Page 273 - 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

根据统计结果的情况来看：“厂”型最普遍，然后是“抛物线”型，“S”型和“J”
较少，从曲线形状上也可知麻栗场施工较为安全，支护设计合理，很好地控制了围岩
变形的发展。
（二）隧道围岩变形空间效应分析
洞室掘进过程中，由于开挖面的约束，使开挖面附近的围岩位移不能立即全部释

放。因此，开挖面附近的围岩应力和变形将随着洞室纵轴方向变化。这种现象就为第
二章提到的开挖面的“空间效应”或简称“开挖面效应”。
在进行隧道围岩变形空间分析之前，我们在此做如下说明：麻栗场隧道采用长台

阶开挖，拱顶下沉、周边收敛测点（上测线）基本上均要经过两个相似过程，即上台
阶开挖：变形发展，随着开挖掌子面的远离，变形趋于稳定，下台阶开挖：稳定后变
形再次发展，亦随着下台阶掌子面的远离，变形又趋于稳定。我们要考虑得全面围岩
变形空间效应分析，应该是对全断面而言的。但是在麻栗场隧道中，上下台阶错开，

无法得到理想实现条件，但可参照相似条件的分析来代替我们的分析要求，即均只考
虑一个开挖面。因此，我们有如下选择：①拱顶下沉、周边收敛（下测线）变化距上
台阶开挖面距离研究。②周边收敛（下测线）变化距下台阶开挖面距离研究。三拱顶

下沉、周边收敛（下测线）变化距下台阶开挖面距离影响研究。在三个选择中考虑在
实测中变形大多发生在上台阶开挖中，且之前围岩为完整围岩，上台阶开挖断面更接
近全断面开挖，因此选择在①中进行分析更具有实际意义。在实际分析中本书选择了
拱顶下沉作为分析对象，为较全面地了解围岩变形与开挖面距离的关系，分别选择了
Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩中的三个断面，对它们的围岩空间效应进行了统计分析。

1. 麻栗场隧道 YK32+210 断面（Ⅴ级围岩）
麻栗场隧道 YK32+210 断面拱顶下沉与掌子面距离关系见图 7-24 所示。可见，
整条曲线基本可分为两个阶段，在离掌子面一倍洞径内，刚开始拱顶下沉注释量大，

其曲线曲率较大，基本呈直线发展，大于一倍洞径后，拱顶下沉增长缓慢，当大于两
倍洞径时已基本停滞发展，整个曲线呈“厂”字形。因此，根据统计结果可知，在Ⅴ
级围岩中，开挖面的影响距离大致为 1 倍的径，另外曲线提示我们在对Ⅴ级围岩监测
的重点应是开挖初期，在变形监测过程中要及时埋设测点，提高数据的准确性。

2. 麻栗场隧道断面（Ⅳ级围岩）
麻栗场隧道 ZK32+300 断面拱顶下沉与掌子面距离关系见图 7-25 所示，整条曲线
变化过程无明显特征阶段，开挖面对围岩变形的影响范围比较大，在距掌子面两倍洞
径内拱顶下沉增长速率较快，大于两倍洞径后变形速率趋缓。具体的：距开挖面 1 倍

的径处，拱顶下沉位移释放率仅为 30% 左右；距开挖面 2 倍的径处，拱顶下沉位移
释放率达 60% 左右；距开挖面 4 倍的径处，拱顶下沉位移释放率达 80% 左右，围岩

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