1、预加固措施与隧道开挖的稳定性研究摘要：隧道开挖中，前方岩土稳定性至关重要，关系到工程施工的安全。为了保证隧道开挖的岩土稳定性，采取一定的预加固措施是非常有必要的。笔者首先分析了预加固措施对隧道开挖稳定性的影响，并在此基础上提出如何采取正确的预加固措施保证隧道开挖的稳定性，保证施工安全。 关键词：预加固；隧道开挖；稳定性；小导管；注浆；正面锚杆 中图分类号：U45 文献标识码： A 隧道开挖后，围岩发生较大变形，稳定性变差，严重时会造成地表的沉降，进而带来严重的地面构筑物破坏现象。因此，隧道开挖的稳定性就成了隧道开挖中的重点问题，应根据隧道开挖的变形机理采取合适的预加固措施，比如说：锚杆注浆加固
2、、机械预切槽技术、正面加固措施等。隧道开挖中运用较多的预加固措施是：注浆、小导管、正面锚杆加固措施。本文就以注浆、小导管和正面锚杆加固措施为例，分析其对隧道开挖稳定性的影响。 1 预加固措施对隧道开挖稳定性的影响分析 1.1 预加固措施对围岩破坏的影响 在隧道工程中，根据围岩的岩土结构采取正确的预加固措施可以有效缓解围岩破坏趋势，一定程度上控制围岩的破坏，保证施工安全。小导管加固措施在控制砂质土围岩破坏方面起不到多大的控制作用，应将其与注浆加固措施结合起来使用。注浆+小导管的组合加固措施比单独采用注浆或小导管时控制围岩破坏效果要好。在全风化花岗岩的掌子面破坏上，采用注浆加固措施更优，比正面锚杆
3、加固和小导管的控制效果都要好。 1.2 预加固措施对围岩位移的影响 预加固措施的控制性越强，其对围岩位移的影响就越大，影响围岩位移的效果就越好。实践证明，注浆+小导管的组合加固措施比单独的注浆加固的效果好，它能有效控制围岩位移量，提高围岩稳定性。但是，正面锚杆的控制效果不明显，必须与其他措施配合使用才能提高围岩位移控制效果。 1.3 预加固措施对初期支护安全性的影响 采用预加固措施后，隧道初期支护的轴力会随着预加固措施对地层位移的影响而发生一定程度的变化。预加固措施的控制效果越好，初期支护的轴力也就越大。在未支护段破坏模式下，预加固措施采用注浆+小导管，可以使初期支护的轴力增加 20%左右。在
4、掌子面破坏模式下，将注浆、正面锚杆支护和小导管加固措施结合起来，其初期支护轴力会比单独采用注浆加固措施时的轴力增加 60%左右。总而言之，预加固措施的控制效果越好，初期支护的轴力就会越大，而隧道开挖的稳定性也就越高。因此，在隧道开挖前必须分析隧道的岩土结构及其自稳性，进行模拟预加固实验，分析预加固措施带来的初期支护安全效果。安全性会随着预加固效果的增强而降低，但是，只要严格控制好最低安全系数标准，实现安全性与稳定性之间的协调统一，那么就能有效保证隧道开挖的稳定性，保证施工的顺利进行。 2 隧道开挖的预加固措施 隧道开挖中常用的预加固措施是注浆、正面锚杆支护和小导管，这三种加固措施都有其优缺点，
5、配合起来使用效果更好，但是也要根据实际情况的需要而采取合适的预加固措施，改变围岩的受力情况。 2.1 注浆 注浆以其抗拉强度高、抗剪强度低的绝佳性能在隧道工程中广泛使用，尤其是在掌子面的预加固中有独特优势，能有效提高掌子面的围岩参数，改变其受力情况，从而达到一定的围岩稳定性目的。但是，注浆效果好坏又关系到其功能和作用的发挥，必须严格按照施工方案采取分段注浆施工工艺来注浆，一步步严格按照设计的程序注浆，当止浆墙的强度满足施工要求之后才能开始钻孔注浆，否则的话就有可能导致止浆墙的开裂，进而造成漏浆现象，既影响注浆的施工效率和质量，又影响到注浆预加固措施功能和作用的发挥。注浆完成后，必须仔细检查注浆
6、钻孔的出水和地层分布情况，检查孔的数量以及每个孔的吸浆量等，确保注浆效果。 2.2 小导管 小导管是一种棚式支护预加固措施，它一般是通过加固掌子面的围岩而对掌子面起到稳定效果。在隧道工程开挖前先在其衬砌拱圈隐埋弧线上埋设厚壁钢管，它起到一种超前支护作用，既能有效防止土层的坍塌，又能避免出现地表下沉现象，从而有效保证隧道开挖工程的顺利进行。而且，该预加固措施施工简单、效果好，也不需要有复杂的大型机械设备，因而在软弱土层的隧道工程中被广泛使用。 小导管加固措施的利用可以改善隧道开挖工作面的应力状态，改善其时空效应的影响，利于形成地层拱。在加固前，拱部的荷载都作用在滑移面上，采用预加固措施后，加固措
7、施就分散了围岩的拱部压力，滑移面上的荷载减小了，掌子面的稳定性也就增强了。 但是，小导管预加固措施也有些影响因素，比如说：导管的管体直径和布置形式对导管内的应力有较大影响，必须经过全面的数据分析和模拟之后确定出最佳的管径以及管间距。再比如说：隧道的岩体强度对小导管结构影响较大，尤其是在软弱岩层和大断面跨度的隧道中，要高度重视小导管设计。 小导管的搭接长度对掌子面的位移影响不大，一般是长度越长，掌子面的位移稍微减小。但是，其长度对地表沉降的影响大，长度越长，沉降越小。小导管只有与隧道围岩的初期支护组合起来才能形成一定的支护体系，进而发挥其加固效果，必须保证小导管的搭接长度与掌子面搭接长度一致。
8、2.3 正面锚杆支护 正面锚杆支护就是将锚杆打入地表岩体，利用其杆体、头部的特殊构造和尾部的托板与围岩紧密联系起来，产生悬吊、组合梁效果，从而达到支护的目的。正面锚杆支护操作简单、占地少，在隧道工程中运用广泛。 正面锚杆支护改变了隧道围岩的力学状态，在隧道周围形成了一个稳定的岩石带，利用锚杆和围岩共同作用，达到维护围岩稳定的目的，是一种积极防御的预加固措施。但是，正面锚杆支护措施无法封闭围岩，也不能防止围岩风化，时间一长就会导致锚杆之间裂隙岩石的剥落。在隧道工程中运用正面锚杆时要注意其缺点，尽量将其与其他措施联合起来使用，比如说：正面锚杆+小导管，改变围岩的受力状态，保证其支护效果。 一般来说
9、，所有的预加固措施都会起到一定的加固效果，会提高围岩的稳定性。但是，在不同的破坏模式下，不同的预加固措施有不同的效果，有时需要将多种预加固措施组合起来使用才会起到较好的加固效果。比如说：在砂质土围岩的未支护段破坏模式下，单纯采用小导管的加固效果不明显，将其与注浆配合起来使用效果良好。 但是，每一种预加固措施都有一定的缺陷，要根据实际情况设计合理的施工流程，提高加固效果，保证隧道开挖的围岩稳定，保证施工安全。 结束语 随着科学技术的快速发展，隧道工程越来越多，而施工质量和施工安全要求也越来越高。进行详细的地质勘探，明确施工的安全系数，全面分析总结，设计合适的预加固体系，将多种预加固措施完美组合起来，并进行仿真模拟实验，保证预加固措施的科学性、合理性。保证预加固施工质量，提高预加固效果，保证施工的安全和稳定，减少安全事故的发生。 参考文献： 1陈飞.湘江隧道大跨、浅埋段超前预注浆加固技术J.隧道建设，2011,31(1). 2朱正国，孙星亮.干燥粉细砂隧道超前预加固与施工研究J.岩石力学与工程学报，2013(9). 3陈炜韬，王明年，张磊，魏龙海，贺玉龙.预加固措施对隧道开挖稳定性的影响研究J.岩石力学与工程学报，2009,28(8). 4吉小明，石明霞.浅埋暗挖隧道围岩预加固机理及稳定性分析J.现代隧道技术，2008（S1）.
