預(yù)應(yīng)力錨桿和柔性防護(hù)網(wǎng)快速支護(hù)巖爆段圍巖，特別是中等巖爆區(qū)段。

1)通過陶振宇判據(jù)和Turchaninov判據(jù)可以較準(zhǔn)確地進(jìn)行巖爆預(yù)測(cè)及強(qiáng)度區(qū)域劃分。本文針對(duì)米倉(cāng)山隧道分別將埋深小于400 m區(qū)段、400～700 m區(qū)段、700～1 000 m區(qū)段和大于1 000 m區(qū)段劃分為無巖爆區(qū)域、輕微巖爆區(qū)域、中等巖爆區(qū)域和強(qiáng)烈?guī)r爆區(qū)域。

2)利用松動(dòng)圈測(cè)試結(jié)果能大致判斷圍巖破裂區(qū)域的深度。本文利用RSM-RCT(B)聲波測(cè)試儀，通過超聲波波速的突變確定米倉(cāng)山隧道圍巖松動(dòng)圈深度為1.4～1.8 m，其中拱頂位置損傷深度稍大于邊墻和拱肩。

3)采用噴射混凝土+漲殼式預(yù)應(yīng)力錨桿+柔性防護(hù)網(wǎng)的快速支護(hù)技術(shù)，施工速度快，預(yù)制化、機(jī)械化程度高，可為企業(yè)、社會(huì)帶來明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

4)本文提出的柔性支護(hù)快速施工技術(shù)多限于理論層面，目前并未得到大規(guī)模推廣使用，實(shí)踐驗(yàn)證方面有所欠缺。下一步的研究重點(diǎn)將轉(zhuǎn)向工程領(lǐng)域的應(yīng)用研究，例如“柔性支護(hù)技術(shù)對(duì)巖爆災(zāi)害的防護(hù)效果”、“柔性支護(hù)技術(shù)的支護(hù)強(qiáng)度和耐久性”以及“柔性支護(hù)技術(shù)對(duì)于不同圍巖巖爆隧道的適用性”，并應(yīng)對(duì)柔性網(wǎng)與噴射混凝土組成的復(fù)合材料的力學(xué)性能與防護(hù)效果進(jìn)行進(jìn)一步研究。