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【摘 要】 近年來，隨著我國交通事業(yè)的發(fā)展，陸地交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)得到了越來越多人的關(guān)注，其中，很多地方都修建了公路隧道，在公路隧道的修建過程中，不可避免的遇到了許多問題。本文主要對(duì)公路的連拱隧道的施工過程中遇到的圍巖問題進(jìn)行探討，以期能對(duì)連拱隧道的施工、圍巖監(jiān)測提供有益的參考意見。

【關(guān)鍵詞】 連拱隧道 隧道施工 圍巖 圍巖穩(wěn)定性

近年來，我國連拱隧道的建設(shè)呈現(xiàn)蒸蒸日上的發(fā)展趨勢。主要原因有以下三點(diǎn)。一是地形原因。由于我國地域遼闊，地形千變?nèi)f化，高原、丘陵、盆地、平原、山區(qū)等，所以要結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，進(jìn)行連拱隧道施工，完善公路線形。例如云南省絕大部分的高速公路，都是連拱隧道。二是為了節(jié)約空間資源，現(xiàn)在土地資源越來越緊張，可供使用的越來越少，所以通過連拱隧道的方式節(jié)約空間資源。例如在大城市里地下隧道的建設(shè)。三是隨著連拱隧道的施工水平的逐漸提高，其工程投資也慢慢降低，節(jié)省了人力和財(cái)力，所以在國內(nèi)外，采用連拱形式進(jìn)行隧道建設(shè)的工程正在增多。

然而，事物都有兩面性。連拱隧道雖然在改善公路線型、節(jié)省占地、節(jié)省工程投資有著重要意義，但是，其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，施工的工序相對(duì)于暗挖隧道而言，工序更加繁瑣，施工期間圍巖的穩(wěn)定性是關(guān)系到隧道安全和人民生命的關(guān)鍵性問題。特別是圍巖的穩(wěn)定性問題，值得我們提高注意力。

1 連拱隧道與圍巖

連拱隧道，我們可以生動(dòng)形象的理解為“m”隧道，它是針對(duì)獨(dú)立隧道而言，具有往返雙邊車道。而圍巖是指在隧道周圍一定的范圍內(nèi)，對(duì)隧道洞身的穩(wěn)定性有影響的巖體或土體。其中，在工程地質(zhì)學(xué)中，把重分布應(yīng)力影響范圍內(nèi)的巖體稱為圍巖，絕大部分為6r，r即洞室的半徑。

在以往的連拱隧道的設(shè)計(jì)、施工過程中，由于經(jīng)驗(yàn)不足，對(duì)圍巖與連拱隧道的受力結(jié)構(gòu)難以把握，沒有考慮到軟弱巖體流變的特性，使得連拱隧道的使用期間，圍巖、結(jié)構(gòu)仍然不斷的變形，幾十年以后，連拱隧道出現(xiàn)結(jié)構(gòu)被“侵限”、破裂，甚至失去穩(wěn)定性等情況，大大影響了使用安全，對(duì)人民的生命和財(cái)產(chǎn)造成了嚴(yán)重的威脅。

2 連拱隧道施工監(jiān)測

多年以來，國際上一直在進(jìn)行隧道施工監(jiān)測，由于隧道工程的受力特征以及復(fù)雜性，他們主要通過對(duì)地下工程的量測，來實(shí)現(xiàn)對(duì)圍巖和支護(hù)的穩(wěn)定性的監(jiān)測，并把監(jiān)測結(jié)果應(yīng)用于設(shè)計(jì)的修正和施工的指導(dǎo)。其中，在新奧法支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方面，很多專家都尋求過數(shù)值解。但這個(gè)目的往往很難實(shí)現(xiàn)，因?yàn)閹r石的生成條件和地質(zhì)作用都非常的復(fù)雜，巖石本身的結(jié)構(gòu)也是千變?nèi)f化、難以捉摸的；除此之外，在對(duì)隧道的建設(shè)過程中，隧道如何開挖，采取了什么支護(hù)類型、支護(hù)參數(shù)，以及其支護(hù)時(shí)機(jī)是否恰當(dāng)?shù)鹊葐栴}，都會(huì)對(duì)隧道圍巖的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，所以想通過尋求正確反映巖體的物理力學(xué)模型來解答問題是非常困難的。

目前，新奧法的設(shè)計(jì)工作是應(yīng)用工程類比法與數(shù)理初步分析法進(jìn)行，通過隧道建設(shè)的過程對(duì)圍巖的量測所得的信息，然后分析、綜合判斷所得的數(shù)據(jù)，從而提高對(duì)圍巖穩(wěn)定性的監(jiān)測的技術(shù)，完善連拱隧道設(shè)計(jì)，再采取合理的、科學(xué)的施工對(duì)策，保證連拱隧道的安全建設(shè)。新奧法監(jiān)測工作不僅在施工之前要開展，它也貫穿著整個(gè)施工過程，一方面對(duì)圍巖的穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)測，另一方面還對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的合理性問題進(jìn)行檢驗(yàn)。所以說，監(jiān)測工作是監(jiān)視設(shè)計(jì)是否合理、建設(shè)是否正確的重要保障。

對(duì)連拱隧道的施工進(jìn)行監(jiān)測，有助于了解圍巖的動(dòng)態(tài)、掌握支護(hù)結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)，；通過檢測結(jié)果的分析和總結(jié)，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行修改，對(duì)隧道建設(shè)的施工過程進(jìn)行指導(dǎo)，并預(yù)測未來的險(xiǎn)情和事故，防患于未然；同時(shí)還可以積累大量的指導(dǎo)資料，為以后的隧道建設(shè)提供參考，作為以后設(shè)計(jì)、施工的類比依據(jù)；為確保隧道的安全提供可靠的信息，為二次襯砌提供合理的支護(hù)時(shí)機(jī)；還可以把它作為原始依據(jù)，方便進(jìn)一步的理論研究。與此同時(shí)，位移速率也是判斷圍巖未定性的重要手段之一，（圖1）為隧道周邊的相對(duì)位移值需滿足要求：

3 圍巖穩(wěn)定性探究

連拱隧道作為地下工程，所處的環(huán)境比較復(fù)雜，所以，在隧道建設(shè)的可行性以及設(shè)計(jì)、施工和使用年限過程的分析中，都要把圍巖的穩(wěn)定性作為思考的重要一環(huán)。從力學(xué)的觀點(diǎn)上看，連拱隧道之所以失去了穩(wěn)定性，是由于圍巖的應(yīng)力水平達(dá)到甚至超過了巖體的強(qiáng)度范圍，以致形成了一個(gè)連續(xù)貫通的滑動(dòng)面和塑性區(qū)，并漸漸產(chǎn)生較大的移位，最終導(dǎo)致全部失穩(wěn)。

3.1 圍巖穩(wěn)定性問題存在原因

圍巖穩(wěn)定性又叫圍巖自撐能力，它是圍巖依靠自身的強(qiáng)度來保持平衡的能力。在工程巖體中，一方面，巖體的力學(xué)特征表現(xiàn)出非常復(fù)雜的非線性和時(shí)間效應(yīng)兩個(gè)問題，即流變特性，這主要是由于巖體中普遍存在著斷層、裂隙、節(jié)理、軟弱夾層和蝕變帶等地質(zhì)結(jié)構(gòu)面而造成的。另一方面，對(duì)軟弱巖體而言，其本身就具有很大的流變性。因此，為了能針對(duì)這些問題采取有效的工程對(duì)策，我們應(yīng)該根據(jù)圍巖巖體流動(dòng)變形帶來的具有不同特征的變形現(xiàn)象和破壞現(xiàn)象進(jìn)行研究，分析巖體變形的程度，以及巖體變形的原因、發(fā)展趨勢和最終狀態(tài)。

然而，我們需要注意的是，圍巖和支護(hù)襯砌結(jié)構(gòu)的變形，都是蠕變形的，對(duì)軟弱圍巖或者節(jié)理裂隙發(fā)育的巖體，其蠕變性就更加顯著。因此，我們?cè)趯?shí)際的連拱隧道施工過程中，不僅要考慮圍巖的彈塑性，還要考慮圍巖變形的時(shí)效性，這樣才能做到科學(xué)合理的進(jìn)行連拱隧道建設(shè)。

因此，對(duì)圍巖穩(wěn)定性的探討，實(shí)際上就是對(duì)圍巖巖體介質(zhì)的應(yīng)力和變形進(jìn)行分析和探討。圍巖失穩(wěn)是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的、非線性科學(xué)問題，通常會(huì)伴隨著變形的非均勻性、非連續(xù)性和大移位等特點(diǎn)。

3.2 圍巖穩(wěn)定性判別標(biāo)準(zhǔn)

由于連拱隧道開挖的跨度比較大，施工工序繁多，開挖與支護(hù)相互交錯(cuò)，因此，圍巖的應(yīng)力變化和襯砌荷載的轉(zhuǎn)換十分復(fù)雜，特別是連拱隧道中的中墻受力問題，存在著壓、扭、彎、拉、剪等等情況。另外，在連拱隧道的施工過程中，由于圍巖的應(yīng)力分布、以及襯砌受力等變形狀況不明顯，很難辨析，所以左右洞施工時(shí)，對(duì)中墻的影響難以把握，使隧道施工變形和圍巖穩(wěn)定控制的難度加大，稍有不慎，就會(huì)造成隧道塌方，直接威脅著施工人員的生命安全。

所以，圍巖穩(wěn)定性的判別參考標(biāo)準(zhǔn)，是比較復(fù)雜的，因?yàn)橛绊憞鷰r穩(wěn)定性的既有客觀原因，也有主觀原因。為了保證能夠與實(shí)際的標(biāo)準(zhǔn)比較符合，我們可以根據(jù)這三個(gè)判別標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行綜合分析。第一，是根據(jù)實(shí)測位移或預(yù)計(jì)最終位移值判別；第二，根據(jù)位移變化速率判斷；第三，根據(jù)位移變形加速度判斷。首先，很據(jù)實(shí)測位移或預(yù)計(jì)最終位移值進(jìn)行判斷。以某一個(gè)臨界值作為參考，在連拱隧道建設(shè)開挖的過程中，若發(fā)現(xiàn)量測的位移超過了參考值，或者根據(jù)已回歸函數(shù)預(yù)計(jì)最終位移，就表明在連拱隧道的建設(shè)過程中，圍巖的穩(wěn)定性不高，需要加強(qiáng)支護(hù)。其次，根據(jù)位移變化速率判斷。在施工過程中，根據(jù)工程的特點(diǎn)和圍巖的相關(guān)條件，從而制定本工程的位移臨界變化速率的標(biāo)準(zhǔn)。最后，根據(jù)位移變形的加速度判斷。當(dāng)圍巖趨于穩(wěn)定時(shí)，那么位移的速率就會(huì)不斷下降，表明支護(hù)也是安全的；當(dāng)變形速率保持了長時(shí)間的穩(wěn)定，則應(yīng)該及時(shí)對(duì)施工程序進(jìn)行調(diào)整，并加強(qiáng)支護(hù)系統(tǒng)的強(qiáng)度和剛度；當(dāng)變形速率慢慢增加時(shí)，則表示圍巖已經(jīng)到了危險(xiǎn)的地步，其狀態(tài)已經(jīng)非常的不穩(wěn)定，施工人員必須立即停工，對(duì)圍巖進(jìn)行加固。

結(jié)束語

在很多特殊地形的情況下，修建連拱隧道是一種很有效的方法。但是不可否認(rèn)的是，在連拱隧道施工監(jiān)測中，圍巖的穩(wěn)定性如何，直接影響了工程質(zhì)量和人民的生命財(cái)產(chǎn)。因此，我們應(yīng)該在實(shí)踐中，對(duì)連拱隧道施工的監(jiān)測和圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行更深入的探討和研究。

參考文獻(xiàn)

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