對坑道穩(wěn)定性和支護(hù)的基本認(rèn)識(shí)

1、對坑道穩(wěn)定性和支護(hù)的基本認(rèn)識(shí)隧道施工的質(zhì)量主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一個(gè)是對圍巖的損傷到什么程度；一個(gè)是支護(hù)和襯砌支護(hù)效果發(fā)揮到什么程度。這兩個(gè)問題是我們在整個(gè)施工過程中一點(diǎn)都不能忽視的問題。作為工程技術(shù)人員，在技術(shù)上的主要任務(wù)，就是要千方百計(jì)地把圍巖的損傷程度，控制在最小限度之內(nèi)，同時(shí)，關(guān)注支護(hù)和襯砌的質(zhì)量，充分發(fā)揮其支護(hù)效果。這里，我們主要說明后一個(gè)問題。從根本上說，在坑道開挖過程中，都要回答一個(gè)關(guān)鍵性的問題，即：圍巖具有多大的自支護(hù)能力，是否需要人工支護(hù)、用什么類型的人工支護(hù)和怎樣支護(hù)這樣一個(gè)問題。因?yàn)樵诳拥拦こ讨?，如何保證坑道的暫時(shí)穩(wěn)定（施工期間）和長期穩(wěn)定（運(yùn)營期間）始終是一個(gè)基本的、關(guān)鍵

2、性的問題。而要做到這一點(diǎn)，就要從理論上、實(shí)踐上解決坑道穩(wěn)定性、圍巖分級與支護(hù)結(jié)構(gòu)之間的相互關(guān)系這樣一個(gè)問題。1坑道的穩(wěn)定性這里所謂的坑道穩(wěn)定性是指一定尺寸的坑道，在不加任何人工支護(hù)條件下的穩(wěn)定狀態(tài)。以單線鐵路隧道為例，坑道的尺寸大致在高6.0m、寬5.0m左右。根據(jù)鐵路隧道施工實(shí)踐，隧道開挖后的穩(wěn)定狀態(tài)分為以下4類：1）坑道充分穩(wěn)定如前所述，在堅(jiān)硬（R60MPa）、整體（裂隙間距大于1.0m）、耐風(fēng)化的圍巖中（如堅(jiān)硬的花崗巖、石灰?guī)r等），開挖坑道后，由于巖體強(qiáng)度高、巖體完整、不易松弛，坑道在長時(shí)間內(nèi)有足夠的自穩(wěn)能力和自支護(hù)能力。因而無需任何人工支護(hù)而能維持穩(wěn)定，無坍塌、偶爾有掉塊。在特殊情況下

3、會(huì)出現(xiàn)巖爆現(xiàn)象。2）坑道穩(wěn)定在大塊狀構(gòu)造的巖體及整體狀的中硬巖（R30MPa）中開挖坑道時(shí)，坑道會(huì)因爆破、巖塊結(jié)合松弛而產(chǎn)生局部掉塊，但不會(huì)引起坑道的坍塌，坑道是穩(wěn)定的，圍巖具有一定的自支護(hù)能力。層間結(jié)合差的平緩巖層，頂板可能彎曲、斷裂。此時(shí)應(yīng)采取局部人工支護(hù)或輕型的全面人工支護(hù)。3）坑道暫時(shí)穩(wěn)定大多數(shù)坑道都屬于這個(gè)類型。在具有碎（石）塊（石）狀構(gòu)造的圍巖中，坑道開挖后常常呈現(xiàn)出不同程度的坍塌現(xiàn)象，坍塌后的坑道常呈拱形處于暫時(shí)穩(wěn)定狀態(tài)。暫時(shí)穩(wěn)定的時(shí)間，有長有短。在外界（如爆破、支撐頂替、回填不及時(shí)等）和內(nèi)部（如地下水等）條件影響下，坑道如不及時(shí)采取人工支護(hù)會(huì)進(jìn)一步喪失穩(wěn)定。因此，在這種圍巖中，

4、必須采取各種類型的人工支護(hù)措施。4坑道不穩(wěn)定在塊石土、堆積土等圍巖中，坑道在不支護(hù)條件下是難于開挖的，隨挖隨塌，常常要先支后挖，圍巖無自支護(hù)能力，或自支護(hù)時(shí)間極短，即需要采取穩(wěn)定掌子面的輔助施工方法，如管棚、小導(dǎo)管等超前支護(hù)。坑道的坍塌發(fā)生迅速、影響范圍大，在淺埋條件下，有時(shí)可塌到地表面或在地面形成沉陷盆地。在有水的情況下，土體流動(dòng)造成極大荷載。在這種情況下，需要采取專門的人工支護(hù)措施和特殊的施工方法來保證坑道的穩(wěn)定。由此可見，坑道圍巖狀態(tài)的不同，坑道開挖后的穩(wěn)定狀態(tài)也是不同的，采取的控制穩(wěn)定的技術(shù)措施也是不同的。2坑道支護(hù)依上所述，與坑道穩(wěn)定性分級相對應(yīng)的控制坑道穩(wěn)定性的支護(hù)措施，也可進(jìn)行分

5、級?？拥乐ёo(hù)，從性質(zhì)上看，主要分為自支護(hù)和人工支護(hù)兩部分。自支護(hù)是指圍巖自身所具有的支護(hù)能力。而人工支護(hù)則指在自支護(hù)能力不充分的條件下，人為地采取的支護(hù)措施。兩者共同構(gòu)成了坑道的永久支護(hù)體系?？拥赖淖灾ёo(hù)，前面的坑道穩(wěn)定性分級，就是這種研究的一個(gè)實(shí)用而確實(shí)的方法。自支護(hù)的能力是由圍巖自身?xiàng)l件所決定的，是客觀存在的、固有的、自然的圍巖特性。這種特性在開挖過程中，視開挖方法的優(yōu)劣，而會(huì)受到一定的損傷，從而降低了固有的自支護(hù)能力。為了盡可能地減少這種損傷的程度，除了在開挖上采取一定措施外，更為主要的是，通過人工支護(hù)的方法，來提高圍巖的自支護(hù)能力或控制這種自支護(hù)能力的降低。這就是采用人工支護(hù)的根本目的

6、和要求。人工支護(hù)通常又分為一次支護(hù)（一次支護(hù)）和二次支護(hù)（襯砌）兩大類。在施工期間為了保證施工安全、減少坑道圍巖松弛、及時(shí)地控制地壓的發(fā)展，更主要的是為了控制圍巖自支護(hù)能力的降低，從而更充分地利用圍巖自身的自支護(hù)能力，常常需要對坑道進(jìn)行一次支護(hù)，也就是所謂的一次支護(hù)。它是在施工過程中采用的支護(hù)措施，在這個(gè)意義上，也可以稱謂施工支護(hù)。由于一次支護(hù)的力學(xué)特性，它不僅在施工期間能夠維護(hù)坑道的穩(wěn)定或暫時(shí)穩(wěn)定，還能夠與二次支護(hù)一起，發(fā)揮永久支護(hù)的作用。在現(xiàn)代的隧道施工中，一次支護(hù)主要采用了噴混凝土、錨桿等既能夠在施工期間維護(hù)坑道的穩(wěn)定，控制圍巖自支護(hù)能力的降低，又能夠作為永久支護(hù)結(jié)構(gòu)一部分的支護(hù)方法。另外，也要認(rèn)識(shí)到：有時(shí)僅僅采用噴混凝土、錨桿及鋼支撐等一般人工支護(hù)方法不能保證坑道的穩(wěn)定時(shí)，還需要采取輔助的支護(hù)措施