對坑道穩(wěn)定性和支護的基本認識

1、對坑道穩(wěn)定性和支護的基本認識隧道施工的質量主要表現在兩個方面：一個是對圍巖的損傷到什么程度；一個是支護和襯砌支護效果發(fā)揮到什么程度。這兩個問題是我們在整個施工過程中一點都不能忽視的問題。作為工程技術人員，在技術上的主要任務，就是要千方百計地把圍巖的損傷程度，控制在最小限度之內，同時，關注支護和襯砌的質量，充分發(fā)揮其支護效果。這里，我們主要說明后一個問題。從根本上說，在坑道開挖過程中，都要回答一個關鍵性的問題，即：圍巖具有多大的自支護能力，是否需要人工支護、用什么類型的人工支護和怎樣支護這樣一個問題。因為在坑道工程中，如何保證坑道的暫時穩(wěn)定（施工期間）和長期穩(wěn)定（運營期間）始終是一個基本的、關鍵

2、性的問題。而要做到這一點，就要從理論上、實踐上解決坑道穩(wěn)定性、圍巖分級與支護結構之間的相互關系這樣一個問題。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。根據鐵路隧道施工實踐，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，在堅硬（R60MPa）、整體（裂隙間距大于1.0m）、耐風化的圍巖中（如堅硬的花崗巖、石灰?guī)r等），開挖坑道后，由于巖體強度高、巖體完整、不易松弛，坑道在長時間內有足夠的自穩(wěn)能力和自支護能力。因而無需任何人工支護而能維持穩(wěn)定，無坍塌、偶爾有掉塊。在特殊情況下

3、會出現巖爆現象。2）坑道穩(wěn)定在大塊狀構造的巖體及整體狀的中硬巖（R30MPa）中開挖坑道時，坑道會因爆破、巖塊結合松弛而產生局部掉塊，但不會引起坑道的坍塌，坑道是穩(wěn)定的，圍巖具有一定的自支護能力。層間結合差的平緩巖層，頂板可能彎曲、斷裂。此時應采取局部人工支護或輕型的全面人工支護。3）坑道暫時穩(wěn)定大多數坑道都屬于這個類型。在具有碎（石）塊（石）狀構造的圍巖中，坑道開挖后常常呈現出不同程度的坍塌現象，坍塌后的坑道常呈拱形處于暫時穩(wěn)定狀態(tài)。暫時穩(wěn)定的時間，有長有短。在外界（如爆破、支撐頂替、回填不及時等）和內部（如地下水等）條件影響下，坑道如不及時采取人工支護會進一步喪失穩(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，圍巖無自支護能力，或自支護時間極短，即需要采取穩(wěn)定掌子面的輔助施工方法，如管棚、小導管等超前支護?？拥赖奶l(fā)生迅速、影響范圍大，在淺埋條件下，有時可塌到地表面或在地面形成沉陷盆地。在有水的情況下，土體流動造成極大荷載。在這種情況下，需要采取專門的人工支護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)定的技術措施也是不同的。2坑道支護依上所述，與坑道穩(wěn)定性分級相對應的控制坑道穩(wěn)定性的支護措施，也可進行分

5、級?？拥乐ёo，從性質上看，主要分為自支護和人工支護兩部分。自支護是指圍巖自身所具有的支護能力。而人工支護則指在自支護能力不充分的條件下，人為地采取的支護措施。兩者共同構成了坑道的永久支護體系。坑道的自支護，前面的坑道穩(wěn)定性分級，就是這種研究的一個實用而確實的方法。自支護的能力是由圍巖自身條件所決定的，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，而會受到一定的損傷，從而降低了固有的自支護能力。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，通過人工支護的方法，來提高圍巖的自支護能力或控制這種自支護能力的降低。這就是采用人工支護的根本目的

6、和要求。人工支護通常又分為一次支護（一次支護）和二次支護（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、及時地控制地壓的發(fā)展，更主要的是為了控制圍巖自支護能力的降低，從而更充分地利用圍巖自身的自支護能力，常常需要對坑道進行一次支護，也就是所謂的一次支護。它是在施工過程中采用的支護措施，在這個意義上，也可以稱謂施工支護。由于一次支護的力學特性，它不僅在施工期間能夠維護坑道的穩(wěn)定或暫時穩(wěn)定，還能夠與二次支護一起，發(fā)揮永久支護的作用。在現代的隧道施工中，一次支護主要采用了噴混凝土、錨桿等既能夠在施工期間維護坑道的穩(wěn)定，控制圍巖自支護能力的降低，又能夠作為永久支護結構一部分的支護方法。另外，也要認識到：有時僅僅采用噴混凝土、錨桿及鋼支撐等一般人工支護方法不能保證坑道的穩(wěn)定時，還需要采取輔助的支護措施