略論斷面支護(hù)效果的分析

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1無支護(hù)及單一支護(hù)

在上臺(tái)階開挖過程中(開挖步0～60)，拱頂變形略大于邊墻，其中工況Ⅱ和工況Ⅲ－1時(shí)的主要變形發(fā)生在測(cè)點(diǎn)離掌子面－10～10m(開挖步20～40)的開挖過程中，而工況Ⅰ和工況Ⅳ－1發(fā)生在開挖步20～60，即整個(gè)上臺(tái)階的開挖過程中變形未出現(xiàn)收斂跡象;下臺(tái)階開挖時(shí)(開挖步60～120)，測(cè)點(diǎn)變形相對(duì)平緩，僅邊墻變形有所增加，且最終累計(jì)變形與拱頂相當(dāng)。從圖中可看出，無支護(hù)和僅采用錨桿支護(hù)時(shí)(工況Ⅰ和工況Ⅳ－1)，測(cè)點(diǎn)變形較大(20～22cm)，且在上下臺(tái)階的開挖過程中變形均未出現(xiàn)收斂的跡象，說明僅采用系統(tǒng)錨桿支護(hù)對(duì)抑制變形的作用并不明顯。采用單一的型鋼拱架或者噴砼支護(hù)時(shí)，測(cè)點(diǎn)最大變形收斂于10～12cm，且噴砼(采用CF30并按28d強(qiáng)度計(jì)算)支護(hù)效果最好，這兩種支護(hù)方式抑制變形的效果明顯強(qiáng)于系統(tǒng)錨桿。

2不同噴砼強(qiáng)度

為了解不同強(qiáng)度噴砼對(duì)抑制變形的影響，在工況Ⅲ－1的基礎(chǔ)上，通過改變噴砼參數(shù)分別計(jì)算了工況Ⅲ－2(采用CF30噴砼3d強(qiáng)度)和工況Ⅲ－3(采用C30噴砼3d強(qiáng)度)。從計(jì)算結(jié)果可看出這三種工況下測(cè)點(diǎn)變形的趨勢(shì)基本一致，測(cè)點(diǎn)主要變形發(fā)生在開挖步20～40。工況Ⅲ－3效果相對(duì)較差，但最大變形仍較采用H20型鋼拱架要小(工況Ⅳ－1)，與工況Ⅲ－1比較，測(cè)點(diǎn)最大變形也僅增大了不到2cm，說明即便采用普通C30噴砼支護(hù)，對(duì)控制圍巖變形也是比較有效的。不同錨桿長度中工況Ⅳ－1顯示了采用6/9m長短結(jié)合系統(tǒng)錨桿時(shí)對(duì)抑制變形的效果并不明顯，因此，為保證錨桿深入圍巖以發(fā)揮較好的錨固的作用，在工況Ⅳ－1的基礎(chǔ)上改變錨桿長度為9/18m長短結(jié)合?？梢钥闯?，即使增加的錨桿的長度，測(cè)點(diǎn)的變形趨勢(shì)基本未發(fā)生變化，在上下臺(tái)階開挖過程中均反映出變形不收斂的特征，且最大變形值接近20cm，因此，一方面說明系統(tǒng)錨桿對(duì)控制超深埋軟弱圍巖變形的作用有限，同時(shí)也說明了系統(tǒng)錨桿超過一定長度后，其作用并不增強(qiáng)。可看出測(cè)點(diǎn)變形規(guī)律與工況Ⅲ－1十分接近，即聯(lián)合支護(hù)對(duì)抑制圍巖變形的作用并未疊加。說明在超深埋條件下，支護(hù)對(duì)抑制軟巖變形的作用有限，高地應(yīng)力環(huán)境導(dǎo)致軟巖在形成穩(wěn)定的拱部效應(yīng)前不可避免發(fā)生較大的變形，支護(hù)對(duì)圍巖拱部效應(yīng)的形成具有重要的意義，是圍巖變形侵限前充分發(fā)揮自承能力的保證。盡管聯(lián)合支護(hù)與單一噴砼支護(hù)在抑制變形效果上相差不明顯，但并不能否認(rèn)拱架和系統(tǒng)錨桿的作用。實(shí)際開挖過程中，尤其是圍巖破碎洞段，拱架和噴砼對(duì)抑制松動(dòng)圈的擴(kuò)大發(fā)展，防止因圍巖變形脫落而引發(fā)的安全隱患等具有重要的作用。

3結(jié)論

噴砼對(duì)控制超深埋軟巖變形的作用最強(qiáng)，采用20cm厚普通C30噴砼的效果仍好于H20型鋼拱架。系統(tǒng)錨桿的作用最弱，無法保證圍巖變形收斂;聯(lián)合支護(hù)對(duì)抑制圍巖變形的作用并不疊加，其支護(hù)意義在于采用合理的支護(hù)結(jié)合形式，控制圍巖在一定范圍內(nèi)變形的同時(shí)，保證施工安全和避免侵限的發(fā)生。錦屏引水隧洞軟巖段掌子面拱頂及邊墻變形主要發(fā)生在距掌子面前后10m的開挖過程中，噴砼和拱架應(yīng)盡早施作，系統(tǒng)錨桿不宜落后掌子面10m施工;無支護(hù)或僅采用系統(tǒng)錨桿支護(hù)時(shí)，隧洞將出現(xiàn)較大變形且不收斂，而噴砼或者拱架支護(hù)對(duì)抑制軟巖變形效果較好。

作者：張清泉 單位：中國中鐵二局