1、下承式錨桿在大斷面富水隧道施工中的應(yīng)用研究摘要:包家山特長(zhǎng)隧道為國(guó)家規(guī)劃的包頭至茂名公路大通道的控制性工程，隧道全長(zhǎng)11.2公里，分離式雙向4車道，是全國(guó)第三長(zhǎng)公路隧道，也是公路行業(yè)目前施工難度最大的隧道之一。隧道工程地質(zhì)以千枚巖為主，斷層破碎帶多，地下水豐富。目前國(guó)內(nèi)關(guān)于富水千枚巖地層隧道施工的經(jīng)驗(yàn)還不多，如何快速、安全的完成本工程面臨的主要問(wèn)題。關(guān)鍵詞：千枚巖， 下承式，大斷面，富水一、工程概況隧道按分離式單向行車雙線隧道設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)行車速度80km/h，洞門(mén)采用1：1削竹式洞門(mén)。包家山特長(zhǎng)隧道設(shè)計(jì)斷面98m2。隧道通過(guò)地段屬于南秦嶺留壩-白河褶皺帶，地處南羊山斷裂和石泉安康斷裂之間，受區(qū)域

2、構(gòu)造的影響，隧道通過(guò)地段斷層、褶皺發(fā)育，中生代來(lái)，本區(qū)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)受秦嶺構(gòu)造帶總體活動(dòng)格局的制約，主要表現(xiàn)為斷裂構(gòu)造的繼承性活動(dòng)和山盆耦合的震蕩性不均勻升降以及地震的多發(fā)性。影響全隧道的較大規(guī)模斷層有37條斷層,斷層影響帶寬度多為310m，個(gè)別斷層寬度達(dá)到40m。斷層帶周邊常見(jiàn)強(qiáng)構(gòu)造混雜帶，強(qiáng)糜棱巖化，片理化等，斷層兩側(cè)裂隙發(fā)育巖石破碎，圍巖穩(wěn)定性差。褶皺共有3處，影響寬度300800m，褶皺軸部節(jié)理發(fā)育，巖體破碎，圍巖穩(wěn)定性差。富水段工程地質(zhì)以粉砂質(zhì)絹云母千枚巖夾炭質(zhì)板巖為主，千枚巖含量占45左右，其飽和單軸抗壓強(qiáng)度Rc為2.98MPa。富水段區(qū)域斷層、褶皺發(fā)育，斷裂帶內(nèi)不僅巖石破碎，而且節(jié)理

3、裂隙發(fā)育，是地下水貯存的場(chǎng)所和運(yùn)動(dòng)的通道，因此是影響圍巖穩(wěn)定性的主要因素。施工實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)涌水情況，富水段單掌子面涌水量最小為31 m3/h，最大為210 m3/h。千枚巖是一種具千枚狀構(gòu)造的巖石，屬于區(qū)域變質(zhì)淺變質(zhì)帶巖之一。由粘土巖或火山凝灰?guī)r等變質(zhì)而成，其原巖類型與板巖相似，重結(jié)晶程度比板巖高，基本已重結(jié)晶。礦物成分以絹云母為主，多呈微粒狀或片狀；有時(shí)含有綠泥石、黑云母、石榴石或十字石等。主要特征是能被剝成葉片狀的薄片，表面呈顯著的絲絹光澤，質(zhì)地軟，遇水易軟化。圍巖節(jié)理、裂隙發(fā)育-很發(fā)育，呈薄層狀角礫結(jié)構(gòu)，產(chǎn)狀不穩(wěn)定，圍巖破碎，局部結(jié)構(gòu)充填泥質(zhì)物，面光滑，穩(wěn)定性差；千枚巖巖質(zhì)軟，開(kāi)挖后呈泥狀，

4、穩(wěn)定性差，拱部易出現(xiàn)掉塊、坍塌現(xiàn)象。地下水在隧道施工中，對(duì)圍巖的穩(wěn)定性起著很大的影響，特別是在軟弱的千枚巖區(qū)，更是起著控制作用。富水千枚巖地層隧道施工，最重要的一點(diǎn)就是減少水對(duì)圍巖的作用，控制圍巖的大變形，通過(guò)監(jiān)控量測(cè)掌握圍巖變形規(guī)律，動(dòng)態(tài)施工。我合同段富水千枚巖段長(zhǎng)度占我標(biāo)段隧道總長(zhǎng)的25左右，如何安全、快速的通過(guò)富水段對(duì)本項(xiàng)目的工期要求具有決定性意義。為了確保施工安全，使施工能按計(jì)劃順利進(jìn)行，中鐵十二局集團(tuán)小康高速N10合同段項(xiàng)目部聯(lián)合長(zhǎng)安大學(xué)、陜西省公路勘察設(shè)計(jì)院等單位參考烏鞘嶺隧道千枚巖地段的施工經(jīng)驗(yàn)，決定在包家山特長(zhǎng)隧道右線選取按“三臺(tái)級(jí)七步流水法”施工方案和設(shè)計(jì)支護(hù)參數(shù)施工的30m

5、試驗(yàn)段進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)，以評(píng)估施工方案和支護(hù)參數(shù)的安全性、合理性。二、工程特點(diǎn)1、工期緊張，水文地質(zhì)條件復(fù)雜，斷層破碎帶多，地下水豐富，施工難度大；2、富水千枚巖地段施工隧道，圍巖的變形較大。通過(guò)本課題的研究，確定富水千枚巖地段隧道施工方法，支護(hù)參數(shù)。找出解決富水千枚巖隧道圍巖變形和快速施工的方法。1.監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目、方法及范圍 1.1 監(jiān)控量測(cè)的目的及要求1.1.1 監(jiān)控量測(cè)的目的隧道施工過(guò)程中，通過(guò)監(jiān)控量測(cè)要達(dá)到以下3個(gè)目的：1. 及時(shí)掌握圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)，為隧道施工日常管理提供安全信息；2. 通過(guò)對(duì)量測(cè)數(shù)據(jù)的分析處理與必要的計(jì)算和判斷后，進(jìn)行預(yù)測(cè)和反饋，以便對(duì)原設(shè)計(jì)和施工方案的合理性進(jìn)行

6、評(píng)估，以確保施工安全和隧道的支護(hù)襯砌結(jié)構(gòu)的可靠度；3. 為信息反饋技術(shù)和其他類似工程積累監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)。1.1.2 監(jiān)控量測(cè)的要求1. 能快速埋設(shè)測(cè)點(diǎn)，且開(kāi)挖后不超過(guò)24h，下次開(kāi)挖前應(yīng)測(cè)取初讀數(shù)；2. 能快速量測(cè)數(shù)據(jù)；3. 測(cè)試元件應(yīng)具有良好的防震、防沖擊波能力；4. 測(cè)試元件數(shù)據(jù)應(yīng)準(zhǔn)確可靠；5. 直接測(cè)讀物理量，無(wú)需通過(guò)復(fù)雜計(jì)算即可直接應(yīng)用；6. 測(cè)試元件在埋設(shè)后能長(zhǎng)期有效地工作；7. 測(cè)試元件應(yīng)有足夠的精度與可靠性，且在現(xiàn)場(chǎng)各種變化條件的干擾下“零飄小”。1.2 監(jiān)控量測(cè)的內(nèi)容與方法依據(jù)公路隧道施工技術(shù)規(guī)范（JTJ042-94）的要求，根據(jù)隧道的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、施工工藝以及地質(zhì)情況，擬定包

7、家山隧道試驗(yàn)段的監(jiān)測(cè)的內(nèi)容和方法，其中包括圍巖壓力、凈空收斂、噴射混凝土應(yīng)力、型鋼鋼架應(yīng)力、縱向連接筋應(yīng)力、錨桿軸力、初期支護(hù)和二次襯砌之間的接觸壓力，二次襯砌混凝土內(nèi)、外側(cè)混凝土應(yīng)力及二次襯砌的凈空收斂等方面的量測(cè)。旨在采取國(guó)內(nèi)較成熟的快速、準(zhǔn)確、可靠測(cè)試手段，對(duì)隧道施工中的關(guān)鍵部位進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)。各項(xiàng)監(jiān)測(cè)內(nèi)容所采用的儀器設(shè)備和元件如表1.1所列。為減小各種因素的影響，每天盡量在同一時(shí)間段內(nèi)采集數(shù)據(jù)。現(xiàn)場(chǎng)采集到的數(shù)據(jù)記錄在專用表格上，原始記錄表格應(yīng)存檔，以備日后查用。所有數(shù)據(jù)均輸入到電子計(jì)算機(jī)中，使用專用的程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和處理，以求全面分析圍巖和襯砌的變形與受力情況。監(jiān)測(cè)一段時(shí)間后，用專用

8、軟件進(jìn)行中期預(yù)報(bào)以及位移反分析，為下一階段的圍巖參數(shù)和襯砌支護(hù)提出具體建議，并按階段提出監(jiān)測(cè)報(bào)告。待全部監(jiān)控量測(cè)完成后，對(duì)數(shù)據(jù)、資料進(jìn)行進(jìn)一步的系統(tǒng)整理、計(jì)算、分析，提出總的監(jiān)測(cè)研究報(bào)告。其流程如圖1.1所示。 隧道現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目及方法 表1.1序號(hào)項(xiàng)目名稱儀 器測(cè) 讀 頻 率115d15d1個(gè)月13個(gè)月3個(gè)月1凈空收斂SWJ-IV收斂計(jì)12次/d1次/d12次/周12次/月2拱頂下沉精密水準(zhǔn)儀12次/d1次/d12次/周12次/月3圍巖壓力鋼弦式土壓力盒12次/d1次/d12次/周12次/月4噴射混凝土應(yīng)力鋼弦式砼應(yīng)變計(jì)12次/d1次/d12次/周12次/月5型鋼拱架應(yīng)力鋼弦式表面應(yīng)變計(jì)1

9、2次/d1次/d12次/周12次/月6縱向連接筋鋼弦式鋼筋應(yīng)力計(jì)12次/d1次/d12次/周12次/月7錨桿軸力鋼弦式鋼筋應(yīng)力計(jì)12次/d1次/d12次/周12次/月8圍巖內(nèi)部位移多點(diǎn)位移計(jì)12次/d1次/d12次/周12次/月9接觸壓力鋼弦式土壓力盒12次/d1次/d12次/周12次/月10二襯混凝土應(yīng)力鋼弦式砼應(yīng)變計(jì)12次/d1次/d12次/周12次/月存檔詳細(xì)整理、計(jì)算、分析提交報(bào)告異常甲方單位監(jiān)理單位設(shè)計(jì)單位現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集表 格 記 錄輸入電子計(jì)算機(jī)穩(wěn)定性分析確定正 常圖1.1 數(shù)據(jù)處理流程圖1.3 監(jiān)控量測(cè)斷面及測(cè)點(diǎn)布置1.3.1監(jiān)測(cè)段的選取按照設(shè)計(jì)，右線在YK152+170進(jìn)入富水段

10、，根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況，YK152+200涌水量達(dá)到80m3/h，圍巖極為破碎，初步確定YK152+202向前30m即YK152+202YK152+232作為監(jiān)測(cè)段，該段埋深約680m，監(jiān)測(cè)斷面里程為YK152+210和YK152+225。支護(hù)措施為50×5超前小導(dǎo)管，L5m，每3m施工一環(huán)，每環(huán)33根；I20工字鋼架；42×4周壁注漿小導(dǎo)管；噴射C25混凝土26cm；50cm厚二次模筑防水鋼筋混凝土襯砌，抗?jié)B標(biāo)號(hào)S8。其中YK152+202+217拱架間距采用50cm，152+217+232拱架間距采用75cm。該監(jiān)測(cè)段監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括：圍巖壓力、凈空收斂、噴射

11、混凝土應(yīng)力、型鋼鋼架應(yīng)力、縱向連接筋應(yīng)力、錨桿軸力、初期支護(hù)和二次襯砌之間的接觸壓力、二次襯砌內(nèi)、外側(cè)混凝土應(yīng)力及二次襯砌的凈空收斂量測(cè)。1.3.2 監(jiān)測(cè)斷面測(cè)點(diǎn)及元件布置情況初期支護(hù)階段監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要包括：圍巖壓力、凈空收斂、噴射混凝土應(yīng)力、型鋼鋼架應(yīng)力、縱向連接筋應(yīng)力、錨桿軸力，其元件布置見(jiàn)圖1.2。二次襯砌階段監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要包括：初期支護(hù)和二次襯砌之間的接觸壓力、二次襯砌內(nèi)、外側(cè)混凝土應(yīng)力及二次襯砌的凈空收斂量測(cè)，其元件布置見(jiàn)圖1.3。（1）圍巖壓力監(jiān)測(cè)分別在拱頂、兩側(cè)拱腰（30°和60°）、兩側(cè)拱腳（90°）、兩側(cè)墻底等九個(gè)部位的圍巖與鋼架間埋設(shè)鋼弦式壓力盒，

12、用以監(jiān)測(cè)隧道開(kāi)挖過(guò)程中圍巖壓力的變化。（2）凈空收斂監(jiān)測(cè)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的施工方法，分別在上導(dǎo)（距地面約5m）、中導(dǎo)（隧道最大開(kāi)挖線處）、下導(dǎo)（距地面約1m）埋設(shè)凈空收斂監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)，采用SWJ-收斂計(jì)監(jiān)測(cè)隧道開(kāi)挖過(guò)程中隧道內(nèi)凈空的變化。（3）噴混凝土應(yīng)力監(jiān)測(cè)分別在拱頂、兩側(cè)拱腰（30°和60°）、兩側(cè)拱腳（90°）、兩側(cè)墻底等九個(gè)部位埋設(shè)鋼弦式混凝土應(yīng)變計(jì)，用以監(jiān)測(cè)隧道開(kāi)挖過(guò)程中噴射混凝土力學(xué)狀態(tài)的變化。（4）型鋼拱架應(yīng)力監(jiān)測(cè)分別在拱頂、兩側(cè)拱腰（30°和60°）、兩側(cè)拱腳（90°）、兩側(cè)墻底等九個(gè)部位埋設(shè)鋼弦式表面應(yīng)變計(jì)，用以監(jiān)測(cè)隧道開(kāi)挖過(guò)程

13、中鋼架力學(xué)狀態(tài)的變化。（5）縱向連接筋應(yīng)力監(jiān)測(cè)分別在拱頂、兩側(cè)拱腰（45°）、兩側(cè)拱腳（90°）五個(gè)部位埋設(shè)鋼筋應(yīng)力計(jì)，以監(jiān)測(cè)隧道開(kāi)挖過(guò)程中縱向連接筋應(yīng)力狀態(tài)的變化。（6）錨桿軸力分別在上導(dǎo)拱腳處左右各安裝2根測(cè)力錨桿。中導(dǎo)、下導(dǎo)拱腳處左右各1根測(cè)力錨桿，每個(gè)斷面共安設(shè)8根測(cè)力錨桿，以監(jiān)測(cè)隧道開(kāi)挖過(guò)程中錨桿軸力狀態(tài)的變化。錨桿試驗(yàn)段測(cè)力錨桿安裝示意圖見(jiàn)圖1.5。（7）初期支護(hù)和二次襯砌之間的接觸壓力監(jiān)測(cè)分別在拱頂、兩側(cè)拱腰（30°和60°）、兩側(cè)拱腳（90°）、以及仰拱的5個(gè)部位的初期支護(hù)和二次襯砌之間埋設(shè)鋼弦式雙膜壓力盒，用以監(jiān)測(cè)隧道施工過(guò)程

14、中接觸壓力的變化。（8）二次襯砌混凝土應(yīng)力監(jiān)測(cè)分別在拱頂、兩側(cè)拱腰（30°和60°）、兩側(cè)拱腳（90°）、以及仰拱的5個(gè)部位的二次襯砌內(nèi)、外兩側(cè)埋設(shè)鋼弦式混凝土應(yīng)變計(jì)，用以監(jiān)測(cè)隧道施工過(guò)程中混凝土力學(xué)狀態(tài)的變化。（9）二次襯砌凈空收斂監(jiān)測(cè)在二次襯砌兩側(cè)墻中（隧道最大開(kāi)挖線處）埋設(shè)凈空收斂監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)，采用SWJ-收斂計(jì)監(jiān)測(cè)隧道施工過(guò)程中隧道凈空的變化。圖1.2 初期支護(hù)階段元件布置圖圖1.3 二次襯砌階段元件布置圖圖1.4測(cè)力錨桿安裝示意圖1.4 監(jiān)測(cè)段元件的埋設(shè)情況富水圍巖段采用三臺(tái)階開(kāi)挖方法，故元件埋設(shè)也是分上導(dǎo)、中導(dǎo)、下導(dǎo)三階段進(jìn)行的。開(kāi)挖示意圖見(jiàn)圖1.5，實(shí)際

15、埋設(shè)情況見(jiàn)表1.2，各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的元件數(shù)量統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1.3。圖1.5 富水段圍巖三臺(tái)階開(kāi)挖示意圖測(cè)試元件實(shí)際埋設(shè)情況 表1.2監(jiān)測(cè)斷面里程施工部位及元件埋設(shè)日期上導(dǎo)中導(dǎo)下導(dǎo)仰拱二次襯砌左側(cè)右側(cè)左側(cè)右側(cè)左側(cè)右側(cè)YK152+21012月31日1月1日1月1日1月5日1月4日3月2日2月22日3月28日YK152+2251月4日1月5日1月6日1月8日1月8日3月17日3月10日4月1日監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及元件數(shù)量統(tǒng)計(jì) 表1.3監(jiān)測(cè)斷面里程初期支護(hù)階段監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及元件數(shù)量二次襯砌階段監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及元件數(shù)量?jī)艨帐諗抗绊斚鲁羾鷰r壓力型鋼鋼架應(yīng)力噴射砼應(yīng)力縱向連接筋應(yīng)力錨桿軸力圍巖內(nèi)部位移接觸壓力混凝土應(yīng)力凈空收斂YK152

16、+2091YK152+21013918958212241YK152+2152YK152+2191YK152+2201YK152+225339189582122412 監(jiān)測(cè)結(jié)果與分析2.1 圍巖壓力本試驗(yàn)段圍巖壓力監(jiān)測(cè)埋設(shè)了2個(gè)斷面，里程分別為YK152+210和YK152+225。其圍巖壓力分布見(jiàn)圖2.29和圖2.30，圍巖壓力時(shí)態(tài)曲線見(jiàn)圖2.31和圖2.32。其中圖2.31和圖2.32中Y0、Y1、Y10的“Y”表示圍巖壓力，數(shù)字表示不同的部位，具體部位如圖2.2中元件布置所示。從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看，YK152+210斷面的最大壓力發(fā)生在拱頂，為0.148MPa，其他位置壓力較小。YK152+22

17、5斷面左、右拱腰30°處壓力值較大，分別為0.452 MPa和0.155MPa，左、右拱腳處的壓力值也相對(duì)較大。其他部位圍巖壓力較小。從時(shí)態(tài)曲線上看，隨著中導(dǎo)及下導(dǎo)的開(kāi)挖，圍巖壓力在初期增長(zhǎng)較快，隨后趨于穩(wěn)定。圖2.29 YK152+210圍巖壓力分布圖（單位：MPa）圖2.30 YK152+225圍巖壓力分布圖（單位：MPa）圖2.31 YK152+210圍巖壓力時(shí)態(tài)曲線圖2.32 YK152+225圍巖壓力時(shí)態(tài)曲線2.2 凈空收斂本段在隧道的上導(dǎo)埋設(shè)了4個(gè)收斂監(jiān)測(cè)斷面，里程分別為YK152+210、YK152+215、YK152+220和YK152+225；在隧道的中導(dǎo)埋設(shè)了3個(gè)

18、收斂監(jiān)測(cè)斷面，里程分別為YK152+210、YK152+215和YK152+219；在隧道的下導(dǎo)埋設(shè)了2個(gè)收斂監(jiān)測(cè)斷面，里程分別為YK152+209和YK152+225監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2.4，收斂時(shí)態(tài)曲線見(jiàn)圖2.33圖2.41。由監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)可以看出，上導(dǎo)和中導(dǎo)收斂值較大，下導(dǎo)收斂最小，這與圍巖在開(kāi)挖過(guò)程中受到的擾動(dòng)次數(shù)有關(guān)。由圖2.33圖2.41可以看出，上導(dǎo)收斂曲線在埋設(shè)初期約2周左右時(shí)間內(nèi)，隨著中導(dǎo)和下導(dǎo)的開(kāi)挖，收斂變形急劇增長(zhǎng)，隨后收斂變形緩慢增長(zhǎng)并最終趨于穩(wěn)定；中導(dǎo)收斂曲線在埋設(shè)初期約1周左右時(shí)間內(nèi)，隨著下導(dǎo)的開(kāi)挖，收斂變形急劇增長(zhǎng)，隨后收斂變形緩慢增長(zhǎng)最終趨于穩(wěn)定；下導(dǎo)收斂曲線在埋設(shè)初期約

19、1周左右時(shí)間內(nèi)收斂變形增長(zhǎng)較快，隨后收斂變形很快趨于穩(wěn)定；在支護(hù)施作3周后收斂曲線已經(jīng)基本穩(wěn)定。 凈空收斂監(jiān)測(cè)結(jié)果 表2.4位置里程最大收斂值/cm最終速率/mm·d-1上導(dǎo)YK152+21010.150.01YK152+21512.130.01YK152+22012.210.00YK152+22511.260.03中導(dǎo)YK152+2107.660.01YK152+2158.380.00YK152+2197.550.04下導(dǎo)YK152+2093.840.01YK152+2253.180.00圖2.33 YK152+210上導(dǎo)凈空收斂時(shí)態(tài)曲線圖2.34 YK152+215上導(dǎo)凈空收斂時(shí)

20、態(tài)曲線圖2.35 YK152+220上導(dǎo)凈空收斂時(shí)態(tài)曲線圖2.36 YK152+225上導(dǎo)凈空收斂時(shí)態(tài)曲線圖2.37 YK152+210中導(dǎo)凈空收斂時(shí)態(tài)曲線圖2.38 YK152+215中導(dǎo)凈空收斂時(shí)態(tài)曲線圖2.39 YK152+219中導(dǎo)凈空收斂時(shí)態(tài)曲線圖2.40 YK152+209下導(dǎo)凈空收斂時(shí)態(tài)曲線圖2.41 YK152+225下導(dǎo)凈空收斂時(shí)態(tài)曲線2.3 噴射混凝土應(yīng)力本試驗(yàn)段噴射混凝土應(yīng)力監(jiān)測(cè)埋設(shè)了2個(gè)斷面，里程分別為YK152+210和YK152+225。其噴射混凝土應(yīng)力分布見(jiàn)圖2.42和圖2.43，噴射混凝土應(yīng)力時(shí)態(tài)曲線見(jiàn)圖2.44和圖2.45。其中圖2.44和圖2.45中H0、H

21、1、H10的“H”表示混凝土應(yīng)力，數(shù)字表示不同的部位，具體部位如圖2.2中元件布置所示。此工程初期支護(hù)采用C25噴射混凝土，其軸心抗壓與抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度值分別為12.5 Mpa和1.3 Mpa。從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看，兩個(gè)斷面的噴射混凝土應(yīng)力主要以壓應(yīng)力為主，且應(yīng)力值不大，YK152+210斷面最大壓應(yīng)力為3MPa，YK152+225斷面最大壓應(yīng)力為3.9MPa；兩個(gè)斷面的最大拉應(yīng)力值分別為-0.7MPa和-0.4MPa，均遠(yuǎn)小于噴射混凝土的極限抗拉和抗壓強(qiáng)度。總體來(lái)看，兩個(gè)斷面的噴射混凝土拱部受力相對(duì)較大，其他部位相對(duì)較小。從時(shí)態(tài)曲線上看，混凝土應(yīng)力在初期應(yīng)力增長(zhǎng)較快，15天左右受力基本穩(wěn)定。圖2.42

22、 YK152+210噴射混凝土應(yīng)力分布（單位：MPa，“”為受壓，“”為受拉）圖2.43 YK152+225噴射混凝土應(yīng)力分布（單位：MPa，“”為受壓，“”為受拉）圖2.44 YK152+210噴射混凝土應(yīng)力時(shí)態(tài)曲線圖2.45 YK152+225噴射混凝土應(yīng)力時(shí)態(tài)曲線2.4 型鋼拱架應(yīng)力本試驗(yàn)段鋼架應(yīng)力監(jiān)測(cè)埋設(shè)了2個(gè)斷面，里程分別為YK152+210和YK152+225。其鋼架應(yīng)力分布見(jiàn)圖2.46圖2.49，鋼架應(yīng)力時(shí)態(tài)曲線見(jiàn)圖2.50圖2.53。其中圖2.50圖2.53中B0-1、B1-1、B10-2的“B”表示鋼架應(yīng)力，數(shù)字表示“部位-內(nèi)外側(cè)”，具體部位如圖2.2中元件布置所示，內(nèi)、外側(cè)

23、由數(shù)字1、2表示。從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以看出，YK152+210斷面鋼架內(nèi)側(cè)均處于受壓狀態(tài)，最大壓應(yīng)力發(fā)生在右拱腰30°處，其應(yīng)力值為132.5MPa；鋼架外側(cè)有兩個(gè)部位出現(xiàn)拉應(yīng)力，其他部位均為壓應(yīng)力，最大壓應(yīng)力發(fā)生在左拱腳處，其應(yīng)力值為218.7MPa，最大拉應(yīng)力發(fā)生在左拱腰30°處，其應(yīng)力值為68.7MPa。YK152+225斷面有多個(gè)部位的元件已損壞，拱架外側(cè)最大壓應(yīng)力發(fā)生在又拱腰60°處，其應(yīng)力值為212.5MPa。從時(shí)態(tài)曲線可看出，鋼架應(yīng)力在初期增長(zhǎng)急劇增長(zhǎng)，隨后鋼架應(yīng)力很快穩(wěn)定，說(shuō)明鋼架受力及時(shí)。從應(yīng)力的大小和隨時(shí)間變化的趨勢(shì)來(lái)看，鋼架支護(hù)作用很明顯。 圖2.

24、46 YK152+210鋼架內(nèi)側(cè)應(yīng)力分布圖（單位：MPa，“”為受壓，“”為受拉） 圖2.47 YK152+210鋼架外側(cè)應(yīng)力分布圖（單位：MPa，“”為受壓，“”為受拉）圖2.48 YK152+225鋼架內(nèi)側(cè)應(yīng)力分布圖（單位：MPa，“”為受壓，“”為受拉）圖2.49 YK152+225鋼架外側(cè)應(yīng)力分布圖（單位：MPa，“”為受壓，“”為受拉）圖2.50 YK152+210鋼架內(nèi)側(cè)應(yīng)力時(shí)態(tài)曲線 圖2.51 YK152+210鋼架外側(cè)應(yīng)力時(shí)態(tài)曲線圖2.52 YK152+225鋼架內(nèi)側(cè)應(yīng)力時(shí)態(tài)曲線圖2.53 YK152+225鋼架外側(cè)應(yīng)力時(shí)態(tài)曲線2.5 縱向連接筋應(yīng)力本試驗(yàn)段縱向連接筋應(yīng)力監(jiān)測(cè)埋

25、設(shè)了2個(gè)斷面，里程分別為YK152+210和YK152+225。其監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2.5、圖2.54和圖2.55。其中，應(yīng)力單位為MPa，“”為受壓，“”為受拉，圖2.25和圖2.26中G0、G1、G4的“G”表示縱向連接筋應(yīng)力，數(shù)字表示部位，具體部位如表2.5中所示。從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以看出，兩個(gè)斷面的縱向連接筋應(yīng)力以壓應(yīng)力為主，YK152+210斷面的最大壓應(yīng)力僅為14MPa，YK152+225斷面的最大壓應(yīng)力為48.5MPa。從時(shí)態(tài)曲線上可以看出，連接筋受力初期增長(zhǎng)較快，約10天左右趨于穩(wěn)定。縱向連接筋的受力可以說(shuō)明隧道縱向也有一定的受力和變形，縱向連接筋對(duì)加強(qiáng)隧道支護(hù)的整體性、穩(wěn)定性有著一定的作

26、用。 縱向連接筋應(yīng)力監(jiān)測(cè)結(jié)果 表2.5里程位置最大值/MPa占鋼筋極限強(qiáng)度的百分比/%YK152+210拱頂7.002.1左拱腰45°13.003.9右拱腰45°14.004.2左拱腳-10.503.1右拱腳-6.802.0YK152+225拱頂17.005.1左拱腰45°-5.001.5右拱腰45°48.5014.5左拱腳11.703.5右拱腳38.1011.4圖2.54 YK152+210縱向連接筋應(yīng)力時(shí)態(tài)曲線圖2.55 YK152+225縱向連接筋應(yīng)力時(shí)態(tài)曲線2.6 錨桿軸力錨桿軸力監(jiān)測(cè)埋設(shè)了2個(gè)斷面，里程分別為YK152+210和YK152+22

27、5。其監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2.6，錨桿軸力分布見(jiàn)圖2.56和圖2.57。應(yīng)力單位為MPa，“”為受壓，“”為受拉。從監(jiān)測(cè)結(jié)果可以看到Y(jié)K152+210斷面上導(dǎo)、中導(dǎo)、下導(dǎo)的鎖腳錨桿大多數(shù)受拉。上導(dǎo)鎖腳錨桿最大拉應(yīng)力為137.21 MPa，中導(dǎo)鎖腳錨桿最大拉應(yīng)力為41.22 MPa，下導(dǎo)鎖腳錨桿最大拉應(yīng)力僅為15.65 MPa；YK152+225斷面上導(dǎo)、中導(dǎo)、下導(dǎo)的鎖腳錨桿絕大多數(shù)受拉。上導(dǎo)鎖腳錨桿最大拉應(yīng)力為62.94 MPa，中導(dǎo)鎖腳錨桿最大拉應(yīng)力為10.22 MPa，下導(dǎo)鎖腳錨桿最大拉應(yīng)力為27.18MPa。從數(shù)據(jù)對(duì)比中可以看到上導(dǎo)鎖腳錨桿所受的力最大，這與現(xiàn)場(chǎng)施工方法是相一致的，因?yàn)樵谑┕み^(guò)程

28、中上導(dǎo)圍巖受到的擾動(dòng)次數(shù)最多，上導(dǎo)的圍巖變形也最大。 錨桿軸力監(jiān)測(cè)結(jié)果 表2.6隧道名稱里程位置及分類最大應(yīng)力/MPa包家山隧道YK152+210左拱腰約49°（上導(dǎo)鎖腳錨桿）-137.21右拱腰約49°（上導(dǎo)鎖腳錨桿）7.91左拱腰約53°（上導(dǎo)鎖腳錨桿）-114.29右拱腰約53°（上導(dǎo)鎖腳錨桿）-2.09左拱腳（中導(dǎo)鎖腳錨桿）-21.08右拱腳（中導(dǎo)鎖腳錨桿）-41.22左墻腳（下導(dǎo)鎖腳錨桿）-4.57右墻腳（下導(dǎo)鎖腳錨桿）-15.65YK152+225左拱腰約49°（上導(dǎo)鎖腳錨桿）-62.94右拱腰約49°（上導(dǎo)鎖腳錨桿）-3

29、2.58左拱腰約53°（上導(dǎo)鎖腳錨桿）-36.10右拱腰約53°（上導(dǎo)鎖腳錨桿）-35.36左拱腳（中導(dǎo)鎖腳錨桿）-10.22右拱腳（中導(dǎo)鎖腳錨桿）-8.35左墻腳（下導(dǎo)鎖腳錨桿）9.91右墻腳（下導(dǎo)鎖腳錨桿）-27.18圖2.56 YK152+210斷面錨桿軸力分布圖2.57 YK152+225斷面錨桿軸力分布通過(guò)以上監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，可以得出如下結(jié)論：（1）凈空收斂按照三臺(tái)階七步流水法施工，初支變形初期增長(zhǎng)較快，支護(hù)施作3周后變形就基本穩(wěn)定。（2）噴射混凝土應(yīng)力各斷面噴射混凝土應(yīng)力主要以壓應(yīng)力為主，少數(shù)部位出現(xiàn)了拉應(yīng)力，但所受拉應(yīng)力都不大，均未超過(guò)噴射混凝土的設(shè)計(jì)抗拉強(qiáng)度。隧道拱部噴射混凝土應(yīng)力相對(duì)較大，邊墻處較小。噴射混凝土應(yīng)力發(fā)展具有一定的規(guī)律性,從時(shí)態(tài)曲線上看，混凝土應(yīng)力在初期應(yīng)力增長(zhǎng)較快，15天左右受力基本穩(wěn)定。（3）型鋼拱架應(yīng)力各斷面型鋼拱架應(yīng)力以受壓為主，且受力很大。應(yīng)力的增長(zhǎng)有很強(qiáng)的規(guī)律性。從時(shí)態(tài)曲線上看，鋼架應(yīng)力在初期增長(zhǎng)急劇增長(zhǎng)，隨后鋼架應(yīng)力很快穩(wěn)定，說(shuō)明鋼架受力及時(shí)，支護(hù)作用很明顯。（4）縱向連接筋應(yīng)力縱向連接筋受力主要以壓應(yīng)力為主，少數(shù)部位出現(xiàn)拉應(yīng)力。從時(shí)態(tài)曲線上可以看出，連接筋受力初期增長(zhǎng)較快，約10天左右趨于穩(wěn)定。縱向連接筋的受力可以說(shuō)明隧道縱向也有一定的受力和變形，縱向連接筋對(duì)加強(qiáng)隧道支護(hù)的整體性、穩(wěn)定性有著一定的作用。（5）錨桿軸