趙德才，許 列

（1.貴州省水利投資（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550081；2.中國電建集團(tuán)貴陽勘測設(shè)計研究院有限公司，貴州 貴陽 550081）

水打橋隧洞為貴州省夾巖水利樞紐及黔西北供水工程（以下簡稱“夾巖工程”）一干渠深埋長隧洞，隧洞總長20.36 km，于2015年9月動工。該段前期開挖揭露圍巖為泥質(zhì)粉砂巖夾粉質(zhì)泥巖、泥巖、煤層并含有少量滲水，屬于軟弱圍巖。2017年3月，隧洞進(jìn)口開挖至K0+820樁號時，發(fā)現(xiàn)K0+700～K0+820段有噴射混凝土脫落、開裂及拱架扭曲變形現(xiàn)象，為保證隧洞開挖施工和工程后期運(yùn)行安全，并為設(shè)計提供有效圍巖應(yīng)力數(shù)據(jù)資料，在該段隧洞內(nèi)選取3個監(jiān)測斷面布置三點(diǎn)式錨桿計，對進(jìn)口段軟弱圍巖應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測和分析，最終根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)情況制定相應(yīng)加強(qiáng)支護(hù)方案。

1 錨桿計布置

為了解水打橋隧洞進(jìn)口段K0+700～K0+820錨桿應(yīng)力分布情況，分別選取了變形相對較大的K0+720、K0+740、K0+760斷面布置錨桿計，K0+720布置在左拱肩斜向上45°角，K0+740布置在右拱肩斜向上75°，K0+760布置在右拱肩斜向上45°。每根錨桿上各布置3個不同深度測點(diǎn)。錨桿計儀器類型為Φ32光纖光柵式錨桿計，量程均為200 MPa。具體布置見圖1。

2 錨桿計應(yīng)力分析

圖1 水打橋隧洞進(jìn)口各監(jiān)測斷面錨桿計布置（單位：mm）

2017年5月20日，完成了對水打橋隧洞進(jìn)口段K0+720、K0+740、K0+760監(jiān)測斷面的錨桿計安裝。使用BGK-FBG-8210光柵解調(diào)儀讀取監(jiān)測儀器數(shù)據(jù)［1］。取得基準(zhǔn)值后，通過高頻次連續(xù)觀測繪制錨桿計所受應(yīng)力隨時間變化曲線（見圖2～4）和各監(jiān)測斷面不同深度錨桿計應(yīng)力值對比圖（見圖5）。

圖2 水打橋隧洞K0+720監(jiān)測斷面AS1應(yīng)力變化曲線

圖3 水打橋隧洞K0+740監(jiān)測斷面AS2應(yīng)力變化曲線

圖4 水打橋隧洞K0+760監(jiān)測斷面AS3應(yīng)力變化曲線

圖5 水打橋隧洞錨桿計應(yīng)力值對比

從錨桿應(yīng)力隨時間變化過程曲線來看，在加強(qiáng)支護(hù)措施實施前（2017年6月30日），主要分為兩個階段。

（1）凝固階段。2017年5月21～24日，9支光柵式錨桿計應(yīng)力迅速增大，變化速率處于較大水平，但各錨桿計應(yīng)力值相對較小，最大應(yīng)力值為37.04 MPa。這是由于錨桿計安裝埋設(shè)后孔內(nèi)水泥砂漿初凝，錨桿計與圍巖巖體在漿液凝固作用下緊密結(jié)合，導(dǎo)致錨桿計逐漸開始受力，應(yīng)力值增大［2］，符合錨桿水泥砂漿水化熱反應(yīng)凝固階段應(yīng)力變化一般規(guī)律。2017年5月24～26日，各錨桿計應(yīng)力變化量較小，監(jiān)測數(shù)據(jù)平穩(wěn)。

（2）變化階段。2017年5月27日監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)異常，K0+720監(jiān)測斷面的三點(diǎn)式錨桿計中距孔口3 m深度測點(diǎn)AS1-2拉應(yīng)力測值為49.78 MPa，較上一日應(yīng)力增大12.47 MPa，日變化速率突增明顯；當(dāng)日其余測點(diǎn)應(yīng)力值未見明顯增大，相對穩(wěn)定。直至6月30日，K0+720監(jiān)測斷面錨桿計測點(diǎn)AS1-2應(yīng)力均處于持續(xù)增大狀態(tài)。2017年6月19日，AS1-2測點(diǎn)應(yīng)力值超過其本身設(shè)計量程200 MPa，并在2017年6月30日達(dá)到實測最大應(yīng)力值288.18 MPa，平均變化速率為7.43 MPa/d。該段時間內(nèi)K0+720斷面AS1-3、K0+740斷面AS2-2、K0+760斷面AS3-1這3個測點(diǎn)應(yīng)力值有緩慢增大趨勢，平均變化速率為0.48～1.26 MPa/d，但應(yīng)力值相對較小，最大應(yīng)力值為45.37 MPa。其余錨桿計測點(diǎn)均無明顯應(yīng)力增大，監(jiān)測數(shù)據(jù)無異常。

3 穩(wěn)定性評價

通過現(xiàn)場仔細(xì)巡查，發(fā)現(xiàn)隧洞K0+720斷面周圍噴射混凝土有掉塊、開裂跡象。結(jié)合錨桿計監(jiān)測數(shù)據(jù)和現(xiàn)場巡視檢查情況分析認(rèn)為：在K0+720斷面左側(cè)距離錨桿孔口3 m左右深度處，巖體存在裂隙或軟弱結(jié)構(gòu)面。錨桿計測點(diǎn)AS1-2受下部臨空巖體重力作用產(chǎn)生集中拉應(yīng)力導(dǎo)致應(yīng)力增大，當(dāng)此部分巖體與鋼支撐緊密接觸，鋼支撐分擔(dān)了軟弱結(jié)構(gòu)面以下巖體的重量時，錨桿計測值將漸趨平穩(wěn)。但是，如果鋼支撐不足以承受該部分巖體臨空應(yīng)力時，將可能發(fā)生變形垮塌。2017年5月27日至6月30日正值工程區(qū)域主汛期，該隧洞段埋深較大，地表水入滲會導(dǎo)致圍巖孔隙水壓力增大，也將進(jìn)一步影響錨桿計測值，圍巖松動的影響范圍可能會呈現(xiàn)向周圍擴(kuò)展的趨勢。

4 處理措施

根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)及其分析推斷，2017年6月末及時在水打橋隧洞K0+720斷面附近進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，處理措施為：①對K0+720未注漿的0～3 m段進(jìn)行注漿；②對K0+720斷面的自進(jìn)式錨桿進(jìn)行加密，在兩根錨桿間增加1根，一個斷面共增加7根，全部注漿；③對K0+720斷面前后的各已榀未實施自進(jìn)式錨桿的鋼支撐進(jìn)行加固，每榀鋼支撐240°范圍增加8根自進(jìn)式錨桿，全部注漿，共增加16根。

5 結(jié)語

在水打橋隧洞K0+720斷面加強(qiáng)支護(hù)后，自2017年7月初起，該斷面錨桿計測點(diǎn)AS1-2應(yīng)力無繼續(xù)增大趨勢，并呈現(xiàn)出下降趨勢；到2017年7月末，該測點(diǎn)應(yīng)力值下降到187.75 MPa，回到錨桿計設(shè)計量程范圍內(nèi)，之后保持相對穩(wěn)定狀態(tài)。與此同時，該斷面同一錨桿上另一測點(diǎn)距孔口1 m深度的AS1-1應(yīng)力值也呈下降趨勢，進(jìn)一步證明該斷面附近的加強(qiáng)支護(hù)措施取得了一定效果，鋼支撐和新增的錨桿承受了隧洞圍巖巖體向臨空面的一部分應(yīng)力。距孔口5 m深度測點(diǎn)AS1-3應(yīng)力一直呈緩慢增大趨勢，該測點(diǎn)應(yīng)力值在2017年8月26日突然增大43 MPa，達(dá)到95.62 MPa，隨后又保持相對穩(wěn)定狀態(tài)，說明該斷面軟弱圍巖的裂隙或軟弱結(jié)構(gòu)面在深度上有向深處發(fā)展的趨勢。