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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。本文主要對公路的連拱隧道的施工過程中遇到的圍巖問題進行探討，以期能對連拱隧道的施工、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。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?shù)氐膶嶋H情況，進行連拱隧道施工，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)省了人力和財力，所以在國內(nèi)外，采用連拱形式進行隧道建設(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，我們可以生動形象的理解為“m”隧道，它是針對獨立隧道而言，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、施工過程中，由于經(jīng)驗不足，對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，對人民的生命和財產(chǎn)造成了嚴重的威脅。

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，他們主要通過對地下工程的量測，來實現(xiàn)對圍巖和支護的穩(wěn)定性的監(jiān)測，并把監(jiān)測結(jié)果應(yīng)用于設(shè)計的修正和施工的指導(dǎo)。其中，在新奧法支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計方面，很多專家都尋求過數(shù)值解。但這個目的往往很難實現(xiàn)，因為巖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，在對隧道的建設(shè)過程中，隧道如何開挖，采取了什么支護類型、支護參數(shù)，以及其支護時機是否恰當?shù)鹊葐栴}，都會對隧道圍巖的穩(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)計工作是應(yīng)用工程類比法與數(shù)理初步分析法進行，通過隧道建設(shè)的過程對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)，從而提高對圍巖穩(wěn)定性的監(jiān)測的技術(shù)，完善連拱隧道設(shè)計，再采取合理的、科學(xué)的施工對策，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，它也貫穿著整個施工過程，一方面對圍巖的穩(wěn)定性進行監(jiān)測，另一方面還對支護結(jié)構(gòu)的合理性問題進行檢驗。所以說，監(jiān)測工作是監(jiān)視設(shè)計是否合理、建設(shè)是否正確的重要保障。

對連拱隧道的施工進行監(jiān)測，有助于了解圍巖的動態(tài)、掌握支護結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)，；通過檢測結(jié)果的分析和總結(jié)，對設(shè)計進行修改，對隧道建設(shè)的施工過程進行指導(dǎo)，并預(yù)測未來的險情和事故，防患于未然；同時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、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時機；還可以把它作為原始依據(jù)，方便進一步的理論研究。與此同時，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、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)力水平達到甚至超過了巖體的強度范圍，以致形成了一個連續(xù)貫通的滑動面和塑性區(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)雜的非線性和時間效應(yīng)兩個問題，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，為了能針對這些問題采取有效的工程對策，我們應(yīng)該根據(jù)圍巖巖體流動變形帶來的具有不同特征的變形現(xiàn)象和破壞現(xiàn)象進行研究，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，圍巖和支護襯砌結(jié)構(gòu)的變形，都是蠕變形的，對軟弱圍巖或者節(jié)理裂隙發(fā)育的巖體，其蠕變性就更加顯著。因此，我們在實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效性，這樣才能做到科學(xué)合理的進行連拱隧道建設(shè)。

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

3.2 圍巖穩(wěn)定性判別標準

由于連拱隧道開挖的跨度比較大，施工工序繁多，開挖與支護相互交錯，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，對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)定性的判別參考標準，是比較復(fù)雜的，因為影響圍巖穩(wěn)定性的既有客觀原因，也有主觀原因。為了保證能夠與實際的標準比較符合，我們可以根據(jù)這三個判別標準進行綜合分析。第一，是根據(jù)實測位移或預(yù)計最終位移值判別；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)實測位移或預(yù)計最終位移值進行判斷。以某一個臨界值作為參考，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，需要加強支護。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準。最后，根據(jù)位移變形的加速度判斷。當圍巖趨于穩(wěn)定時，那么位移的速率就會不斷下降，表明支護也是安全的；當變形速率保持了長時間的穩(wěn)定，則應(yīng)該及時對施工程序進行調(diào)整，并加強支護系統(tǒng)的強度和剛度；當變形速率慢慢增加時，則表示圍巖已經(jīng)到了危險的地步，其狀態(tài)已經(jīng)非常的不穩(wěn)定，施工人員必須立即停工，對圍巖進行加固。

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)量和人民的生命財產(chǎn)。因此，我們應(yīng)該在實踐中，對連拱隧道施工的監(jiān)測和圍巖穩(wěn)定性進行更深入的探討和研究。

參考文獻

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