Page 247 - 公路桥梁工程与隧道施工

第七章 高速公路隧道施工变形监测分析研究

物理、化学这四个方面出发，地下水对隧道围岩的影响可大致体现在以下四个方面：
①由于隧道开挖，对具有一定透水能力的围岩来讲，附近地下水有了新的排水通
道。因此，在洞周产生了渗压梯度，增加了周围岩体向洞内运动的推动力，使隧道围
岩向洞内收敛。②由于静水压力的作用，饱和水部分围岩体的裂缝或有空隙的围岩有
效压应力都减小了，因此无论对裂隙或岩体，其应力状态都趋于恶化，抗剪强度减小。

对于软岩来讲，地下水易使其崩解膨胀，从而使围岩强度大大降低并产生较大的塑性
变形，对于节理、层理发育围岩体在地下水作用下软弱面的摩擦力减小，从而导致强
度降低。③在吸水能力较强的岩体中，由于地下水的存在，增加了围岩中的含水量和

饱水度，这会大大降低某些岩石的变形模量和强度。④在动水压力环境下，地下水溶解、
搬运矿物颗粒或同矿物成分发生化学作用会加快，进一步降低了围岩强度。
（六）施工方法
隧道不同的开挖方式对围岩的影响程度是不一样的，引起隧道围岩变形也不同，

在城市地铁隧道中一般使用盾构机进行开挖，而在山岭隧道中则普遍地使用了钻爆法，
使用钻爆法对围岩产生的破坏明显比使用盾构机大；另外，在同一类型的围岩中使用
何种开挖顺序对围岩的影响也不同，在围岩条件较好的情况下，全断面开挖较半断面

开挖其变形相对较小，因为半断面开挖时，隧道围岩将受到两次施工扰动，所以变形
较大。而在围岩条件差的情况下，宜采用多断面开挖，因为如采用一次或两次开挖，
围岩不能形成承载供，易发生较大形变而失稳。
（七）支护
支护对隧道围岩的影响，涉及两个方面，一个是采取的支护形式，另一个是支护

的时机。很明显，采用的支护刚度越大，越能承受大的围岩压力，围岩净空变形就越小。
另外，初衬时喷射较厚混凝土，增加锚杆密度、增设钢筋网可使隧道内空间变形较小，
反之则较大。隧道开挖后支护时机的选择是非常重要的，初期支护是宜早不宜迟，及

时进行支护相对可减少隧道净空的变形，如果初期支护不及时，隧道围岩的自身强度
和稳定性未能得到良好的保护，有时会发生失稳现象，二衬的施作需考虑经济效应和
施工安全，需通过现场监测决定施作时机。
（八）尺寸效应

岩体强度将随隧道有效跨度的增加和时间的延伸而降低。在小跨度隧道中沿单个
岩块之间的接触面的切向滑动可以被喷射混凝土的加固所停止，但在大型硐室中则较
为困难，这是因为岩石与喷射混凝土的粘结力不会随喷射混凝土厚度的增加而相应增
加。随着隧道跨度的增大，在进行开挖时，工作面通常被分为几部分开挖，因此需要

很长时间才能闭合混凝土衬砌；相反，在小断面隧道中衬砌的闭合会很快完成，而混
凝土闭合前不能抵抗侧向土压力，因此大断面隧道喷射混凝土衬砌的有效性要低于小

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