摘要：在雙連拱隧道施工過(guò)程中，由于圍巖應(yīng)力重分布，圍巖的性質(zhì)較復(fù)雜且變化多、人為的因素對(duì)圍巖性質(zhì)影響大等因素，事先無(wú)法估計(jì)。因此，采取理論分析，經(jīng)驗(yàn)判斷相結(jié)合方法，指導(dǎo)斑竹園雙連拱隧道的施工。
　　關(guān)鍵詞：隧道，雙連拱，圍巖，壓力
　　中圖分類號(hào)：文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：文章編號(hào)：
　　
　　一、工程概況
　　斑竹園雙連拱隧道位于安徽省金寨縣斑竹園鎮(zhèn)，設(shè)計(jì)為高速公路雙連拱隧道，凈寬10.75m，凈高5.0m，隧道長(zhǎng)度269.00m，進(jìn)口位于六武高速公路K80+904，出口位于K81+173，隧址區(qū)屬低山地貌，海拔250~310m。隧址區(qū)巖性主要為花崗片麻等變質(zhì)巖，全風(fēng)化層厚約2.0m，強(qiáng)風(fēng)化層厚2.0m～4.1m，節(jié)理、裂隙較為發(fā)育，多為張開或微張開，有泥質(zhì)充填物，巖體呈碎塊狀松散結(jié)構(gòu)。主洞采用上下臺(tái)階開挖法開挖支護(hù)，開挖順序：中導(dǎo)洞（中隔墻）—右洞上、下臺(tái)階—左洞上、下臺(tái)階。
　　二、圍巖壓力分析
　　在設(shè)計(jì)隧道的結(jié)構(gòu)體系時(shí)，一般有兩種計(jì)算模型，一類是以支護(hù)結(jié)構(gòu)作為承載主體，圍巖對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形起約束作用，稱為荷載——結(jié)構(gòu)模型。另一類以圍巖為承載主體，支護(hù)結(jié)構(gòu)限制圍巖向隧道內(nèi)變形，它將支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖視為一體，作為共同承載的隧道結(jié)構(gòu)體系，稱為地層——荷載模型。隧道開挖前，巖體處于初始應(yīng)力狀態(tài)，開挖隧道后引起圍巖應(yīng)力的重分布，以及圍巖的自然“成拱作用”形成天然拱。根據(jù)兩種模型可以這樣確定：斑竹園雙連拱隧道在淺埋段以荷載——結(jié)構(gòu)模型分析其受力。在深埋部分應(yīng)以地層——荷載模型分析其受力。在雙連拱隧道開挖過(guò)程中應(yīng)力如如下：
　　○1在中導(dǎo)洞開挖時(shí)，破壞了圍巖初始應(yīng)力狀態(tài)，引起洞室及初期支護(hù)變形產(chǎn)生應(yīng)力重分布，形成新的應(yīng)力場(chǎng)—圍巖二次應(yīng)力場(chǎng)。②右洞開挖時(shí)，洞頂圍巖應(yīng)力亦重分布，形成圍巖三次應(yīng)力狀態(tài)。③左洞開挖時(shí)，洞頂圍巖應(yīng)力也要重新分布，形成圍巖四次應(yīng)力狀態(tài)。④設(shè)置“二襯”后，由于前面的一些變形并未完全停止，因而仍會(huì)有一部分力，如圍巖的殘留變形，以及施工后圍巖物理力學(xué)性能的降低等，仍需“二襯”來(lái)承擔(dān)。這種“二襯”后圍巖的應(yīng)力狀態(tài)，應(yīng)稱為雙連拱隧道圍巖的五次應(yīng)力狀態(tài)。
　　三、圍巖壓力計(jì)算分析
　　針對(duì)上面的幾種應(yīng)力狀態(tài)，計(jì)算分析其圍巖受力情況：
　�。ㄒ唬�、中導(dǎo)洞開挖最大開挖寬度B=6.34m，中導(dǎo)洞開挖可視為單洞開挖。
　　根據(jù)我國(guó)《隧規(guī)》中所推薦的計(jì)算圍巖豎向勻布松動(dòng)壓力公式：q=0.45*2s-1*γw
　　式中：s——圍巖級(jí)別；
　　γ——圍巖容重，kN/m3；
　　ω——寬度影響系數(shù)，且ω=1+i（B-5）；
　　B——坑道的寬度，m；
　　i——以B=5m為基準(zhǔn)，B每增減1m時(shí)的圍巖壓力增減率，當(dāng)B<5m時(shí)，取i=0.2，B>5m時(shí)，取i=0.1
　　中導(dǎo)洞開挖高度H=6.15m，H/B=0.97<1.7
　　坍方平均高度hq=0.45*2s-1*w=0.45*16*1.134=8.2m
　　深、淺埋分界深度Hq=2.5*hq=20.5m
　�、佟⑺�以在開挖中導(dǎo)洞時(shí)K80+966～K81+129段按深埋計(jì)算其受力：
　　豎向勻布松動(dòng)壓力（為簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程，統(tǒng)一按Ⅳ級(jí)圍巖考慮,圍巖天然容重γ=28kN/m3）：
　　q=0.45*2s-1*γw=0.45*8*28*1.134=114.3kPa
　　水平勻布松動(dòng)壓力：e=(0.15～0.30)*114.3=17.1～34.3kPa
　　②、K80+928～K80+966、K81+129～K81+170按淺埋計(jì)算:圍巖豎向勻布松動(dòng)壓力：q=γ*h；h為埋置深度，20m時(shí)q=560kPa;水平勻布松動(dòng)壓力按朗金公式計(jì)算：e=(q+1/2γH)*tan2(45o-Ф/2)
　　式中：H—隧道洞身高度；
　　Ф—圍巖計(jì)算摩擦角；取50o
　　e=(560+86.1)*0.132=85.3kPa
　�、�、當(dāng)埋置深度大于hq、小于Hq時(shí)，由于兩側(cè)巖體對(duì)拱頂巖體施加了“挾持”力，所以圍巖豎向勻布松動(dòng)壓力、水平勻布松動(dòng)壓力要比②式中計(jì)算的要小，但從安全角度考慮，增加安全系數(shù)后仍可按②式計(jì)算。
　　（二）、在開挖右洞時(shí)，由于中隔墻施工不能保證與圍巖“緊頂”，從而開挖寬度實(shí)際上應(yīng)該為：右洞開挖寬度+0.6+中導(dǎo)洞寬度/2=16.12m。計(jì)算方法仍按（一）中公式計(jì)算，只是對(duì)于中隔墻,則其應(yīng)力變化很大,承受著很大的來(lái)自圍巖體變形產(chǎn)生的壓應(yīng)力,其應(yīng)力值在100～500MPa之間，因此中隔墻砼的質(zhì)量是控制的重點(diǎn)。接下來(lái)的右主洞下臺(tái)階開挖與上臺(tái)階相比,則應(yīng)力分布幾乎沒(méi)有改變。只在原來(lái)右邊拱腳應(yīng)力集中位置下移到新的拱腳位置。通過(guò)計(jì)算：H/B=9.3/16.12=0.6<1.7;只需要計(jì)算Ⅵ級(jí)圍巖的坍方平均高度就可以了：hq=0.45*2s-1*w=0.45*8*2.112=7.6m,；Hq=2.5*hq=19m,按20m考慮。考慮到K81+120～K81+140段坡度較陡，所以仍按K80+966～K81+129段按淺埋分析其受力，K80+928～K80+966、K81+129～K81+170段按深埋分析其受力。
　�。ㄈ�）、左主洞上臺(tái)階的開挖進(jìn)一步改變了巖體應(yīng)力的分布,整個(gè)分析區(qū)域的應(yīng)力分布呈現(xiàn)出關(guān)于中隔墻中心線對(duì)稱的分布形態(tài),最大壓應(yīng)力值也比上一工序大。上下臺(tái)階法開挖施工法中,對(duì)圍巖體應(yīng)力場(chǎng)的變化起到較大作用的是右主洞和左主洞上臺(tái)階的開挖,下臺(tái)階的開挖不會(huì)造成應(yīng)力場(chǎng)大的變化。相似的應(yīng)力變化也存在于左洞靠近中隔墻的拱腰處。對(duì)其它點(diǎn),則應(yīng)力的變化比較平緩,沒(méi)有出現(xiàn)應(yīng)力急劇增加的情況。這說(shuō)明對(duì)雙連拱隧道,中隔墻墻頂?shù)膮^(qū)域內(nèi)是受力最不利的地方,在設(shè)計(jì)和施工時(shí)應(yīng)該重點(diǎn)考慮。由于在開挖左洞時(shí)，右洞的初期支護(hù)已經(jīng)處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，所以其開挖寬度要小于右洞，再進(jìn)一步可推知其圍巖豎向勻布松動(dòng)壓力、水平勻布松動(dòng)壓力要比右洞開挖時(shí)要小。
　　四）、從單洞受力的角度講，支護(hù)結(jié)構(gòu)是不必要的，它只是用來(lái)防止圍巖風(fēng)化、減少通風(fēng)阻力，以及作為安全儲(chǔ)備以抵抗圍巖狀態(tài)惡化和特殊災(zāi)害所造成的意外荷載。但從斑竹園雙連拱隧道整體講，圍巖不能保持穩(wěn)定，況且形成自然拱的巖體重量也大，因此，就必須設(shè)置支護(hù)結(jié)構(gòu)，從隧道內(nèi)部對(duì)圍巖施加約束，控制圍巖變形，改善圍巖的應(yīng)力狀態(tài)。此時(shí)的支護(hù)結(jié)構(gòu)就是主要的承載單元。
　　四、結(jié)束語(yǔ)
　　綜上所述，由于雙連拱隧道施工過(guò)程中的五次圍巖應(yīng)力重分布，圍巖的性質(zhì)較復(fù)雜，而且變化很多、人為的因素如開挖和支護(hù)方法，對(duì)圍巖性質(zhì)影響很大，事先無(wú)法估計(jì)。所以應(yīng)以理論分析，經(jīng)驗(yàn)判斷相結(jié)合，指導(dǎo)斑竹園雙連拱隧道的施工。作者水平有限，時(shí)間倉(cāng)促,文中難免存在這樣或那樣的缺陷與不足,希望大家多多諒解。
　　參考文獻(xiàn)
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　　[4]科學(xué)出版社，《公路隧道圍巖穩(wěn)定與支護(hù)技術(shù)》，2007.