土砂等特殊圍巖及地形條件下隧道變形的控制

土砂等特殊圍圍巖及地形條條件下隧道變變形的控制技技術(shù)在一般圍巖、、地形條件下下，隧道開挖挖后的變形，，基本上可以以采用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)設(shè)計(jì)中的初期期支護(hù)，把變變形控制在容容許值范圍之之內(nèi)，確保隧隧道開挖后的的支護(hù)體系的的長期穩(wěn)定性性。但在特殊殊圍巖、地形形條件下，僅僅僅用通常的的初期支護(hù)，，是很難控制制隧道開挖所所引起的變形形。此時(shí)，為為確保掌子面面穩(wěn)定性、隧隧道的安全性性以及保護(hù)周周邊環(huán)境，要要以改善圍巖巖條件為目的的，采取有針針對(duì)性的控制對(duì)策，也就是我們們所謂的控制對(duì)策。在我國這樣的的地質(zhì)變化多多端的條件下下，不采用控控制對(duì)策施工工的隧道是很很少的。因此此，從安全性性、經(jīng)濟(jì)性、、合理性看，，控制對(duì)策是是保證施工安安全和保護(hù)周周邊環(huán)境的重重要的、不可可缺少的工法法。因此。在在控制隧道開開挖變形的研研究中，必須須把控制對(duì)策策的研究，放放在應(yīng)有的地地位，予以重重視?？刂茖?duì)策大體體上分為確保保施工安全為為目的的掌子子面穩(wěn)定對(duì)策策和以保護(hù)周周邊環(huán)境為目目的的地下水水對(duì)策、地表表面下沉對(duì)策策及近接結(jié)構(gòu)構(gòu)物對(duì)策等。。代表性的控制制對(duì)策列于表表3-1。但具有同樣樣效果的對(duì)策策是很多的。。這些對(duì)策因因地質(zhì)條件、、埋深、地下下水等環(huán)境條條件及開挖方方法等，其效效果有很大差差異，對(duì)隧道道的穩(wěn)定性及及經(jīng)濟(jì)性有很很大影響。為為此在選定控控制對(duì)策時(shí)，，要視其目的的進(jìn)行必要的的調(diào)查，但在在發(fā)包時(shí)的有有限的調(diào)查結(jié)結(jié)果中，判斷斷材料不足的的情況很多，，為此，多數(shù)數(shù)是根據(jù)施工工中獲得的情情報(bào)和地質(zhì)調(diào)調(diào)查等的結(jié)果果來判斷是否否采用控制對(duì)對(duì)策和其適用用范圍。工法采用目的和效果確保施工安全保護(hù)周邊環(huán)境掌子面穩(wěn)定地下水位降低對(duì)策枯水對(duì)策地表面下沉對(duì)策近接結(jié)構(gòu)物對(duì)策拱頂穩(wěn)定掌子面穩(wěn)定抑制腳部下沉地下水對(duì)策抑制先行位移抑制開挖后位移抑制先行位移抑制開挖后位移超前支護(hù)充填式、非充填式小導(dǎo)管〇注漿小導(dǎo)管〇壓入式短鋼管〇鋼管鋼背板〇小導(dǎo)管〇*★〇〇〇*管棚〇*〇〇〇〇水平噴射注漿〇*〇〇〇〇預(yù)襯砌〇*〇〇*〇表3-1變形的控制對(duì)對(duì)策掌子面補(bǔ)強(qiáng)弧形開挖、留核心土〇掌子面噴混凝土〇短掌子面錨桿〇長掌子面錨桿〇〇★〇〇*腳部補(bǔ)強(qiáng)補(bǔ)強(qiáng)錨桿〇〇〇補(bǔ)強(qiáng)錨管〇〇〇腳部注漿〇〇〇水平噴射注漿〇〇〇〇〇臨時(shí)仰拱〇〇基腳混凝土〇〇〇水平錨管〇〇〇涌水對(duì)策、圍巖補(bǔ)強(qiáng)排水坑道〇〇*〇排水鉆孔〇〇*〇輕型井點(diǎn)〇〇*〇管井〇〇*〇止水注漿*****〇**改良圍巖〇〇〇*〇〇〇〇〇地表垂直錨管〇〇*〇*〇〇隔斷壁***〇〇〇〇〇〇評(píng)價(jià)的表示：：〇采用的主要目目的；*根據(jù)圍巖條件件有效果的項(xiàng)項(xiàng)目或有二次次效果的項(xiàng)目目；★作為確認(rèn)地下下水位和突發(fā)發(fā)涌水對(duì)策的的探孔效果。。根據(jù)表3-1，控制對(duì)策，，大體上可分分為1）超前支護(hù)；；2）掌子面補(bǔ)強(qiáng)強(qiáng)；3）腳部補(bǔ)強(qiáng)；；4）涌水對(duì)策；；5）圍巖補(bǔ)強(qiáng)等等下面分別說明明上述控制對(duì)對(duì)策的特征及及其應(yīng)用。二超前支護(hù)開挖前對(duì)需要要采取拱頂穩(wěn)穩(wěn)定對(duì)策及抑抑制地表面下下沉、凈空位位移對(duì)策的圍圍巖，采取的的防護(hù)和強(qiáng)化化掌子面前方方圍巖的對(duì)策策，稱為超前前支護(hù)。此工法適用于于開挖土砂圍圍巖和巖堆地地段、斷層破破碎帶等場合合和隧道接近近鐵道、道路路、其它結(jié)構(gòu)構(gòu)物等施工的的場合。超前支護(hù)大體體上可以按構(gòu)構(gòu)造分類，分分為利用隧道道縱向剛性的的梁構(gòu)造和利利用橫向剛性性的拱形構(gòu)造造兩大類（圖圖3-1）。梁構(gòu)造可可分為采用鋼鋼管、鋼棒系系材料的工法法和高壓噴射射改良圍巖的的工法2種。同時(shí)，過過去在巖堆地地段和斷層破破碎帶等不良良圍巖中，多多把開挖斷面面分割為小斷斷面進(jìn)行開挖挖，但最近由由于機(jī)械大型型化和新材料料及新工法的的實(shí)用化，亦亦可采用超前前支護(hù)與一般般區(qū)間采用同同樣的施工機(jī)機(jī)械、支護(hù)材材料及斷面的的施工事例逐逐漸增多。超前支護(hù)的分分類列于表3－2。由于超前支支護(hù)材料、使使用機(jī)械、設(shè)設(shè)備、地質(zhì)條條件及一次打打設(shè)長度等，，各具特色。。為此選定超超前支護(hù)時(shí)，，要選定適合合地質(zhì)條件和和周邊環(huán)境條條件，而且經(jīng)經(jīng)濟(jì)的工法。。工法名稱短超前支護(hù)長鋼管水平旋噴注漿預(yù)襯砌管棚充填式注漿式示意圖工法概況用鉆孔臺(tái)車沿掌子面外周每隔打入鋼筋等

用鉆孔臺(tái)車沿掌子面外周打入中空鋼棒，并注漿，打入間隔約。

用鉆孔臺(tái)車或?qū)Ｓ脵C(jī)械打設(shè)直徑約的鋼管并注漿。間隔45～60cm用專用機(jī)械鉆孔后，從前端噴射攪拌地層。間隔、改良直徑約用專用機(jī)械在開挖前于掌子面前方構(gòu)筑拱狀襯砌用直徑沿隧道斷面外周配置比較大的直徑的鋼管特征鋼筋等表觀提高掌子面前方圍巖的約束力形成的注漿帶能夠改良圍巖鋼管和注漿材能夠改良圍巖，同時(shí)，因超前長度長，能夠控制掌子面前方的先行位移高壓噴射能夠確實(shí)地改良掌子面周邊圍巖，同時(shí)，因超前長度長，能夠控制掌子面前方的先行位移預(yù)襯砌能夠穩(wěn)定拱部，同時(shí)也能夠抑制圍巖的位移能夠根據(jù)環(huán)境條件選擇各種管徑的鋼管。鋼管的剛性高，抑制變形的效果也高適用地質(zhì)粘性土、砂質(zhì)土、砂礫、裂隙巖體、卵石粘性土、砂質(zhì)土、砂礫、裂隙巖體、卵石粘性土、砂質(zhì)土、砂礫、裂隙巖體、卵石粘性土、砂質(zhì)土粘性土、砂質(zhì)土粘性土、砂質(zhì)土、砂礫、卵石施工性通常設(shè)備需要注漿設(shè)備需要注漿設(shè)備需要高壓噴射設(shè)備需要專用設(shè)備需要專用設(shè)備一次打設(shè)長度小于5m小于5m12m左右12m左右2～3m20～70m表3-2超前支護(hù)的種種類和特征1）短超前支護(hù)護(hù)（小導(dǎo)管））短超前支護(hù)是是在開挖前沿沿拱頂外周斜斜向打設(shè)小于于5m的鋼筋、鋼管管等，確保掌掌子面穩(wěn)定的的工法。其類類型大體上有有表3－3所示的三種。。種類使用材料長度（m）適用條件非充填式鋼筋（D25）3不充填拱頂也穩(wěn)定鋼管3壓入可能的粘性土需要?jiǎng)傂缘膱龊箱摫嘲?～2未固結(jié)砂層噴射混凝土附著不良鋼管（膨脹型）3～4孔壁難于自穩(wěn)的場合需要早期附著強(qiáng)度的充填式鋼筋（D25）3孔壁自穩(wěn)的場合幾乎所有的地質(zhì)條件都適用注漿式注漿管3需要改良帶的場合孔壁能自穩(wěn)的場合中空錨桿（自鉆式）3～4需要改良帶的場合孔壁不能自穩(wěn)的場合表3－3短超前支護(hù)的的種類我們通常采用用的小導(dǎo)管是是短超前支護(hù)護(hù)的一種類型型。小導(dǎo)管是是在開挖前向向掌子面前方方的拱部，斜斜向打入長5m以內(nèi)的的鋼棒棒、鋼鋼管等等，打打設(shè)范范圍是是隧道道中線線左右右各60°°，計(jì)120°左右，，每一一次掘掘進(jìn)后后打設(shè)設(shè)。但但視崩崩落規(guī)規(guī)模和和位置置，范范圍和和間距距可以以調(diào)整整。錨錨桿的的錨固固可用用砂漿漿充填填，但但孔壁壁不能能自穩(wěn)穩(wěn)的場場合可可采用用自鉆鉆后充充填式式的錨錨桿。。在固固結(jié)度度低的的砂質(zhì)質(zhì)圍巖巖等，，也可可采用用單管管和鐵鐵插板板，用用打擊擊力打打入，，確保保拱頂頂穩(wěn)定定的方方法。。小導(dǎo)導(dǎo)管按按充填填方法法有如如下的的不同同方式式。①充填填式、、非充充填式式小導(dǎo)導(dǎo)管（（圖3－2）沿掌子子面上上半斷斷面的的拱部部外周周以30～60cm間隔斜斜向打打入鋼鋼筋、、鋼管管等，，以增增加拱拱頂?shù)牡目辜艏魪?qiáng)度度防止止前方方圍巖巖松弛弛的工工法。。充填填式是是向孔孔內(nèi)充充填砂砂漿，，插入入頭部部加工工成圓圓錐狀狀的異異形棒棒鋼是是最一一般的的方法法。非非充填填式是是用摩摩擦錨錨固式式的鋼鋼管膨膨脹型型錨管管作為為小導(dǎo)導(dǎo)管的的工法法，具具有使使裂隙隙咬合合，壓壓密圍圍巖的的效果果。②注漿漿式小小導(dǎo)管管（圖圖3－3）與充填填式小小導(dǎo)管管同樣樣，打打設(shè)中中空錨錨桿和和鋼管管的同同時(shí)用用壓力力注入入超速速凝的的水泥泥漿和和尿烷烷等，，提高高拱頂頂穩(wěn)定定性的的工法法。施施工時(shí)時(shí)視掌掌子面面狀況況，能能夠容容易地地設(shè)定定錨桿桿的打打設(shè)根根數(shù)和和注漿漿量、、注漿漿壓力力等，，是比比較有有效率率的工工法。。注漿式式小導(dǎo)導(dǎo)管有有鉆孔孔后插插入注注漿式式錨桿桿進(jìn)行行注漿漿的方方法和和孔壁壁不能能自穩(wěn)穩(wěn)的場場合采采用鉆鉆孔和和注漿漿用同同一錨錨桿的的自鉆鉆式工工法。。此工法法一般般作為為隧道道洞口口段（（或者者埋深深小的的區(qū)間間）防防止拱拱頂崩崩塌、、崩落落的對(duì)對(duì)策，，多在在對(duì)策策的初初期階階段采采用。。在想想提高高拱頂頂及掌掌子面面穩(wěn)定定性的的場合合也多多與掌掌子面面噴混混凝土土和掌掌子面面錨桿桿并用用。由于開開挖前前向前前方圍圍巖斜斜向打打設(shè)小小導(dǎo)管管，可可提高高拱頂頂附近近圍巖巖的抗抗剪強(qiáng)強(qiáng)度，，防止止前方方圍巖巖的松松弛。。此工工法一一般可可作為為拱頂頂崩落落的對(duì)對(duì)策，，在對(duì)對(duì)策的的初期期階段段采用用。根根據(jù)掌掌子面面觀察察結(jié)果果，認(rèn)認(rèn)為拱拱頂有有小規(guī)規(guī)模崩崩落的的場合合，采采用此此工法法是有有效果果的。。多適用用于節(jié)節(jié)理、、層理理、片片理等等不連連續(xù)面面多的的中硬硬巖、、軟巖巖等。。因?yàn)闉殄^桿桿的剛剛性和和長度度都比比較小小，在在松弛弛區(qū)域域大、、或掌掌子面面前方方松弛弛的場場合、、涌水水多，，充填填、錨錨固困困難的的場合合，以以及錨錨桿間間不能能確保保圍巖巖一體體性的的場合合是不不適用用的。。本工法法因?yàn)闉椴捎糜猛ǔ３５脑O(shè)設(shè)備就就可以以施工工，機(jī)機(jī)械設(shè)設(shè)備的的適用用范圍圍廣，，對(duì)施施工循循環(huán)影影響比比較小小。除小導(dǎo)導(dǎo)管以以外，，日本本在許許多隧隧道中中，廣廣泛地地采用用了不不同類類型的的短超超前支支護(hù)。。③壓入入式短短鋼管管超前前支護(hù)護(hù)（圖圖3－4）壓入式式短鋼鋼管超超前支支護(hù)，，是在在隧道道拱頂頂附近近的地地質(zhì)是是軟弱弱的場場合，，作為為掌子子面穩(wěn)穩(wěn)定對(duì)對(duì)策而而采用用的，，把φ48.6mm、長2～3m的鋼管管以200～300mm間隔，，用鉆鉆孔臺(tái)臺(tái)車的的鉆機(jī)機(jī)壓入入的工工法。。④鋼管管鋼背背板超超前支支護(hù)鋼管鋼鋼背板板壓入入打擊擊工法法是在在隧道道拱頂頂附近近的地地質(zhì)是是軟弱弱的場場合作作為掌掌子面面穩(wěn)定定對(duì)策策而采采用的的，如如圖3－5、照片片3－1所示，，把裝裝備有有輕型型鋼背背板的的φ65mm的鋼管管，搭搭載在在鉆孔孔臺(tái)車車的導(dǎo)導(dǎo)向槽槽上，，用鉆鉆機(jī)的的壓入入力和和打擊擊力打打設(shè)到到掌子子面前前方的的工法法。鋼鋼管的的目的的是使使鋼背背板形形成一一個(gè)連連續(xù)的的拱形形構(gòu)造造，從從而起起到導(dǎo)導(dǎo)向的的效果果、提提高超超前支支護(hù)剛剛性的的效果果及固固結(jié)鋼鋼管外外側(cè)圍圍巖的的效果果。鋼鋼背板板比注注漿式式的改改良體體的剛剛性大大，能能夠確確實(shí)地地形成成拱形形構(gòu)造造和使使周邊邊圍巖巖固結(jié)結(jié)的作作用。。圖3－6是采用用鋼管管鋼背背板工工法區(qū)區(qū)間（（埋深深7.5m）的地地表面面下沉沉分布布。⑤插板法法這是日日本在在城市市土砂砂圍巖巖的淺淺埋隧隧道中中，廣廣泛采采用的的一種種方法法。施施工證證實(shí)，，這是是一個(gè)個(gè)超挖挖少，，圍巖巖沒有有松弛弛的、、可以以用于于任意意斷面面形狀狀的開開挖方方法。。在土質(zhì)質(zhì)隧道道施工工中，，插板板法可可以根根據(jù)地地質(zhì)、、埋深深、地地表結(jié)結(jié)構(gòu)物物等進(jìn)進(jìn)行設(shè)設(shè)計(jì)。。設(shè)計(jì)計(jì)出適適合周周邊環(huán)環(huán)境和和能夠夠正確確推進(jìn)進(jìn)的插插板和和穩(wěn)定定機(jī)構(gòu)構(gòu)。其其推進(jìn)進(jìn)千斤斤頂?shù)牡耐屏ακ?0t/臺(tái)，可可以人人工操操作、、連續(xù)續(xù)作業(yè)業(yè)。此法一一直到到目前前，在在城市市礦山山法隧隧道施施工中中應(yīng)用用插板法法是與與盾構(gòu)構(gòu)法類類似的的工法法。盾盾構(gòu)法法是用用盾構(gòu)構(gòu)機(jī)推推進(jìn)的的，插插板法法則是是用一一種特特殊構(gòu)構(gòu)造的的插板板，用用千斤斤頂壓壓入圍圍巖中中的，，在插插板的的防護(hù)護(hù)下，，一邊邊開挖挖，一一邊支支護(hù)、、襯砌砌的方方法。。但與與盾構(gòu)構(gòu)法比比較，，設(shè)備備簡單單、造造價(jià)低低。插插板法法的概概況示示于圖圖3－8。⑥預(yù)襯襯砌法法預(yù)襯砌砌法也也屬于于短超超前支支護(hù)的的一種種。它它是用用厚約約２００ｃｍｍ混凝凝土殼殼或砂砂漿殼殼，形形成比比較柔柔軟的的拱殼殼，也也可以以用厚厚約３３０ｃｃｍ形形成剛剛性比比較大大的拱拱殼。。柔軟軟的拱拱殼主主要用用于穩(wěn)穩(wěn)定掌掌子面面，剛剛性大大的拱拱殼用用于控控制地地表下下沉。。日本預(yù)襯襯砌法的的標(biāo)準(zhǔn)參參數(shù)如下下。預(yù)襯砌厚厚度：１１７０ｍｍｍ設(shè)置范圍圍：１２２０°（１１５５°～１２５５°）設(shè)置角度度：７°（５°～１０°）縱斷方向向鉆孔長長度：４４.０ｍ縱斷方向向充填長長度：３３.５ｍ搭接長度度：０.５ｍ超前殘余余長度：：１.０ｍ（１１.０～２.０ｍ）．．鐵道和公公路隧道道的橫斷斷面的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)模式式和縱向向的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)模式示示于圖3－9。2）中、長超超前支護(hù)護(hù)①中、長長鋼管超超前支護(hù)護(hù)沿開挖斷斷面的外外周向掌掌子面前前方的圍圍巖，呈呈拱形配配置長5～12m的鋼管，，起到掌掌子面穩(wěn)穩(wěn)定對(duì)策策、地表表面下沉沉對(duì)策的的效果的的工法。。一般說說，超前前支護(hù)的的鋼管多多采用100～140mm、鋼管壁壁厚為6～11mm，打設(shè)角角度是4～10°打設(shè)范圍圍取以拱拱頂為中中心約120°°左右。搭搭接長度度為3.5m（圖3－14）。但視視圍巖條條件和地地表結(jié)構(gòu)構(gòu)物的位位置關(guān)系系，角度度更有效效果的配配置。此工法有有使用專專用機(jī)械械設(shè)置的的方法和和用鉆孔孔臺(tái)車施施工的方方法。能能夠用鉆鉆孔臺(tái)車車施工的的工法有有擴(kuò)寬開開挖斷面面，使鋼鋼管插入入角小的的擴(kuò)寬工工法和以以10°左右角度度打設(shè)鋼鋼管的無無擴(kuò)寬工工法。此此無擴(kuò)寬寬方式，，因開挖挖線內(nèi)側(cè)側(cè)的端末末管是采采用易于于切斷的的塑料管管和有切切槽的鋼鋼管，使使開挖成成為可能能。為此此，與擴(kuò)擴(kuò)寬方式式比較，，能夠抑抑制開挖挖數(shù)量和和噴射混混凝土數(shù)數(shù)量。但但其反面面，是鋼鋼管距開開挖面的的距離大大，在切切出區(qū)間間，事實(shí)實(shí)上超前前長度幾幾乎處于于不能確確保的狀狀態(tài)，圍圍巖有可可能剝落落等，采采用時(shí)要要加以注注意。鋼管周圍圍的圍巖巖用壓力力壓注水水泥漿和和化學(xué)漿漿液，使使鋼管和和壓注材材料成為為一個(gè)改改良體，，來補(bǔ)強(qiáng)強(qiáng)圍巖。。一般說說，壓注注材料對(duì)對(duì)粘性土土主要是是填充鋼鋼管周邊邊的空隙隙，多采采用水泥泥系材料料，對(duì)砂砂質(zhì)土和和礫石土土主要是是向鋼管管間的圍圍巖進(jìn)行行滲透壓壓注以改改良圍巖巖，多采采用化學(xué)學(xué)漿液等等材料。。為提高高拱頂和和掌子面面穩(wěn)定性性的場合合，也可可向掌子子面噴混混凝土和和打掌子子面錨桿桿。長鋼管的的剛性大大，有梁梁的效果果和鋼管管間的圍圍巖因注注漿有改改良圍巖巖效果，，因此超超前支護(hù)護(hù)的效果果高。對(duì)對(duì)前述的的小導(dǎo)管管以防止止拱頂崩崩落和小小規(guī)模崩崩塌為主主的工法法來說，，此工法法可提高高拱頂?shù)牡姆€(wěn)定性性外，也也能夠期期待抑制制地表面面下沉和和松弛的的效果。。注漿材材料與注注入式小小導(dǎo)管相相同，應(yīng)應(yīng)根據(jù)圍圍巖、涌涌水狀況況和注漿漿材料的的特性等等選定。。本工法法作為拱拱頂穩(wěn)定定對(duì)策是是一個(gè)可可靠性高高的工法法，注入入式小導(dǎo)導(dǎo)管不能能對(duì)應(yīng)的的場合，，可以采采用。在全斷面面開挖中中，由于于掌子面面暴露的的面積大大，當(dāng)需需要采用用超前支支護(hù)穩(wěn)定定掌子面面時(shí)多采采用長鋼鋼管超前前支護(hù)。。日本規(guī)定定的長鋼鋼管超前前支護(hù)的的參數(shù)如如下：鋼管直徑徑：１１１４.３ｍｍ（（76.3～114.3mm）設(shè)置范圍圍：１２２０°（５０°～１８００°）設(shè)置角度度：５°（４°～1０°）縱斷方向向注漿長長度：12.5ｍ（5.5～17.5m）搭接長度度：３.５ｍ（1.0～1.75m）超前殘余余長度：：３.５ｍ（１１.０～７.５ｍ）．．設(shè)置間距距：４５５０ｍｍｍ（3００～6００ｍｍｍ）標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)計(jì)斷面示示于圖3－15。本工法比前述述的小導(dǎo)管，，是規(guī)模比較較大的對(duì)策，，適用于不連連續(xù)面非常發(fā)發(fā)育的圍巖或或者強(qiáng)度小的的軟巖、破碎碎帶和土砂圍圍巖、埋深小小的洞口段和和河谷段，需需要抑制地表表面下沉的場場合等廣泛范范圍的地質(zhì)條條件。本工法可采用用隧道用鑿巖巖臺(tái)車，也可可采用圖3-16的專用機(jī)進(jìn)行行施工，不需需要特殊的作作業(yè)人員，但但1個(gè)施工循環(huán)中中需要的時(shí)間間較長。由于于安全性高，，可提高開挖挖效率，比在在長區(qū)間采用用小導(dǎo)管工法法，無論是工工期還是工費(fèi)費(fèi)都是有利的的。②水平噴射注注漿方式水平噴射注漿漿方式是中等等長度超前支支護(hù)的主要方方式，日本規(guī)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)參參數(shù)如下：噴射改良體直直徑：600ｍｍ（600～800mm）設(shè)置范圍：120°（120°～180°）設(shè)置角度：5°（5°～10°）縱斷方向改良良長度：10ｍ（6.0～13.0m）搭接長度：1.0ｍ（1.0～3.0m）超前殘余長度度：4.0ｍ（3.0～4.0ｍ）．設(shè)置間距：600ｍｍ（400～600ｍｍ）標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)斷面面示于圖3－17。目前，由于技技術(shù)的發(fā)展，，水平旋噴注注漿工法也有有向更長的方方向發(fā)展，如如采用從專用用機(jī)械的鉆頭頭前端進(jìn)行噴噴射、攪拌，，在掌子面前前方的隧道外外周形成一個(gè)個(gè)連續(xù)的10～15m長，具有單軸軸抗壓強(qiáng)度5～12N/mm2的柱狀的改良良體，來抑制制地表面下沉沉（圖3-19）根據(jù)地質(zhì)條條件，造成的的直徑從30cm到1.5m左右，考慮從從洞內(nèi)的施工工性，一般取取60cm。根據(jù)圍巖條條件造成直徑徑是不同的，，因?yàn)橐灿胁徊荒苄纬蓤A形形的改良體的的情況，施工工時(shí)事前要進(jìn)進(jìn)行試驗(yàn)施工工，決定改良良體的規(guī)格。。為了在隧道縱縱向和橫向都都能夠形成一一個(gè)強(qiáng)度均勻勻的拱形構(gòu)造造，改良體，，基本上要聯(lián)聯(lián)接在一起。。打設(shè)間隔要要在改良體直直徑以下。打打設(shè)角度，從從施工性看多多取5°左右，打設(shè)范范圍以拱頂為為中心取120～180°范圍。與超前前支護(hù)比較因因?yàn)榫哂兴淼赖罊M向拱的效效果，有向更更大范圍打設(shè)設(shè)的趨勢。適應(yīng)地地質(zhì)條條件，，因高高壓噴噴射能能夠切切割的的范圍圍是有有限的的，因因此以以土砂砂圍巖巖為主主體。。此工工法因因是向向未開開挖的的圍巖巖噴射射流體體攪拌拌，形形成固固體前前圍巖巖會(huì)有有暫時(shí)時(shí)的不不穩(wěn)定定。因因此，，掘進(jìn)進(jìn)速度度和施施工步步驟要要結(jié)合合圍巖巖條件件，注注意不不要出出現(xiàn)先先行位位移等等。。③管棚棚法管棚法法是在在隧道道開挖挖前沿沿隧道道外周周用鉆鉆機(jī)設(shè)設(shè)置水水平的的鋼管管而后后在鋼鋼管內(nèi)內(nèi)外充充填砂砂漿的的工法法。是是抑制制洞口口、拱拱頂穩(wěn)穩(wěn)定和和先行行位移移、地地表面面下沉沉及保保護(hù)周周邊環(huán)環(huán)境的的一種種方法法。采采用的的鋼管管比一一般鋼鋼管直直徑大大，控控制地地表面面下沉沉的效效果很很高（（圖3－20）。一一般采采用的的鋼管管直徑徑約84mm，施工工長度度約30m，施工工范圍圍在拱拱部120°左右，，打設(shè)設(shè)間隔隔約30cm。此工法法多用用于在在隧道道正上上方有有道路路、鐵鐵道、、建筑筑物等等作為為防止止地表表面塌塌陷的的對(duì)策策。此此工法法需要要設(shè)置置反力力壁等等比較較大的的臨時(shí)時(shí)設(shè)備備，施施工速速度也也比較較慢，，要很很好地地考慮慮施工工條件件、隧隧道的的工期期等選選定。。近年為為了長長距離離施工工，也也有采采用φ1000mm以上的的大口口徑鋼鋼管的的事例例，而而方向向控制制采用用小口口徑的的掘進(jìn)進(jìn)機(jī)進(jìn)進(jìn)行。。鋼管管外側(cè)側(cè)的壓壓注如如不充充分，，就不不能充充分發(fā)發(fā)揮其其效果果，要要加以以注意意。鋼鋼支撐撐要確確實(shí)地地支持持鋼管管，同同時(shí)也也要抑抑制鋼鋼支撐撐的下下沉。。此工工法鋼鋼管施施工中中的下下沉可可能比比隧道道施工工中的的下沉沉還大大，因因此在在施工工管理理上，，管棚棚施工工時(shí)一一定要要把對(duì)對(duì)圍巖巖的影影響控控制在在最小小范圍圍內(nèi)。。過去都都是在在城市市及其其周邊邊的住住宅區(qū)區(qū)等建建筑物物、道道路和和鐵道道等交交通設(shè)設(shè)施、、地中中結(jié)構(gòu)構(gòu)物等等重要要結(jié)構(gòu)構(gòu)物的的正下下方，，從兩兩端用用鉆機(jī)機(jī)插入入鋼管管的管管棚工工法，，但近近年由由于特特殊鉆鉆頭的的開發(fā)發(fā)，可可以采采用雙雙重管管在隧隧道洞洞內(nèi)插插入長長鋼管管的管管棚工工法（（如AGF工法等），作作為隧道洞口口段的控制對(duì)對(duì)策被廣泛采采用。管棚工法因是是插入比較大大的鋼管，對(duì)對(duì)抑制地表面面下沉是最可可靠的工法，，適用范圍比比較廣泛，如如填土、巖堆堆、壚坶等各各種未固結(jié)圍圍巖。一般說，管棚棚工法的施工工范圍，多在在洞外設(shè)置基基地，而后以以圖3－21所示的管棚前前端到終端再再加上松弛范范圍（3～5m）的區(qū)間。管管棚的配置形形狀如圖3－22所示的各種形形狀，要根據(jù)據(jù)地形、圍巖巖性質(zhì)及地表表面或地中的的結(jié)構(gòu)物等位位置關(guān)系選定定。管棚的配配置間隔應(yīng)考考慮以下情況況決定?！さ貙有再|(zhì)（凝凝聚力、粒度度、強(qiáng)度、裂裂隙、地下水水）；·荷載（埋深、、上覆荷載））；·水平鉆孔的施施工精度（孔孔彎曲程度））；·隧道開挖方法法（留核心土土、支護(hù)間隔隔）。三、掌子面面及腳部的圍圍巖補(bǔ)強(qiáng)開挖過后對(duì)易易于產(chǎn)生掌子子面不穩(wěn)定和和腳部下沉的的圍巖，應(yīng)對(duì)對(duì)掌子面及腳腳部的圍巖進(jìn)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。隧道開挖時(shí)，，在掌子面和和周邊圍巖的的穩(wěn)定性有問問題的圍巖中中，因圍巖的的承載力和剛剛性不足，支支護(hù)的腳部會(huì)會(huì)產(chǎn)生下沉。。由此也會(huì)使使松弛區(qū)域擴(kuò)擴(kuò)大、影響到到拱頂附近，，使作用荷載載增加，隧道道周邊發(fā)生較較大變形，而而導(dǎo)致隧道穩(wěn)穩(wěn)定性顯著降降低。對(duì)此，，要進(jìn)行以穩(wěn)穩(wěn)定支護(hù)腳部部圍巖為目的的的腳部圍巖巖補(bǔ)強(qiáng)。腳部部圍巖補(bǔ)強(qiáng)有有以減少接地地壓力為目的的的對(duì)策（加加肋鋼支撐等等）和以增強(qiáng)強(qiáng)腳部承載力力為目的的腳腳部補(bǔ)強(qiáng)（腳腳部錨桿、水水平錨管等））。目前，加肋鋼鋼支撐，在埋埋深小，松弛弛荷載作用，，承載力不足足的隧道采用用較多。1）掌子面補(bǔ)強(qiáng)強(qiáng)（掌子面錨錨桿、掌子面面噴混凝土））掌子面噴混凝凝土以防止小小崩落和巖塊塊落下為目的的，開挖后向向掌子面噴射射厚5～10cm的混凝土，由由于防止了掌掌子面初期的的崩塌和抑制制了松弛，而而提高了掌子子面的穩(wěn)定。。特別是，洞洞口段和埋深深小的地點(diǎn)，，掌子面多數(shù)數(shù)是不穩(wěn)定的的，一般適用用于掌子面噴噴混凝土（圖圖3－23）。掌子面噴混凝凝土的施工，，開挖后要盡盡早進(jìn)行，對(duì)對(duì)防止初期崩崩落和約束掌掌子面是有效效果的。圍巖巖差的場合，，因開挖，掌掌子面會(huì)擠出出，應(yīng)避免無無支護(hù)狀態(tài)放放置掌子面。。施工時(shí)，即使使掌子面是穩(wěn)穩(wěn)定的，在開開挖作業(yè)長時(shí)時(shí)間停止的場場合，為防止止停止期間的的掌子面劣化化和圍巖松弛弛，采用掌子子面噴混凝土土也是有效果果的。掌子面錨桿有有一次打設(shè)長長度5m以下短錨桿和和5m以上的長錨桿桿。前者以防防止小崩落和和巖塊掉落為為主，后者主主要是抑制先先行位移為主主。在接近重重要結(jié)構(gòu)物的的場合也是有有效的（圖3－24）。圖3－25是打入間隔1.5～2.0m、長6m左右的，搭接接長度2～3m的掌子面錨桿桿的事例。錨錨桿材質(zhì)考慮慮開挖作業(yè)的的安全性，采采用直徑25mm左右的FRP錨桿，錨桿形形式多選擇充充填式的。長掌子面錨桿桿的長度是10～20m，在孔壁能夠夠自穩(wěn)的場合合，采用能夠夠接續(xù)的FRP錨桿。但是需要掌子子面錨桿的圍圍巖多數(shù)的孔孔壁是不能自自穩(wěn)的，因此此可采用直徑徑80mm左右的FRP管用鉆孔臺(tái)車車打設(shè)雙重管管鉆孔進(jìn)行施施工。由于錨桿的組組合效果和圍圍巖補(bǔ)強(qiáng)效果果（抗剪強(qiáng)度度）等，提高高了掌子面的的穩(wěn)定性、抑抑制了掌子面面的擠出和松松弛區(qū)域的擴(kuò)擴(kuò)大。本工法在只用用掌子面噴混混凝土不能確確保掌子面穩(wěn)穩(wěn)定性的場合合，可以并用用，其次也可可與拱頂穩(wěn)定定對(duì)策并用。。因此，在認(rèn)為掌子面面有擠出的膨膨脹性圍巖、、不連續(xù)面非非常發(fā)育的或或強(qiáng)度小的軟軟巖、破碎帶帶和土砂圍巖巖等掌子面自自穩(wěn)性低的圍圍巖中采用。。長掌子面錨錨桿的效果和和適用性基本本上是相同的的，但因能夠夠約束掌子面面前方先行位位移的效果，，提高穩(wěn)定性性的效果比較較高。施工設(shè)備基本本上可以采用用通常的設(shè)備備，但進(jìn)行周周邊圍巖改良良的場合需要要采用簡易的的注漿設(shè)備。。此外，長掌掌子面錨桿（（FRP管雙重管鉆孔孔類型）需要要專用的鉆桿桿。但是，不不管那種都不不需要特殊的的作業(yè)人員。。施工循環(huán)時(shí)時(shí)間，與長度度和根數(shù)有關(guān)關(guān)，打設(shè)作業(yè)業(yè)時(shí)間比較長長，特別是長長掌子面錨桿桿，1根的打設(shè)時(shí)間間長。長掌子子面錨桿，為為減少根數(shù)和和打設(shè)作業(yè)的的次數(shù)，在長長區(qū)間內(nèi)施工工時(shí)要進(jìn)行充充分的研究。。GFRP錨桿GFRP管外徑（mm）30.570內(nèi)徑（mm）1460一節(jié)長度（m）1～63.0單位重量（kg/m）0.753.0抗拉承載力（kN）180以上約1000抗剪承載力（kN）40170接頭承載力（kN）約110約200表3－5玻璃纖維錨桿桿的規(guī)格（日日本）3）長掌子面錨錨桿是在掌子面進(jìn)進(jìn)行長10～20m的鉆孔，主要要打設(shè)玻璃纖纖維錨桿的工工法（圖3-26）.前面所述的錨錨桿是針對(duì)掌掌子面表層崩崩塌在1～2m的，本工法以以約束掌子面面前方圍巖，，在開挖前抑抑制圍巖的先先行位移及抑抑制更大規(guī)模模的崩塌為目目的的。本工工法錨桿插入入后進(jìn)行注漿漿，多采用后后充填方式。。施工可用通通常的臺(tái)車進(jìn)進(jìn)行，但考慮慮孔的彎曲等等，事前應(yīng)考考慮鉆孔精度度設(shè)定鉆孔長長度。根據(jù)日本的研研究結(jié)果，掌掌子面錨桿的的應(yīng)用打設(shè)根根數(shù)如下?！ふ谱用驽^桿多多在變形系數(shù)數(shù)200MPa以下及埋深40m以下的圍巖中中采用·圍巖條件與打打設(shè)根數(shù)無關(guān)關(guān)；·錨桿的平均打打設(shè)密度是0.51根/m2，與圍巖條件件及錨桿材質(zhì)質(zhì)無關(guān)；2）腳部補(bǔ)強(qiáng)隧道開挖中，，在掌子面和和周邊圍巖的的穩(wěn)定有問題題的圍巖中，，也會(huì)出現(xiàn)圍圍巖承載力和和剛性不足，，支護(hù)腳部周周邊出現(xiàn)下沉沉的情況。伴伴隨此現(xiàn)象，，會(huì)出現(xiàn)松弛弛區(qū)域擴(kuò)大、、造成拱頂作作用荷載增加加，圍巖出現(xiàn)現(xiàn)大變形等隧隧道穩(wěn)定性顯顯著降低的情情況。對(duì)此必必須對(duì)初期支支護(hù)的腳部圍圍巖進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)強(qiáng)。圖3－27是采取穩(wěn)定上上部腳部的對(duì)對(duì)策（臨時(shí)仰仰拱、擴(kuò)大帶帶肋支撐等））和增強(qiáng)腳部部承載力的腳腳部補(bǔ)強(qiáng)（腳腳部補(bǔ)強(qiáng)錨桿桿、腳部支持持鋼管等）的的施工例。（1）上半斷面面腳部穩(wěn)定定對(duì)策①臨時(shí)仰拱拱臨時(shí)仰拱是是以開挖過過程拆除為為前提的，，在上半斷斷面和側(cè)導(dǎo)導(dǎo)坑等的底底部設(shè)置作作為支護(hù)構(gòu)構(gòu)件的仰拱拱。臨時(shí)仰仰拱，在地地表面下沉沉大，圍巖巖承載力不不足的場合合和凈空位位移大，位位移速度增增加的膨脹脹性圍巖中中采用的工工法。臨時(shí)時(shí)仰拱是能能夠形成早早期閉合的的殼體構(gòu)造造、管狀構(gòu)構(gòu)造，抑制制了拱頂下下沉、凈空空位移，作作為隧道構(gòu)構(gòu)造能夠獲獲得暫時(shí)穩(wěn)穩(wěn)定為目的的的工法。。此工法，能能夠根據(jù)量量測結(jié)果及及掌子面狀狀況施工，，具有比較較高的效果果，但上半半斷面的臨臨時(shí)仰拱，，在下半斷斷面施工時(shí)時(shí)，要拆除除，很費(fèi)事事，作業(yè)效效率也低。。此外，拆拆除臨時(shí)仰仰拱時(shí)會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生很大變變形，事前前要仔細(xì)進(jìn)進(jìn)行研究。。如圖3－28所示，在掌掌子面附近近的上半斷斷面的底部部噴射混凝凝土使斷面面早期閉合合的方法。。本工法有有在上半斷斷面設(shè)臨時(shí)時(shí)仰拱和在在輔助臺(tái)階階的全斷面面法中在仰仰拱部噴射射混凝土早早期閉合的的方法。仰仰拱部，根根據(jù)情況可可與鋼支撐撐或橫撐并并用。分割隧道斷斷面使之早早期閉合，，防止下沉沉和變形，，由此產(chǎn)生生的抑制松松弛的效果果，提高了了拱頂、掌掌子面的穩(wěn)穩(wěn)定性。其其次，也有有防止因涌涌水造成的的作業(yè)地面面的泥濘和和腳部圍巖巖的劣化的的效果。早早期閉合的的效果是很很大的，為為使應(yīng)力傳傳遞好，仰仰拱應(yīng)具有有適當(dāng)?shù)那省１竟しㄓ猛ㄍǔＴO(shè)備可可以施工是是比較簡便便的工法，，機(jī)械設(shè)備備的適用范范圍也廣，，采用比較較多。但是是，掌子面面的開挖、、噴射作業(yè)業(yè)和下半斷斷面開挖時(shí)時(shí)的上半斷斷面臨時(shí)仰仰拱拆除等等，對(duì)施工工循環(huán)時(shí)間間有影響。。臨時(shí)仰拱是是以開挖過過程拆除為為前提的，，多在上半半斷面和側(cè)側(cè)壁導(dǎo)坑等等底部設(shè)置置支護(hù)構(gòu)件件。臨時(shí)仰仰拱多在地地表面下沉沉大、圍巖巖承載力不不足的場合合、和凈空空位移速度度大的膨脹脹性圍巖中中采用。臨臨時(shí)仰拱因因能夠早期期閉合形成成殼體構(gòu)造造，可以作作為抑制隧隧道凈空位位移的暫時(shí)時(shí)的構(gòu)造而而發(fā)揮作用用。在膨脹性圍圍巖中因施施做臨時(shí)仰仰拱能夠把把凈空位移移速度降低低1/3~1/5左右。②擴(kuò)大腳部部的方法為擴(kuò)大上半半斷面鋼支支撐腳部的的支持面積積，可采用用帶肋鋼支支撐和加厚厚腳部噴混混凝土的方方法。圖3－30是帶肋鋼支支撐例。帶帶肋鋼支撐撐有底部水水平（類型型1）和具有角角度（類型型2）的2種類型。圖3－30帶肋鋼支撐撐例由于擴(kuò)大了了上半斷面面的支持面面積，補(bǔ)足足了腳部圍圍巖的承載載力，具有有防止下沉沉抑制松弛弛的效果，，從而提高高了掌子面面的穩(wěn)定性性，本工法法，作為腳腳部穩(wěn)定對(duì)對(duì)策是一個(gè)個(gè)很簡便的的工法，但但要采用帶帶肋鋼支撐撐。本工法因可可用通常設(shè)設(shè)備施工，，機(jī)械設(shè)備備的適用范范圍也廣，，對(duì)施工循循環(huán)時(shí)間影影響也小，，因此采用用比較多。。支護(hù)腳部擴(kuò)擴(kuò)寬也可采采用腳部噴噴射補(bǔ)強(qiáng)混混凝土的方方法，除擴(kuò)擴(kuò)大支持面面積外，在在縱向形成成一個(gè)連續(xù)續(xù)的梁。如如圖3－31所示。腳部補(bǔ)強(qiáng)混混凝土，是是在上半斷斷面腳部以以1m左右右的的寬寬度度，，連連續(xù)續(xù)噴噴射射混混凝凝土土，，擴(kuò)擴(kuò)大大支支持持面面積積，，抑抑制制直直接接下下沉沉的的同同時(shí)時(shí)，，也也具具有有隧隧道道縱縱向向梁梁的的效效果果。。也也可可以以用用于于洞洞內(nèi)內(nèi)腳腳部部下下沉沉大大的的應(yīng)應(yīng)急急對(duì)對(duì)策策。。（2）腳腳部部補(bǔ)補(bǔ)強(qiáng)強(qiáng)腳部部補(bǔ)補(bǔ)強(qiáng)強(qiáng)工工法法有有：：向向支支護(hù)護(hù)腳腳部部圍圍巖巖注注漿漿、、設(shè)設(shè)置置錨錨桿桿和和樁樁等等補(bǔ)補(bǔ)強(qiáng)強(qiáng)以以及及防防止止下下半半斷斷面面開開挖挖時(shí)時(shí)圍圍巖巖崩崩塌塌等等工工法法。。其其分分類類示示于于表表3－6。圍巖注漿腳部補(bǔ)強(qiáng)錨桿支持樁（1）圍巖改良＋圍巖補(bǔ)強(qiáng)支持樁（2）摩擦樁支持樁（3）置換樁概況圖工法在鋼支撐腳部打注漿管，壓注注漿材料，形成補(bǔ)強(qiáng)帶的工法，由于充填圍巖空隙、固結(jié)、增加強(qiáng)度，而使圍巖穩(wěn)定和增加承載力的工法打設(shè)全長膠結(jié)型錨桿補(bǔ)強(qiáng)圍巖的抗剪強(qiáng)度和注漿增加圍巖強(qiáng)度而使圍巖穩(wěn)定和增加承載力的工法用通用機(jī)在鋼支撐腳部圍巖打設(shè)鋼管并注漿，注漿圍巖強(qiáng)度和承載力，一種腳部下沉的工法用專用機(jī)向鋼支撐腳部圍巖打設(shè)鋼管并注漿，構(gòu)筑承載力大的支持樁，抑制腳部下沉和穩(wěn)定的工法對(duì)鋼支撐腳部的圍巖進(jìn)行高壓噴射攪拌構(gòu)筑固結(jié)改良體，增加圍巖強(qiáng)度和抗滑阻力，抑制腳部下沉和穩(wěn)定的工法打設(shè)長度2～4m2～4m3～5m4～12m3～5m設(shè)備通用機(jī)通用機(jī)通用機(jī)專用機(jī)專用機(jī)承載力小小中大大表3－6腳部補(bǔ)補(bǔ)強(qiáng)法法由于進(jìn)進(jìn)行腳腳部補(bǔ)補(bǔ)強(qiáng)，，使集集中在在腳部部荷荷載分分散到到周邊邊圍巖巖，同同時(shí)提提高了了腳部部圍巖巖的強(qiáng)強(qiáng)度和和變形形特性性，能能夠抑抑制圍圍巖的的破壞壞和變變形。。此外外，也也有抑抑制剪剪切變變形和和抵抗抗水平平力的的效果果。腳腳部補(bǔ)補(bǔ)強(qiáng)效效果示示于表表3－7和圖3－32。

標(biāo)準(zhǔn)支護(hù)（無對(duì)策）腳部補(bǔ)強(qiáng)抑制剪切變形分散荷載、抵抗水平力圖3－32腳部補(bǔ)補(bǔ)強(qiáng)效效果概概念圖圖期待腳部補(bǔ)強(qiáng)的效果工法分散荷載：·擴(kuò)大鋼支撐底部面積，減少接地地壓；·向松弛區(qū)域外的圍巖分散荷載帶肋鋼支撐、支持樁促進(jìn)強(qiáng)度增加：·增加地層強(qiáng)度使之穩(wěn)定；·阻止開挖和水造成的圍巖強(qiáng)度降低地層改良、注漿抑制剪切變形：·抑制開挖引起的施工基面的回單和抑制下半斷面開挖時(shí)的側(cè)向移動(dòng)注漿、支持樁、補(bǔ)強(qiáng)錨桿抵抗水平力：·用側(cè)向錨桿等抵抗水平力，抑制變形側(cè)向錨桿、支持樁（斜樁）表3－7腳部補(bǔ)補(bǔ)強(qiáng)的的效果果采用腳腳部補(bǔ)補(bǔ)強(qiáng)工工法時(shí)時(shí)，首首先應(yīng)應(yīng)決定定適合合圍巖巖條件件的施施工方方法（（鉆孔孔和注注漿方方法、、施工工機(jī)械械等））、施施工模模式（（打設(shè)設(shè)長度度和打打設(shè)間間隔等等）及及注漿漿（注注漿用用的鋼鋼管直直徑、、方法法等））。構(gòu)構(gòu)筑腳腳部補(bǔ)補(bǔ)強(qiáng)方方法的的適用用地質(zhì)質(zhì)條件件列于于表3－8。腳部補(bǔ)強(qiáng)方工法地質(zhì)條件備注粘性土砂質(zhì)土礫石土N＜30N≧30N＜15N≧15N＜50注漿▽▽〇〇▽涌水少的場合打設(shè)長度4m左右腳部補(bǔ)強(qiáng)錨桿▽▽〇〇〇支持樁（1）〇▽▽〇〇支持樁（2）〇〇▽〇〇高壓噴射支持樁〇▽〇〇▽表3－8按鉆孔、注注漿方法決決定的構(gòu)筑筑腳部補(bǔ)強(qiáng)強(qiáng)方法的地地質(zhì)條件腳部補(bǔ)強(qiáng)的的對(duì)策，不不管哪一種種，都是針針對(duì)上半斷斷面的方法法。因支持持腳部的地地基承載力力不足引起起很大下沉沉的場合采采用的。適適用于圍巖巖強(qiáng)度小的的軟巖、破破碎帶和土土砂圍巖。。抑制地表表面下沉的的場合采用用的。①補(bǔ)強(qiáng)錨桿桿、補(bǔ)強(qiáng)錨錨固樁這是從上半半斷面鋼支支撐的腳部部向下方向向打設(shè)錨桿桿和錨固樁樁，提高腳腳部支持力力的方法。。通常用砂砂漿等就可可以確保附附著力，但但也有采用用能夠設(shè)定定膠凝時(shí)間間的超微粒粒子的水泥泥漿和尿烷烷系藥液，，注入到圍圍巖中的情情況。在臺(tái)階法施施工中，控控制拱腳下下沉比較有有效的方法法是在拱腳腳下方打入入錨桿或錨錨固樁之類類的支持體體。這種支支持體可采采取直線型型的，也可可以采取曲曲線型的，，如圖3－33所示。在多多數(shù)情況下下，采用直直線型的居居多。本工法，在在錨桿的場場合，可采采用通常設(shè)設(shè)備，在錨錨固樁的場場合要采用用專用的打打設(shè)機(jī)械。。對(duì)施工循循環(huán)時(shí)間的的影響，因因在掌子面面附近早期期施工，影影響大些。。此工法把集集中在腳部部的荷載傳傳遞、分散散到周邊圍圍巖，同時(shí)時(shí)也提高了了腳部圍巖巖的強(qiáng)度和和變形特性性，就能夠夠抑制圍巖巖的破壞和和變形。此此外，也有有抑制剪切切變形和抵抵抗水平力力的效果。。但是，采用用此工法時(shí)時(shí)，由于施施工過程的的機(jī)械振動(dòng)動(dòng)和鉆孔水水等的影響響，會(huì)導(dǎo)致致腳部周邊邊圍巖泥濘濘化，同時(shí)時(shí)也會(huì)使圍圍巖松弛。。因此，施施工時(shí)要考考慮施工機(jī)機(jī)械發(fā)生的的振動(dòng)和施施工時(shí)的臨臨時(shí)排水設(shè)設(shè)施，而不不使周邊圍圍巖發(fā)生泥泥濘化的措措施。采用用直線型錨錨桿或錨固固樁的事例例示于圖3－34。由于鉆孔孔技術(shù)的的發(fā)展，，日本在在埋深為為0.15D～1.8D、凝灰質(zhì)質(zhì)的堆積積物的地地質(zhì)條件件下，采采用了彎彎曲鉆機(jī)機(jī)設(shè)置彎彎曲形腳腳部鋼管管樁（圖圖3－35）控制鋼鋼支撐的的下沉的的技術(shù)，，其效果果極佳。。與超前支支護(hù)一樣樣，在隧隧道開挖挖的應(yīng)力力釋放前前進(jìn)行補(bǔ)補(bǔ)強(qiáng)是最最有效的的。因此此作為一一項(xiàng)新技技術(shù)，采采用曲線線鉆孔機(jī)機(jī)械，以以彎曲鋼鋼管作為為套管，，在預(yù)計(jì)計(jì)掌子面面的后面面鉆設(shè)下下一次鋼鋼支撐的的支持樁樁的方法法（圖3－32）。②腳部注注漿、水水平旋噴噴注漿是向支護(hù)護(hù)腳部附附近的圍圍巖注漿漿補(bǔ)強(qiáng)，，分散支支護(hù)設(shè)置置地點(diǎn)的的荷載和和注漿承承載力及及防止下下半斷面面開挖時(shí)時(shí)圍巖崩崩落的工工法、上半半斷斷面面腳腳部部圍圍巖巖注注入入能能夠夠設(shè)設(shè)定定膠膠凝凝時(shí)時(shí)間間的的超超微微粒粒子子水水泥泥漿漿和和尿尿烷烷系系藥藥液液，，對(duì)對(duì)圍圍巖巖改改良良的的工工法法。。有有從從掌掌子子面面改改良良前前方方圍圍巖巖的的方方法法和和開開挖挖后后改改良良腳腳部部圍圍巖巖的的方方法法。。但但為為發(fā)發(fā)揮揮開開挖挖過過后后的的效效果果，，前前者者是是比比較較有有效效的的。。腳部部圍圍巖巖改改良良效效果果是是補(bǔ)補(bǔ)足足地地基基承承載載力力不不足足，，抑抑制制因因下下沉沉引引起起的的松松弛弛。。此此外外，，下下半半斷斷面面開開挖挖時(shí)時(shí)也也有有提提高高側(cè)側(cè)壁壁圍圍巖巖穩(wěn)穩(wěn)定定性性的的效效果果。。在在砂砂質(zhì)質(zhì)圍圍巖巖中中，，因因涌涌水水腳腳部部圍圍巖巖可可能能降降低低的的場場合合，，本本工工法法是是有有效效的的。。本本工工法法的的設(shè)設(shè)備備只只需需要要簡簡易易的的注注漿漿設(shè)設(shè)備備，，但但鉆鉆孔孔、、注注漿漿作作業(yè)業(yè)對(duì)對(duì)施施工工循循環(huán)環(huán)時(shí)時(shí)間間有有一一定定影影響響。。③水平鋼鋼管是在隧道道腳部附附近的地地質(zhì)軟弱弱場合抑抑制下沉沉的對(duì)策策。水平錨管管是水平平或向下下打設(shè)的的φ65～76mm，長2.75～5.0m的鋼管，，能夠抑抑制下沉沉的工法法。適用用于圍巖巖剛性比比鋼管剛剛性低的的圍巖的的地點(diǎn)。。水平錨管管是在隧隧道周邊邊沒有支支持層，，不能獲獲得錨管管拉拔力力的圍巖巖中，也也是替代代錨桿的的一種方方法。承承載力極極端小的的場合也也可采用用水平打打設(shè)鋼管管鋼背板板工法。。日本近期期又開發(fā)發(fā)出高承承載力的的腳部支支持鋼管管工法。。即在普普通鋼管管上加工工一些深深約8mm的凹形槽槽，來提提高充填填材與鋼鋼管的附附著力，，進(jìn)一步步提高了了控制下下沉的效效果。照照片3－5是高承載載力鋼管管系統(tǒng)概概貌。最近日本本在東北北新干線線的4座隧道中中，采用用水平鋼鋼管和斜斜錨管來來控制拱拱腳下沉沉，也有有相當(dāng)?shù)牡男Ч?。水平鋼鋼管的直直徑約65～76mm，長度2.75～5.5m。圖3－37是水平鋼管的的詳圖。總而言之，日日本及國外對(duì)對(duì)控制拱腳下下沉的技術(shù)，，極為重視。。在隧道施工工中，特別是是在特殊地質(zhì)質(zhì)、地形條件件下，采用臺(tái)臺(tái)階法施工時(shí)時(shí)，已經(jīng)成為為不可缺少的的技術(shù)手段。。我們的經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)也充分證實(shí)實(shí)了這一點(diǎn)。。四、加強(qiáng)初期期支護(hù)的對(duì)策策在“先支后挖挖”的場合，，除了用超前前預(yù)支護(hù)控制制掌子面和掌掌子面前方的的先行位移的的同時(shí)，也要要加強(qiáng)對(duì)掌子子面后方變形形的控制。控控制掌子面后后方變形的基基本方法仍然然是用加強(qiáng)的的初期支護(hù)。。目前，加強(qiáng)初初期支護(hù)有兩兩種做法，一種是加大噴噴混凝土的厚厚度、加密鋼鋼架間距或者者縮小錨桿間間距；另外一種做法是改改變噴混凝土土的性能、提提高鋼架的規(guī)規(guī)格和采用抗抗拔力大的錨錨桿。我們目前主主要采用前一一種做法。國國外則主要采采用后一種做做法。顯然，，后一種做法法是符合技術(shù)術(shù)發(fā)展的要求求的。下面舉例說明明在大斷面隧隧道施工中，，加強(qiáng)初期支支護(hù)的事例。。日本第2東名高速公公路隧道是是按三車道道設(shè)計(jì)的，，其開挖斷斷面積最大大達(dá)200m2。鑒于大斷斷面隧道如如果仍然采采用一般隧隧道的支護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)，必必然會(huì)加大大開挖斷面面積、從而而延長工期期和增加成成本。為了了解決這個(gè)個(gè)問題，日日本從修建建第2東名高速公公路起，就就開始研究究對(duì)策。研研究和實(shí)踐踐獲得如下下的成果。。1）噴噴混混凝凝土土的的高高強(qiáng)強(qiáng)度度化化主要要研研究究高高強(qiáng)強(qiáng)度度噴噴混混凝凝土土和和鋼鋼纖纖維維噴噴混混凝凝土土。。種類要求強(qiáng)度目標(biāo)強(qiáng)度3h1d28d28d高強(qiáng)度噴混凝土2以上10以上36以上50以上普通噴混凝土5以上18以上表3－11高強(qiáng)強(qiáng)度度噴噴混混凝凝土土的的規(guī)規(guī)格格（（MPa）2）高高承承載載力力錨錨桿桿在清清水水進(jìn)進(jìn)行行了了表表3－12的試驗(yàn)施施工。從從試驗(yàn)施施工結(jié)果果看，第第1組的施工工循環(huán)、、成本最最理想。。第3組最差。。因此，，把第1組作為標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)組合合。表3－12高承載力力錨桿的的試驗(yàn)施施工組合合噴混凝土鋼支撐厚度（cm）強(qiáng)度（MPa）規(guī)格間距（m）標(biāo)準(zhǔn)2018H－2001.5高強(qiáng)度12.540、SFRC錨桿長度（m）橫向間距（m）縱向間距（m）承載力（kN）標(biāo)準(zhǔn)6.01.21.51801組6.02.01.53102組4.0、6.01.01.5180、3103組4.00.81.51803）高規(guī)格格鋼支撐撐采用了與與過去鋼鋼材有相相同延伸伸率的，，抗拉強(qiáng)強(qiáng)度590N/mm2、破斷延延伸率17％以上的的高規(guī)格格鋼支撐撐。鋼支支撐的規(guī)規(guī)格列于于表3－13。屈服點(diǎn)（N/mm2）抗拉強(qiáng)度（N/mm2）破斷延伸率（％）高規(guī)格鋼≥440≥590≥17普通規(guī)格鋼≥245≥400～510≥17過去采用的高規(guī)格鋼NH-250×250×9×14HH-200×201×9×12NH-200×200×8×12HH-154×151×8×12NH-150×150×7×10HH-123×125×6.5×84）二次襯襯砌同樣地地，二二次襯襯砌也也采用用高強(qiáng)強(qiáng)度混混凝土土。根根據(jù)試試驗(yàn)，，二次次襯砌砌的混混凝土土的強(qiáng)強(qiáng)度等等級(jí)從從18N/mm2提高到到30N/mm2。其結(jié)結(jié)果是是，采采用18N/mm2時(shí)的襯襯砌厚厚度在在B~D2級(jí)圍巖巖中，，為50cm，在D級(jí)圍巖巖中為為60cm，而采采用30N/mm2時(shí)相應(yīng)應(yīng)的厚厚度分分別為為40cm和50cm,減少了了10cm。5）施工工方法法的研研究在總長長度83km的隧道道中，，用臺(tái)臺(tái)階法法修建建了80％的隧隧道。。臺(tái)階階法已已經(jīng)成成為修修建大大斷面面隧道道的主主流方方法。。另外外一種種方法法就是是中央央導(dǎo)坑坑超前前開挖挖法。。因此此，，第第二二東東名名高高速速公公路路隧隧道道施施工工取取得得了了以以下下結(jié)結(jié)果果。?！艨湛諗鄶嗝婷娣e積：：約約150m2·開挖挖斷斷面面積積：：最最大大200m2·采用用高高強(qiáng)強(qiáng)噴噴混混凝凝土土：：比比采采用用普普通通噴噴混混凝凝土土的的厚厚度度，，減減少少30％；；·錨桿桿采采用用高高強(qiáng)強(qiáng)錨錨桿桿（（設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)承承載載力力28kN)，錨錨桿桿數(shù)數(shù)量量減減少少30％；；·采用高規(guī)格鋼鋼支撐（HH－154）；·二次襯砌采用用高強(qiáng)噴混凝凝土，設(shè)計(jì)厚厚度減少10cm·不設(shè)變形富余余量。1）噴混凝土初期支護(hù)技術(shù)術(shù)的發(fā)展的重重要方面是噴噴混凝土技術(shù)術(shù)的發(fā)展。因因此，在加強(qiáng)強(qiáng)初期支護(hù)時(shí)時(shí)，也主要是是加強(qiáng)噴混凝凝土的功能，，具體地說，，就是加強(qiáng)噴噴混凝土的初初期強(qiáng)度和初初期剛性。眾眾所周知，噴噴混凝土的強(qiáng)強(qiáng)度和剛性是是可以改變的的。也就是說說，我們可以以根據(jù)開挖后后圍巖變形的的實(shí)態(tài)，來改改變噴混凝土土的強(qiáng)度和剛剛性，來控制制其變化。對(duì)控制掌子面面后方變形的的基本要求是是：控制初期期變形速度。。一般說在““先支后挖””場合，初期期變形速度是是比較快的，，如果能夠控控制其變形速速度，就可以以控制最終的的變形值。一一般說初期變變形速度是指指開挖后1天的變變形值值。因因此對(duì)對(duì)噴混混凝土土1天的初初期強(qiáng)強(qiáng)度就就提出出了不不同的的要求求。噴混凝凝土的的剛性性，噴噴射過過后是是不大大的，，而隧隧道發(fā)發(fā)生的的凈空空位移移則是是在短短時(shí)間間發(fā)生生的。。兩者者的關(guān)關(guān)系，，即隧隧道掘掘進(jìn)速速度和和噴混混凝土土的硬硬化速速度（（剛性性增進(jìn)進(jìn)速度度）的的關(guān)系系，決決定了了噴混混凝土土賦予予圍巖巖的支支護(hù)反反力。。根據(jù)據(jù)日本本學(xué)者者的研研究，，伴隨隨掌子子面掘掘進(jìn)的的圍巖巖變形形，是是隨掘掘進(jìn)速速度和和噴混混凝土土的剛剛性增增進(jìn)速速度而而變的的。圖圖3－38充分說說明了了這一一點(diǎn)。。因此，在“先支后后挖”的場場合，最好好采用3小時(shí)初期強(qiáng)強(qiáng)度能夠達(dá)達(dá)到10MPa以上的噴混混凝土。其次，當(dāng)當(dāng)需要增加加噴混凝土土厚度的場場合，應(yīng)采采用不增加加厚度的纖纖維噴混凝凝土。日本本在這方面面已經(jīng)獲得得不少成果果，如在北北陸新干線線魚津2號(hào)隧道進(jìn)行行的短時(shí)間高剛剛性噴混凝凝土的施工工試驗(yàn)就是一例。。（1）短時(shí)間高高剛性噴混混凝土的目目標(biāo)值短時(shí)間間高剛剛性噴噴混凝凝土的的性能能，以以材齡3小時(shí)的的剛性性達(dá)到到15～20MPa以上為為目標(biāo)標(biāo)值。目標(biāo)標(biāo)值是是按單單軸抗抗壓強(qiáng)強(qiáng)度15～20MPa設(shè)定的的。理理由如如下：：·此目標(biāo)標(biāo)性能能是以以5m寬度的的小斷斷面隧隧道。。一天天掘進(jìn)進(jìn)5～10m速度確確定的的；·隨著掌掌子面面推進(jìn)進(jìn)的凈凈空位位移的的增加加，其其支護(hù)護(hù)反力力的增增加機(jī)機(jī)理的的概念念示于于圖60。在此此圖中中，對(duì)對(duì)通常常噴混混凝土土和短短時(shí)間間高剛剛性噴噴混凝凝土的的兩種種情況況進(jìn)行行了對(duì)對(duì)比。?！て胀▏妵娀炷恋牡膱龊虾?，例例如材材齡2～3天才能能夠發(fā)發(fā)揮其其剛性性效果果，而而為了了補(bǔ)足足最終終的剛剛性不不足，，要加加厚噴噴混凝凝土，，與剛剛性增增進(jìn)速速度配配合的的掘進(jìn)進(jìn)速度度一天天約1m左右，，掘進(jìn)進(jìn)速度度很低低。掘掘進(jìn)速速度過過快的的場合合，圍圍巖的的松弛弛范圍圍也將將過大大，會(huì)會(huì)損傷傷支護(hù)護(hù)的健健全性性。因因而在在強(qiáng)大大地壓壓條件件下采采用的的多重重支護(hù)護(hù)方法法就是是能夠夠追隨隨圍巖巖變形形而讓讓支護(hù)護(hù)剛性性分階階段增增進(jìn)的的方法法?！ぴ谕瑯訕拥貕簤簵l件件下的的短時(shí)時(shí)間高高剛性性噴混混凝土土，例例如在在材齡齡3～6小時(shí)就就能夠夠發(fā)揮揮其剛剛性的的效果果，在在一般般厚度度時(shí)，，即使使一天天以5～10m的速度度掘進(jìn)進(jìn)，也也能夠夠發(fā)揮揮其剛剛性的的效果果?；谏仙鲜龈鸥拍睿?，設(shè)定定短時(shí)時(shí)間高高剛性性噴混混凝土土的目目標(biāo)值值是材材齡3小時(shí)為為15～20MPa。施工試試驗(yàn)中中的噴噴混凝凝土強(qiáng)強(qiáng)度的的試驗(yàn)驗(yàn)結(jié)果果如下下。（a）初期期強(qiáng)度度（10分鐘強(qiáng)強(qiáng)度））作為性性能目目標(biāo)，，主要要著重重材齡齡3小時(shí)的的強(qiáng)度度特性性和彈彈性系系數(shù)，，但作作為參參考值值，對(duì)對(duì)10分鐘、、1小時(shí)、、3小時(shí)材材齡的的強(qiáng)度度進(jìn)行行拉拔拔試驗(yàn)驗(yàn)。表表3－18是拉拔拔試驗(yàn)驗(yàn)得到到的拉拉拔強(qiáng)強(qiáng)度的的結(jié)果果。（（）內(nèi)內(nèi)的數(shù)數(shù)值是是乘以以系數(shù)數(shù)4的抗壓壓強(qiáng)度度的換換算值值。施工試驗(yàn)位置N拉拔強(qiáng)度（MPa）10分鐘1小時(shí)3小時(shí)下半斷面1233.233.363.883.653.354.134.135.155.15平均3.49（14.0）3.71（14.8）4.81（19.2）上半斷面1233.623.553.934.694.463.804.564.815.32平均3.70（14.8）4.32（17.3）4.90（19.6）表3－18噴射后后初期期階段段的拉拉拔試試驗(yàn)的的拉拔拔強(qiáng)度度由表可可見，，材齡齡10分鐘的的換算算抗壓壓強(qiáng)度度達(dá)到到14MPa以上，，說明明是瞬瞬結(jié)性性很好好的噴噴混凝凝土。。（b）材齡3小時(shí)～