浙江公路水运工程监理有限公司 浙江省杭州市 310000
摘要：浅埋软弱地层下修建大断面隧道面临的大变形问题一直是工程建设中的难题。该类地层通常被划分为Ⅶ级或V级围岩，本身强度低，岩质类地层主要为全风化或强风化岩，土质类软弱地层主要是黄土地层、软塑状黏性土等，施工中可能产生极端变形，甚至塌方，危害极大。
关键词：浅埋大断面隧道；数值模拟；现场监控
引言
隧道施工往往从大刚度支护、超前加固技术、开挖方法及预留变形量四方面入手制定变形控制措施，而在设计与施工过程中均没有考虑初期支护结构和周围岩体之间的相互协调变形问题。这种协调变形关系与隧道开挖方法有关，具有明显的时空效应，得到不同开挖方法下围岩与支护结构协调变形关系，就能获得合理的预留变形量，避免大变形对工程带来的影响。
1概述
随着中国“一带一路”倡议和“长江经济带”等国家战略计划的实施，中国西南山区交通基础设施建设进入了前所未有的快速发展时期。由于西南山区地质结构复杂，地势陡峭，山谷深，岩石多变，大多数公路/铁路都有70%至80 %的隧道，隧道建设已成为西南山区交通建设的重中之重。隧道开挖破坏了岩石原有应力的平衡，原因是施工技术不佳或地质条件复杂，在施工过程中，如果发生滑坡安全事故，包括由于以下原因造成隧道塌方，就会发生围岩变形或破坏稳定的情况然而，目前对隧道塌方损害的研究主要集中在早期预警预测、原因分析和治理措施方面，对隧道内围岩的渐进破坏过程和破坏机制没有系统的研究。因此，深入研究不同围岩水平下浅埋隧道滑坡变形破坏机制及安全控制对于隧道滑坡事故的预防和管理具有重要的理论和实践价值。
2变形差分析
目前，隧道施工监测中常用的变形控制标准主要是地表沉降、顶板沉降、周边汇合点和变形速度，很少有关于非规则地表沉降的控制指标。在实际工作中，例如通过隧道下面的隧道上方的现有道路，挖掘隧道可能会造成隧道上方道路的裂缝，甚至是裂缝，原因是沉积不均匀。因此，提出了一种基于非均匀地表沉降（变形差）的安全控制指标，可分为水平变形差和垂直变形差。对于公路工程或隧道上方的其他现有工程，地表沉降测量点通常应位于穿越隧道的中线和道路沿线。测量点的范围从5米到30米，可以根据地面环境和隧道施工状态进行选择。监测剖面根据地面或隧道的实际情况确定2至5个剖面。每一个横向监测剖面都有7至11个测量点，其最远的外部点必须沿隧道埋在结构外部2至3次以上。横断面上的测量点必须根据邻近原则进行设置。纵向监测部分可根据具体情况选择，例如实施方法、地质条件发生重大变化的位置等。每个纵向监测区都有5至11个相同的测量点，但最外侧的点必须与地质条件发生重大变化的位置相距一定距离。如果发现周围岩石的特定地质，或通过重要的构造（结构），则必须对监视横断面的间距进行加密。
3浅埋软弱围岩大断面隧道工程中CRD法的应用
3.1工法特点
（1）适用性强，广泛应用于四级至四级围岩环境，为大型断面施工提供技术支持。（2）开挖、支护操作分阶段进行，工作面及时合拢，支护结构强度范围减小，接触时间缩短，并实现了岩石体的有效保护。（3）充分发挥导向坑的作用，实现超前地质预报，帮助施工人员掌握超前施工情况；（4）引进监测测量技术，进行各种施工的实时监测（5）所有作业区域均具备平行执行条件，提高了执行效率。
3.2隧道开挖
根据CRD方法的技术特点，施工现场分为双层四部分。以铲子为主要建筑设备，配备多名建筑工人。进行开挖前的准备工作，在方舟部分设置大型管棚，将水泥浆注入其中，同时在空气中插入小型进气管，通过喷泥对土层进行定量和加固；循环进给规律设置为0.5m，每次开挖周期后，需进行初始支护，完成初始喷多喷工作业，实现围岩变形缓解效果。
为解决施工过程中围岩扰动变形问题，第一层开挖约6米，用锤子控制该环节单开挖进度；随后的第二层减少到3米，根据实际情况，单一开挖可能达到1至2个坚果，但为了避免过长的开挖现象，每个洞室开挖面的纵向距离必须控制在8 ~ 10米以内，否则会对开挖产生不利影响请注意，每个层的左侧和右侧都交替进行挖掘。
3.3监控量测
在实施CRD方法时，监测措施是一项关键任务，其目的是准确及时地了解周围岩石的状况，通过变形和沉积分析为实施工作提供技术指导，分析设计方案的可行性，并合理地解决此外，测量数据可以反映战略的稳定性，从而可以根据稳定性预测未来的发展趋势，从而为支持参数的选择提供信息。监视测量是动态的，遵循特定的过程。比较分析表达式的相关系数时，近似值越接近1，回归精度越高，相应的表达式可用于收敛预测工作。结合测量点位移变化率，用该指标分析了围岩稳定性。如果方舟的相对净空气变化率控制在0.2mm/d，方舟的相对下沉速度控制在0.15mm/d，则意味着隧道变形控制在满足上述两项要求时是稳定的。根据实际结果获悉，采用CRD方法后隧道施工状况良好，纯空气的沉降和汇合在合理范围内。
4基于ＲFPA的数值模拟
计算过程中，隧道开挖后立即施作初期支护，模拟在台阶法开挖下围岩的破坏规律。为了简化计算并考虑边界效应对模型计算的影响，单幅隧道模型左右边界自隧道中心线算起不少于3倍隧道半径，模型底部边界距离隧道仰拱底部不少于3倍隧道高度。根据上覆岩体自重计算出垂直地应力为3.75MPa，最大水平地应力和最小水平地应力分别为4.5MPa和4MPa。
5监控量测内容及方法
为保证隧道施工的安全，必须对施工现场进行监控量测，从而对隧道的稳定性做出判断，同时可以对在建隧道的安全性做出预判，当监控量测数据出现异常时，及时预警，以减少隧道地质灾害事故的发生，减少工期拖延，是保证隧道安全施工的必耍手段。为此，本文依据现场施工和隧道围岩条件在上述3个掌子面进行围岩应力监测。每个监测断面布置3个测点，分别位于拱顶、左拱腰和右拱腰，并埋设ZM06-JMZX－5010AT型压力盒。
6监控量测结果及分析
隧道施工之前，周围岩体在长时间的自重应力和构造应力作用下处于三向应力平衡状态，围岩的初始应力在开挖隧道以后被打破，应力状态由三向应力状态转变为双向应力状态并发生位移，变形状态由弹性变形进入塑形变形状态甚至发生松弛变形。隧道左右幅进出口断面的最大应力均小于50kN，且右拱腰＞拱顶＞左拱腰，根据现场调查得知，右拱腰至拱顶处出现数条裂缝，这与应力监控结果相符合。对断面围岩应力监测结果进行分析发现，隧道进口处围岩相比于出口处围岩稳定性和完整性要差，承受的应力更大，初步推测是因为进口段围岩质量更差且受到压扭性地质构造作用的影响更为严重；应力监测结果还显示，在开挖过程中，上台阶开挖应力增长过快、下台阶开挖应力增长缓慢。此外，隧道进口和出口断面应力表现形式类似，主要原因是受压扭性构造作用，岩体赋存了一定的水平地应力，监测结果和规律呈现出一定的方向性，具体表现为：右拱腰应力最大，拱顶应力次之且较为集中，左拱腰应力最小，方向大致为北偏西20°。
结束语
浅埋软弱隧道监测到的变形是由隧道整体结构的协调变形及结构挠曲变形引起。分部开挖与有临时仰拱的台阶法围岩变形较小，主要由隧道支护整体沉降变形组成。
参考文献：
[1]杨长清.浅埋破碎软弱围岩埋暗挖大断面隧道施工技术研究[J].工程技术研究，2018（06）：36-38.
[2]任远阳.地下水影响下浅埋大断面黄土隧道长期稳定性研究[D].西安理工大学，2018.
[3]但路昭.应力释放率对超大断面小净距浅埋隧道的开挖影响研究[J].应用力学学报，2018，35（03）：668-674+698.
[4]孙永超，陈玮.软岩浅埋大断面地铁隧道施工方法优选研究[J].施工技术，2017，46（24）：48-53.
[5]胡曦波.浅埋扁平超大断面隧道围岩变形及核心土开挖合理长度研究[J].，2017，47（05）：614-620.