申海曉

(中鐵十九局集團(tuán) 第三工程有限公司,遼寧 沈陽(yáng) 110136)

據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)在建鐵路隧道中有大約30%～40%為軟弱圍巖隧道,總里程接近3 000 km[1-2].規(guī)劃鐵路隧道中,也有相當(dāng)一部分比例屬于軟弱圍巖隧道.當(dāng)隧道處于軟弱破碎帶時(shí),圍巖破碎、穩(wěn)定性差,圍巖偏壓普遍存在,支護(hù)受力情況復(fù)雜,圍巖大變形、塌方等工程事故極易發(fā)生,給隧道建設(shè)帶來(lái)極大困難[3].本文依托云桂高鐵云南段新蓮隧道1號(hào)斜井工區(qū),通過(guò)開展現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、試驗(yàn)段及數(shù)值模擬計(jì)算,提出一套有效實(shí)用的支護(hù)參數(shù)以及軟弱圍巖變形控制方法,為相關(guān)工程設(shè)計(jì)施工提供參考.

1 工程概況

新蓮隧道位于陽(yáng)宗至昆明南區(qū)間,隧道進(jìn)口里程DK720+757,出口里程DK733+600,全長(zhǎng)12 843 m.新蓮隧道是云桂鐵路技術(shù)含量最高、施工難度最大的一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)隧道,也是重點(diǎn)控制性工程之一.為確保工期,解決施工及運(yùn)營(yíng)期間的排水及通風(fēng),新蓮隧道輔助坑道采用“貫通平導(dǎo)+兩個(gè)斜井”方案,其中1號(hào)斜井工區(qū)起止里程DK723+330～DK725+380,工區(qū)隧道埋深280～340 m.圖1給出了1號(hào)斜井工區(qū)平導(dǎo)、正洞、橫通道、斜井的相對(duì)位置關(guān)系.

圖1 1號(hào)斜井工區(qū)

1號(hào)斜井工區(qū)巖性為砂巖夾頁(yè)巖或砂巖、頁(yè)巖互層,灰、淺灰、深灰色,薄～中厚層狀,巖層產(chǎn)狀變化較大,總體來(lái)說(shuō),巖層產(chǎn)狀較平緩,受大腦包正斷層、腳步哨向斜及腳步哨逆斷層影響,裂隙發(fā)育,圍巖結(jié)構(gòu)破碎,砂巖碎裂現(xiàn)象嚴(yán)重,呈塊狀、碎塊狀,頁(yè)巖質(zhì)極軟,呈薄層、薄片狀,遇水呈土狀;巖體潮濕,部分段落滲水,圍巖整體性及自穩(wěn)性差,開挖臨空后極易掉塊、坍塌.

2 施工情況

對(duì)1號(hào)斜井工區(qū)已施工區(qū)段支護(hù)結(jié)構(gòu)變形情況進(jìn)行調(diào)查,共發(fā)現(xiàn)正洞沉降及凈空收斂超標(biāo)87處,平導(dǎo)沉降及凈空收斂超標(biāo)67處.

初期支護(hù)大變形表現(xiàn)為鋼架扭曲變形(如圖2所示)、初支變形侵限.部分已施工段二襯結(jié)構(gòu)出現(xiàn)混凝土剝皮、掉塊及開裂等現(xiàn)象.正洞支護(hù)結(jié)構(gòu)最大沉降達(dá)851.03 mm,凈空收斂達(dá)1 002.91 mm,平導(dǎo)支護(hù)結(jié)構(gòu)最大沉降達(dá)471.60 mm,凈空收斂達(dá)521.31 mm,均遠(yuǎn)超隧道預(yù)留變形量.

圖2 邊墻位置噴射混凝土剝落及鋼架扭曲

3 試驗(yàn)段及數(shù)值模擬計(jì)算

針對(duì)新蓮隧道1號(hào)斜井工區(qū)出現(xiàn)初期支護(hù)大變形的情況,為確定更加有效的支護(hù)措施,在新蓮隧道1號(hào)斜井工區(qū)設(shè)置試驗(yàn)段.

3.1 試驗(yàn)段隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工情況,對(duì)新蓮隧道正洞開展單層支護(hù)方案試驗(yàn),對(duì)平導(dǎo)進(jìn)一步優(yōu)化斷面型式及支護(hù)體系.

1) 正洞試驗(yàn)段支護(hù)參數(shù).

正洞試驗(yàn)段斷面及支護(hù)結(jié)構(gòu)采用V級(jí)C型加強(qiáng)復(fù)合式襯砌,如圖3所示.

圖3 正洞試驗(yàn)段斷面及支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(單位：cm)

① 按V級(jí)C型加強(qiáng)襯砌斷面開挖,預(yù)留變形量40 cm,拱墻襯砌厚度60 cm,仰拱襯砌厚度70 cm.

② 初期支護(hù)采用C30早強(qiáng)纖維混凝土,厚度33 cm,噴射混凝土24 h強(qiáng)度不低于15 MPa.拱部設(shè)置Ф25中空注漿錨桿,邊墻采用Ф25砂漿錨桿,錨桿間距1.2 m×0.6 m,錨桿長(zhǎng)6.0 m.設(shè)置Ф8雙層鋼筋網(wǎng),網(wǎng)格間距20 cm×20 cm.

③ 采用HW175型鋼拱架,間距0.6 m,鎖腳采用Ф76注漿花管,每處2根,每榀12根,每根長(zhǎng)6.0 m.鋼架縱向用Ф25鋼筋連接,鋼筋間距1.0 m.

④ 拱部采用Ф42超前注漿小導(dǎo)管,每根長(zhǎng)4.5 m,環(huán)向間距0.4 m,每環(huán)38根,縱向每3.0 m一環(huán).

2) 平導(dǎo)試驗(yàn)段支護(hù)參數(shù)

平導(dǎo)試驗(yàn)段斷面及支護(hù)結(jié)構(gòu)采用V級(jí)加強(qiáng)I型錨噴襯砌,如圖4所示.

圖4 平導(dǎo)試驗(yàn)段斷面及支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(單位：cm)

① 按V級(jí)加強(qiáng)I型錨噴襯砌斷面開挖,斷面型式為馬蹄形.考慮平導(dǎo)將來(lái)作為運(yùn)營(yíng)防災(zāi)救援通道,預(yù)留模筑襯砌空間.

② 初期支護(hù)采用C30早強(qiáng)纖維混凝土,厚度32 cm,噴射混凝土24 h強(qiáng)度不低于15 MPa.拱部設(shè)置Ф25的中空注漿錨桿,邊墻采用Ф25的砂漿錨桿,錨桿間距1.2 m×0.8 m,錨桿長(zhǎng)4.0m.設(shè)置Ф8雙層鋼筋網(wǎng),鋼筋網(wǎng)的網(wǎng)格間距為20 cm×20 cm.

③ 采用I22b型鋼拱架,間距0.8 m,鎖腳采用Ф42 mm注漿花管,每處2根,每榀8根,每根長(zhǎng)4.0 m.鋼架縱向用Ф25的鋼筋連接,鋼筋間距1.0 m.

④ 拱部采用Ф42超前注漿小導(dǎo)管,每根長(zhǎng)4.5 m,環(huán)向間距0.4 m,每環(huán)20根,縱向每3.2 m一環(huán).

3.2 試驗(yàn)段支護(hù)參數(shù)數(shù)值模擬計(jì)算

采用Ansys建立荷載-結(jié)構(gòu)模型對(duì)試驗(yàn)段支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析,與原設(shè)計(jì)支護(hù)結(jié)構(gòu)受力計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較.采用以下計(jì)算假設(shè):

1) 將支護(hù)結(jié)構(gòu)受力問(wèn)題視為平面應(yīng)變問(wèn)題;

2) 初期支護(hù)用梁?jiǎn)卧?BEAM4)模擬;

3) 初期支護(hù)中鋼拱架與噴層協(xié)同工作,兩者作為組合梁計(jì)算[4],以考慮加強(qiáng)支護(hù)的作用.

4) 支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖的相互作用用彈性桿單元(LINK180)模擬.

正洞試驗(yàn)段及原設(shè)計(jì)支護(hù)結(jié)構(gòu)位移和應(yīng)力計(jì)算結(jié)果如圖5～6所示.

(a) 豎向位移 (b) 水平位移

(c) 外側(cè)應(yīng)力 (d) 內(nèi)側(cè)應(yīng)力圖5 正洞原設(shè)計(jì)支護(hù)結(jié)構(gòu)受力計(jì)算結(jié)果

(a) 豎向位移 (b) 水平位移

(c) 外側(cè)應(yīng)力 (d) 內(nèi)側(cè)應(yīng)力圖6 正洞試驗(yàn)段支護(hù)結(jié)構(gòu)受力計(jì)算結(jié)果

由圖5～6可知：正洞原設(shè)計(jì)支護(hù)結(jié)構(gòu)最大沉降622.3 mm,發(fā)生在拱頂,最大水平位移149.4 mm,發(fā)生在拱頂兩側(cè).襯砌最大壓應(yīng)力34.4 MPa,最大拉應(yīng)力2.16 MPa,均超過(guò)C25混凝土極限拉、壓強(qiáng)度.

試驗(yàn)段支護(hù)結(jié)構(gòu)最大沉降132.9 mm,發(fā)生在拱頂,最大水平位移24.5 mm,發(fā)生在拱頂兩側(cè).襯砌最大壓應(yīng)力8.14 MPa,最大拉應(yīng)力1.25 MPa,均低于C30混凝土極限拉、壓強(qiáng)度.

由計(jì)算結(jié)果可以看出：試驗(yàn)段采用HW175型鋼拱架,并增大了噴層厚度,拱頂沉降和內(nèi)力較原設(shè)計(jì)大幅度減小,可見(jiàn)試驗(yàn)段支護(hù)參數(shù)對(duì)降低支護(hù)結(jié)構(gòu)變形和內(nèi)力是有效的.

平導(dǎo)試驗(yàn)段及原設(shè)計(jì)(直墻拱頂斷面)支護(hù)結(jié)構(gòu)位移和應(yīng)力計(jì)算結(jié)果如圖7～8所示.

(a) 豎向位移 (b) 水平位移

(c) 外側(cè)應(yīng)力 (d) 內(nèi)側(cè)應(yīng)力圖7 平導(dǎo)試驗(yàn)段支護(hù)結(jié)構(gòu)受力計(jì)算結(jié)果

(a) 豎向位移 (b) 水平位移

(c) 外側(cè)應(yīng)力 (d) 內(nèi)側(cè)應(yīng)力圖8 平導(dǎo)原設(shè)計(jì)支護(hù)結(jié)構(gòu)受力計(jì)算結(jié)果

由圖7～8可知：原設(shè)計(jì)支護(hù)結(jié)構(gòu)最大沉降76.7 mm,最大水平位移472 mm,均發(fā)生在邊墻.襯砌最大壓應(yīng)力90.2 MPa,最大拉應(yīng)力81.8 MPa,均遠(yuǎn)超C25混凝土極限拉、壓強(qiáng)度.

試驗(yàn)段支護(hù)結(jié)構(gòu)最大沉降27.4 mm,發(fā)生在拱頂,最大水平位移7.9 mm,發(fā)生在拱頂兩側(cè).襯砌最大壓應(yīng)力4.83 MPa,最大拉應(yīng)力達(dá)2.03 MPa,均低于C30混凝土極限拉、壓強(qiáng)度.

由計(jì)算結(jié)果可以看出,平導(dǎo)原設(shè)計(jì)直墻拱頂斷面在圍巖壓力作用下產(chǎn)生的變形主要是側(cè)墻向洞內(nèi)產(chǎn)生大量收斂位移,與此同時(shí)側(cè)墻外側(cè)壓應(yīng)力和墻角拉應(yīng)力均遠(yuǎn)超噴層混凝土的極限拉、壓強(qiáng)度.試驗(yàn)段采用的V級(jí)加強(qiáng)I型錨噴襯砌馬蹄形斷面,支護(hù)結(jié)構(gòu)力學(xué)性能明顯提升,變形和應(yīng)力均明顯減小,說(shuō)明平導(dǎo)試驗(yàn)段采用的支護(hù)結(jié)構(gòu)在軟弱圍巖中具有良好的性能.

3.3 試驗(yàn)段支護(hù)結(jié)構(gòu)累計(jì)變形監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

1) 正洞支護(hù)結(jié)構(gòu)累計(jì)變形及持續(xù)時(shí)間.

每隔5 m設(shè)置一處監(jiān)測(cè)斷面,沉降測(cè)點(diǎn)布置于拱頂,收斂測(cè)點(diǎn)每臺(tái)階各對(duì)稱布置2個(gè).監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集設(shè)備為全站儀,讀取每測(cè)點(diǎn)絕對(duì)三維坐標(biāo)值.

正洞試驗(yàn)段最大沉降發(fā)生于DK724+322斷面拱頂,沉降值為328 mm;最大收斂發(fā)生于DK724+322斷面中臺(tái)階,收斂值為119 mm.正洞試驗(yàn)段累計(jì)變形與持續(xù)時(shí)間見(jiàn)表1.

表1 正洞試驗(yàn)段累計(jì)變形與各工序持續(xù)時(shí)間

由表1可見(jiàn),采用試驗(yàn)段支護(hù)參數(shù)施工后,支護(hù)結(jié)構(gòu)總體變形較原設(shè)計(jì)明顯減小.正洞大部分區(qū)域仰拱封閉后平均變形速率可控制在5 mm/d以下,因此,盡快實(shí)現(xiàn)仰拱封閉能有效減小總變形.

通過(guò)比較各施工階段持續(xù)時(shí)間,可知上臺(tái)階持續(xù)時(shí)間對(duì)后期總變形的影響較大,上臺(tái)階持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng),在后期相同時(shí)間內(nèi)其總變形越大.

最大變形位于斷面DK724+322,該斷面上臺(tái)階持續(xù)時(shí)間達(dá)到了38 d,仰拱封閉距掌子面開挖時(shí)間為67 d.該斷面在開挖后第60 d時(shí)拱墻設(shè)置了套拱(此時(shí)沉降變形178 mm),套拱設(shè)置后累計(jì)沉降仍達(dá)到150 mm,說(shuō)明套拱對(duì)變形抑制效果不明顯.

最小變形斷面DK724+307斷面,該斷面在中臺(tái)階開挖后設(shè)置了臨時(shí)仰拱.從監(jiān)控監(jiān)測(cè)情況看,該斷面沉降和收斂變形均最小,尤其是中臺(tái)階的變形,因此設(shè)置臨時(shí)仰拱對(duì)減小沉降及收斂變形效果明顯.

2) 平導(dǎo)支護(hù)結(jié)構(gòu)累計(jì)變形及持續(xù)時(shí)間.

平導(dǎo)試驗(yàn)段最大沉降發(fā)生于PDK724+390斷面拱頂,沉降值為132 mm;最大收斂發(fā)生于PDK724+395斷面中臺(tái)階,收斂值為127 mm.平導(dǎo)試驗(yàn)段累計(jì)變形與各工序臺(tái)階持續(xù)時(shí)間見(jiàn)表2.

由表2可見(jiàn),采用試驗(yàn)段設(shè)計(jì)參數(shù)施工后,平導(dǎo)支護(hù)結(jié)構(gòu)總體變形較原設(shè)計(jì)有明顯的減小.平導(dǎo)支護(hù)結(jié)構(gòu)變形仍以水平收斂為主.平導(dǎo)在仰拱封閉后,支護(hù)結(jié)構(gòu)變形速率明顯減小,平均變形速率可控制在2 mm/d以下.

4 支護(hù)結(jié)構(gòu)變形控制技術(shù)

4.1 超前地質(zhì)預(yù)測(cè)及預(yù)報(bào)

新蓮隧道DK723+330～725+380范圍內(nèi),掌子面巖性為砂巖、頁(yè)巖,局部夾風(fēng)化泥土,巖體極破碎,節(jié)理裂隙發(fā)育,圍巖自穩(wěn)性差.為保證施工安全,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況,采用TSP-203檢測(cè)技術(shù)、地質(zhì)雷達(dá)法、紅外探水法對(duì)掌子面前方作地質(zhì)超前預(yù)報(bào),與超前探孔法、掌子面地質(zhì)素描法以及斷層參數(shù)預(yù)測(cè)法綜合實(shí)施[5].將長(zhǎng)、短距離預(yù)報(bào)方法相結(jié)合,判定軟弱圍巖破碎帶的具體位置,確定其對(duì)施工的影響程度[6].超前地質(zhì)預(yù)報(bào)計(jì)劃見(jiàn)表3.

表2 平導(dǎo)試驗(yàn)段累計(jì)變形與各工序持續(xù)時(shí)間

表3 地質(zhì)超前預(yù)報(bào)計(jì)劃

4.2 隧道洞身開挖工法

施工方法必須遵循短開挖、勤量測(cè)、弱爆破、及時(shí)封閉支護(hù)成環(huán)的原則.

Ⅲ級(jí)圍巖采用臺(tái)階法施工,Ⅳ級(jí)圍巖以臺(tái)階法施工為主,特殊段采用臺(tái)階法添加臨時(shí)橫撐.Ⅴ級(jí)圍巖的普通地段以臺(tái)階加臨時(shí)橫撐工法施工為主,軟巖地段采用大拱腳的臺(tái)階法施工,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況,預(yù)留變形量50～70 cm;上臺(tái)階開挖高度約4.5 m,臺(tái)階長(zhǎng)度6 m;中臺(tái)階開挖高度約3.0 m,臺(tái)階長(zhǎng)度約18 m;下臺(tái)階開挖高度約3.4 m,臺(tái)階長(zhǎng)度約6～10 m;上臺(tái)階開挖循環(huán)進(jìn)尺1～2榀鋼架間距,中、下臺(tái)階開挖循環(huán)進(jìn)尺2～3榀鋼架間距,掌子面至仰拱步距保持在30～35 m之間.

圖9 大拱腳臺(tái)階法施工工序橫斷面

4.3 超前預(yù)支護(hù)施工

隧道采用超前大管棚、超前小導(dǎo)管等超前支護(hù)形式進(jìn)行預(yù)支護(hù)[7].在隧道進(jìn)出口位置,采用Ф108管棚進(jìn)行超前支護(hù),鋼管每根長(zhǎng)30 m,環(huán)向間距40 cm,外插角3～5°.設(shè)置2～3榀I20b鋼架澆筑混凝土導(dǎo)向拱.對(duì)隧道洞身部分IV級(jí)圍巖段、Ⅴ級(jí)圍巖段采用Ф42超前小導(dǎo)管進(jìn)行超前支護(hù),每環(huán)31根,每根長(zhǎng)4.5m,環(huán)向間距0.4 m,外插角5～10°,縱向3.0 m一環(huán).

4.4 初期支護(hù)施工

為了驗(yàn)證濕噴混凝土工藝中混凝土噴射角度、噴射距離、坍落度、一次噴射厚度、系統(tǒng)風(fēng)壓以及施工溫度等參數(shù)對(duì)混凝土性能的影響,采用單一變量法,通過(guò)改變參數(shù)取值進(jìn)行試驗(yàn),確定最優(yōu)施工參數(shù)[8].現(xiàn)將試驗(yàn)最終確定的噴射混凝土施工參數(shù)列于表4.

表4 最優(yōu)施工參數(shù)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況,正洞初期支護(hù)采用HW175型鋼鋼架單層支護(hù),鋼架間距0.6 m.噴射C30早強(qiáng)纖維混凝土,厚度均大于33 cm;C30早強(qiáng)混凝土試驗(yàn)室試驗(yàn)24 h強(qiáng)度18.6 MPa.采用雙層Ф8鋼筋網(wǎng),網(wǎng)格間距20 cm×20 cm.縱向連接鋼筋采用Ф25螺紋鋼筋,鋼架臺(tái)階接頭處上下側(cè)各設(shè)置2根I14連接型鋼.噴射混凝土前鋼架臺(tái)階接頭每處施工2根Ф42鎖腳錨管,長(zhǎng)度3 m;中下臺(tái)階及仰拱開挖前鋼架臺(tái)階接頭每處施工2根Ф76鎖腳錨管,長(zhǎng)度6.0 m,采用套管鋼板與鋼架連接.系統(tǒng)錨桿采用6.0 m長(zhǎng)中空錨桿及G32自進(jìn)式錨桿縱向間距0.6 m,環(huán)向間距1.2 m.

4.5 仰拱及仰拱填充

待噴錨支護(hù)作業(yè)全部完成后,盡早灌注混凝土填充仰拱,使隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)盡快閉合.

DK723+950～993段上臺(tái)階、DK724+015～025段拱墻等多處地段原有初支及套拱拱架已侵入二襯超過(guò)30 cm,需要對(duì)套拱拱架進(jìn)行拆除,并將原有初支A單元部分進(jìn)行換拱,方可滿足二襯施做要求.換拱采用逐榀拆換,鑿除混凝土過(guò)程中不得拆除橫撐及豎撐,待混凝土清除完畢且無(wú)圍巖塌落后拆除臨時(shí)支撐,隨后初噴混凝土封閉并拆換鋼拱架.拱架安裝完成后及時(shí)掛網(wǎng)噴射混凝土并安裝臨時(shí)仰拱,以策安全.

而DK724+000～010、DK724+012～015、DK724+ 026～030段等多處地段套拱侵限約10～20 cm,故該段拆除套拱后即可滿足二襯施做要求.原初支混凝土采用液壓錘配合人工風(fēng)鎬或弱爆破拆除,套拱拆除按自上而下的順序分段拆除,連接筋不得一次全部截?cái)?要做到隨拆隨截,以保證安全.

為加強(qiáng)換拱初期支護(hù)完成后的沉降及收斂控制,拱架安裝采用大拱腳(外擴(kuò)大)法施作,預(yù)留變形量加大為40 cm.為滿足換拱后的沉降及收斂要求,拱架在Ⅴ級(jí)B型襯砌斷面的基礎(chǔ)上按預(yù)留變形量40 cm控制加工尺寸,采用I25b型鋼鋼架,間距0.6 m.

4.6 支護(hù)結(jié)構(gòu)變形控制關(guān)鍵工序及優(yōu)化

1) 鎖腳錨管與鋼架連接.

Ф76鎖腳錨管與鋼架連接的質(zhì)量是影響初期支護(hù)穩(wěn)定性關(guān)鍵之一,前期施工過(guò)程中采用先施工鎖腳錨管后焊接連接鋼板的方式,由于無(wú)法保證焊接質(zhì)量導(dǎo)致多處初支開裂侵限.后期進(jìn)行工藝研究,采用先焊接連接鋼板后施工鎖腳錨管的施工方式,分別采用了刻槽焊接、套管鋼筋焊接等方式,效果仍達(dá)不到施工要求.經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn),最后該工藝定型為在加工廠內(nèi)螺栓連接焊接鉆孔及定位鋼板定位套管,在鉆孔完成之后,焊接定位套管與鎖腳的方式,保證Ф76鋼架與鎖腳錨管連接的質(zhì)量.

2) 鋼架基礎(chǔ)加固施工工藝.

支護(hù)結(jié)構(gòu)的初期沉降取決于鋼架基礎(chǔ)的穩(wěn)固程度.在施工過(guò)程中分別采用了袋裝噴錨料上支墊、直接支墊及噴射混凝土整平后支墊槽鋼等形式.經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)效果驗(yàn)證,最后定型為噴射混凝土整平后支墊槽鋼形式.

3) 徑向注漿施工工藝.

在施工過(guò)程中,對(duì)局部初期支護(hù)開裂及滲水地段采用了徑向注漿措施.徑向注漿采用YT28手持式鑿巖機(jī)鉆孔,鉆孔深度3.0 m,漿液采用1∶1水泥漿.

5 結(jié)論

1) 在1號(hào)斜井工區(qū)開展試驗(yàn)段,試驗(yàn)結(jié)果表明,正洞采用HW175型鋼、Ф76鎖腳錨管、縱向連接型鋼、臨時(shí)仰拱等措施對(duì)變形的控制效果明顯.平導(dǎo)采用馬蹄形斷面對(duì)變形抑制效果明顯.減小上臺(tái)階長(zhǎng)度,縮短上臺(tái)階持續(xù)時(shí)間,縮短仰拱封閉時(shí)間,減少上臺(tái)階開挖對(duì)圍巖的擾動(dòng)等措施對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)變形的控制效果比較明顯.

2) 采用Ansys建立支護(hù)結(jié)構(gòu)的有限元模型,對(duì)試驗(yàn)段支護(hù)參數(shù)進(jìn)行核算,計(jì)算結(jié)果表明,試驗(yàn)段支護(hù)參數(shù)與原支護(hù)參數(shù)相比,變形和應(yīng)力明顯減小,證明了試驗(yàn)段支護(hù)參數(shù)在軟弱圍巖中的有效性.

3) 結(jié)合試驗(yàn)段研究情況及有限元計(jì)算結(jié)果,提出了軟弱圍巖隧道圍巖及支護(hù)結(jié)構(gòu)變形控制的關(guān)鍵方法,如超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、洞身開挖方式、超前支護(hù)、初支及二襯施工、仰拱施工方法等.優(yōu)化了支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù),提出了支護(hù)結(jié)構(gòu)變形控制措施.