下穿隧道施工對(duì)高邊坡抗滑樁內(nèi)力影響研究*

肖洪波,付 雄,楊果林,徐明煌,劉冬東,邱明明

(1.中建五局土木工程有限公司,湖南 長(zhǎng)沙 410004; 2.中南大學(xué)土木工程學(xué)院,湖南 長(zhǎng)沙 410075; 3.延安大學(xué)建筑工程學(xué)院,陜西 延安 716000)

0 引言

目前我國(guó)隧道工程的選址原則逐漸由地質(zhì)選址向規(guī)劃選址轉(zhuǎn)變[1]。當(dāng)規(guī)劃選址上需穿越高山時(shí),常將隧道修建在山體邊坡內(nèi),而這些邊坡常常會(huì)伴隨著隧道施工發(fā)生變形、開裂等病害。因此,為保證隧道開挖安全,需先對(duì)邊坡進(jìn)行支擋處理,抗滑樁在隧道下穿邊坡支擋中得到廣泛應(yīng)用。

國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)抗滑樁支護(hù)邊坡進(jìn)行了研究,高虎軍等[2]運(yùn)用數(shù)值模擬軟件模擬隧道進(jìn)洞,用豎向z方向位移、縱向y方向位移(沿隧道方向)2個(gè)指標(biāo)分析了隧道開挖過(guò)程中抗滑樁的變形情況。呂敬富等[3]采用數(shù)值模擬軟件研究了隧道開挖過(guò)程中抗滑樁支護(hù)參數(shù)對(duì)支護(hù)效果的影響,通過(guò)抗滑樁樁頂位移及最大應(yīng)力值2個(gè)指標(biāo)確定了抗滑樁的最優(yōu)埋深。王雄[4]通過(guò)模擬分析滑坡在施作抗滑樁后坡體的變形情況及隧道結(jié)構(gòu)和抗滑樁的受力、變形特征,得知施加抗滑樁后,從根本上改變了隧道的受力模式。趙志剛等[5]采用數(shù)值軟件FLAC3D模擬滑坡施作抗滑樁后,隧道開挖、支護(hù)施工過(guò)程中坡體穩(wěn)定性及隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)狀態(tài),結(jié)論指出,支擋的存在會(huì)使隧道施工開挖過(guò)程中對(duì)滑坡體的擾動(dòng)顯著減小,隧道開挖過(guò)程是抗滑樁支護(hù)效應(yīng)發(fā)揮的過(guò)程。王旭[6]運(yùn)用數(shù)值模擬方法研究了抗滑樁與隧道結(jié)構(gòu)的間距對(duì)隧道與滑面相對(duì)位置關(guān)系變化的敏感性,分別得出了隧道位于滑面上方、隧道與滑面相交、隧道位于滑面下方這3種工況下的最佳樁隧間距。

岳煥闖[7]設(shè)計(jì)了抗滑樁加固“隧道-滑坡”正交體系的模型試驗(yàn),表明抗滑樁能有效截?cái)鄟?lái)自樁后的滑坡推力,使隧道結(jié)構(gòu)受到的滑坡推力減小。周宋南[8]認(rèn)為,樁隧間距是影響抗滑樁發(fā)揮作用的關(guān)鍵參數(shù)之一,間距過(guò)小時(shí)抗滑樁會(huì)擠壓隧道并使作用在隧道襯砌結(jié)構(gòu)上的滑坡推力增大,間距過(guò)大時(shí)抗滑樁與隧道間的土可能會(huì)因?yàn)榘l(fā)生相對(duì)滑動(dòng)而形成二次滑坡。艾揮等[9]通過(guò)建立模型試驗(yàn),研究了降雨及不同樁隧間距對(duì)隧道-滑坡正交體系穩(wěn)定性能的影響,根據(jù)樁頂水平位移的變化得出較小的樁隧間距不利于邊坡穩(wěn)定的結(jié)論。

綜上所述,已有的關(guān)于抗滑樁的研究多采用數(shù)值模擬的方法來(lái)研究不同樁隧間距、樁中心間距、樁位置等參數(shù)下邊坡的穩(wěn)定性。在使用抗滑樁支擋邊坡后,隧道下穿隧道施工期間抗滑樁力學(xué)響應(yīng)特性的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究較少。本文結(jié)合夏鵑路隧道工程,采用現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)方式對(duì)抗滑樁在開挖擾動(dòng)過(guò)程中的受力特性及其變化進(jìn)行分析研究。

1 工程背景

1.1 工程概況

本項(xiàng)目位于長(zhǎng)沙市梅溪湖國(guó)際新城二期規(guī)劃區(qū)域中軸線處,呈南北走向,北起雪松路,南至梅溪湖西延線,全長(zhǎng)2 988m。夏鵑路隧道工程與夏鵑路道路工程銜接,隧道長(zhǎng)約320m(其中暗埋段長(zhǎng)約280m)。隧道所處地理位置如圖1所示。

圖1 項(xiàng)目布置

本研究依托本隧道工程K2+330—K2+440深挖路塹邊坡段,總長(zhǎng)110m,為初期施工開挖后在東人非洞路線上部形成的高40m左右的巖質(zhì)高邊坡。高邊坡尺寸如圖2所示。

圖2 高邊坡示意

該深挖路塹邊坡主要加固措施為上部清方減載,坡面采用錨桿(索)加固,坡腳設(shè)立抗滑樁、樁頂冠梁等支擋措施。坡腳支擋工程完工后,再進(jìn)行邊坡下穿隧道施工,在隧道施工時(shí),東人非隧道于3月施工至K2+341處暫停施工,于9月從另一面相向施工至K2+341處。

1.2 水文地質(zhì)概況

擬建隧道位于長(zhǎng)沙市湘江新區(qū)雷鋒鎮(zhèn)橋頭鋪村境內(nèi),抗震設(shè)防烈度為6度,設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.05g,設(shè)計(jì)地震分組為第一組。隧道場(chǎng)地整體地形呈南高北低,隧道區(qū)附近海拔在55.000～115.000m,相對(duì)高差60m,地形坡度35°～55°;地貌單元屬剝蝕丘陵與山間洼地的過(guò)渡區(qū)域;屬于長(zhǎng)沙地區(qū),具有四季分明、溫暖潮濕、雨量充沛、嚴(yán)寒期短等特點(diǎn)。常年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng),每年5—9月為雨季,其降雨量約占全年的80%,對(duì)路線建設(shè)及營(yíng)運(yùn)有不利影響。場(chǎng)地內(nèi)地下水較豐富,測(cè)得隧道段穩(wěn)定水位標(biāo)高在48.550～70.660m,基本高于擬建隧道設(shè)計(jì)路面標(biāo)高。

根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告,K2+330—K2+440深挖路塹段范圍內(nèi)按地質(zhì)特征主要?jiǎng)澐譃?個(gè)工程地質(zhì)單元層,自上而下如表1所示。

表1 各巖(土)層分布情況

1.3 邊坡加固概況

在施工前期由穩(wěn)定性分析可知,該邊坡處于欠穩(wěn)定狀態(tài),邊坡有失穩(wěn)可能,故采取坡面防護(hù)和坡腳加固共同進(jìn)行防護(hù)。坡面防護(hù)選取施工更為靈活的預(yù)應(yīng)力錨索墩、錨噴掛網(wǎng)防護(hù)及噴混植生防護(hù)。由于樁后緊鄰隧道,不便于施工預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁,故邊坡坡腳采用普通抗滑樁加固?？够瑯额愋蜑闄C(jī)械成孔的圓形抗滑樁,自上而下依次穿過(guò)植物層、粉質(zhì)黏土、強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)板巖、中風(fēng)化泥質(zhì)板巖,抗滑樁分布如圖3所示。

圖3 邊坡防護(hù)及抗滑樁分布

2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方案

目前工程上大多數(shù)抗滑樁的設(shè)計(jì)是在多種假設(shè)條件下完成,且在工作過(guò)程中又受到地質(zhì)條件、樁自身特性等眾多因素的影響,故只有通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)才能較真實(shí)、準(zhǔn)確地對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)[10]。為探明高邊坡抗滑樁在隧道施工過(guò)程中的力學(xué)變化特性及在施工過(guò)程中保證安全施工,開展了現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)。

所監(jiān)測(cè)抗滑樁為從現(xiàn)場(chǎng)施工中選擇的3根,通過(guò)測(cè)定樁身的應(yīng)力、應(yīng)變及樁后土壓力來(lái)探究其受施工的影響情況,整個(gè)監(jiān)測(cè)過(guò)程持續(xù)近1年。

2.1 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

在試驗(yàn)段,根據(jù)抗滑樁結(jié)構(gòu)受力特性,構(gòu)建了抗滑樁現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)力、變形綜合監(jiān)測(cè)體系,該體系由抗滑樁樁后土壓力計(jì)、樁身鋼筋應(yīng)力計(jì)與混凝土應(yīng)變計(jì)組成的內(nèi)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成。3根抗滑樁監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括以下內(nèi)容:①監(jiān)測(cè)并分析施工期內(nèi)及工后抗滑樁的內(nèi)力變化,包括主筋應(yīng)力、混凝土應(yīng)變等;②監(jiān)測(cè)并分析施工期內(nèi)抗滑樁樁后土壓力的大小、變化與分布。

為方便后續(xù)分析,在此定義這3根樁為1,6,11號(hào),中心樁號(hào)分別為K2+331,K2+351,K2+371?，F(xiàn)場(chǎng)所使用的元器件如表2所示。

表2 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)儀器型號(hào)

2.2 監(jiān)測(cè)方案

圖5中,BG,BH,BT分別代表鋼筋應(yīng)力計(jì)、混凝土應(yīng)變計(jì)、土壓力盒。鋼筋應(yīng)力計(jì)、混凝土應(yīng)變計(jì)在樁前、樁后均有布置,土壓力盒僅布置在樁后。1,6,11號(hào)樁的位置如圖4所示,元器件布置如圖5所示,監(jiān)測(cè)頻率如表3所示。

表3 監(jiān)測(cè)頻率

圖4 樁位示意

圖5 樁上元器件布置

3 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)結(jié)果分析

隧道開挖會(huì)對(duì)抗滑樁產(chǎn)生影響,本節(jié)根據(jù)其現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù),就隧道開挖對(duì)抗滑樁的擾動(dòng)程度和擾動(dòng)范圍,樁身內(nèi)力受隧道開挖變化情況,樁身側(cè)土壓力施工影響變化情況展開分析。

3.1 隧道施工過(guò)程中抗滑樁應(yīng)力、應(yīng)變發(fā)展變化情況

3.1.11號(hào)樁受施工影響的應(yīng)力、應(yīng)變變化

1號(hào)樁(K2+331)迎坡側(cè)、背坡側(cè)的鋼筋應(yīng)力及混凝土應(yīng)變時(shí)程曲線如圖6,7所示。其中,隧道施工影響期為3月8日至4月6日,9月2—29日;關(guān)鍵工況為東人非洞施工和左洞施工,具體關(guān)鍵工況劃分如下:A表示抗滑樁混凝土澆筑后穩(wěn)定階段;B表示東人非隧道施工階段隧道掌子面距1號(hào)樁20m,到過(guò)1號(hào)樁10m;C表示緩慢發(fā)展期;D表示左洞上臺(tái)階施工(K2+341—K2+320);E表示左車行洞中下臺(tái)階施工(K2+324—K2+342),左洞進(jìn)口端掌子面距1號(hào)樁7m,到過(guò)1號(hào)樁11m;F表示東人非隧道施工(K2+372—K2+341);G表示趨穩(wěn)期。

圖6 1號(hào)樁迎坡與背坡側(cè)應(yīng)力時(shí)程曲線

圖7 1號(hào)樁迎坡與背坡側(cè)應(yīng)變時(shí)程曲線

1)抗滑樁澆筑混凝土穩(wěn)定后至東人非隧道掌子面距1號(hào)樁20m(A工況階段) 在此階段,迎坡側(cè)各監(jiān)測(cè)斷面上應(yīng)力和應(yīng)變變化都較小,背坡側(cè)各監(jiān)測(cè)斷面上應(yīng)力和應(yīng)變變化也較小。這是因?yàn)樗淼朗┕ぶ写嬖诳臻g效應(yīng)[11-12],即隧道施工會(huì)對(duì)掌子面前方一定范圍內(nèi)圍巖產(chǎn)生擾動(dòng),空間效應(yīng)的影響范圍為1～3倍洞徑[13],此時(shí)樁還未處于其范圍內(nèi)。

2)東人非隧道掌子面距1號(hào)樁20m至過(guò)樁10m(B工況階段) 在此階段,擾動(dòng)明顯,迎坡側(cè)應(yīng)力和應(yīng)變數(shù)值呈先增大后減小趨勢(shì),即受拉增強(qiáng)后再減弱;背坡側(cè)應(yīng)力和應(yīng)變數(shù)值呈先減小后增大趨勢(shì),即受壓增強(qiáng)后減弱。這是因?yàn)檫M(jìn)行開挖時(shí),掏空一部分土使得原土體下部缺失,導(dǎo)致集中土壓力上移,使得迎坡側(cè)受拉加強(qiáng),背坡側(cè)受壓加強(qiáng)。而進(jìn)行初襯后,其代替了原土體的支承作用,使得集中土壓力下移恢復(fù),迎坡側(cè)受拉減弱,背坡側(cè)受壓減弱。從受彎角度來(lái)看,初襯前加大了受彎程度,初襯后緩解了受彎程度。

3)東人非隧道過(guò)樁10m后暫停施工至左洞進(jìn)口端掌子面距1號(hào)樁7m,到過(guò)1號(hào)樁11m(C,D,E工況階段) 在C階段,迎坡側(cè)和背坡側(cè)應(yīng)力與應(yīng)變皆呈現(xiàn)臺(tái)階式變化規(guī)律,且變化趨勢(shì)一致,故此時(shí)抗滑樁受力分布不變,只是受力大小變化,這可能是由于土體沉積所引起。而到達(dá)D,E階段,即當(dāng)左洞上臺(tái)階、左洞中下臺(tái)階施工到1號(hào)樁時(shí),迎坡側(cè)應(yīng)力和應(yīng)變數(shù)值減小,背坡側(cè)應(yīng)力和應(yīng)變數(shù)值增大,這是因?yàn)樽筌囆卸吹氖┕ぴ跇兜谋称聜?cè)提供了外力,其水平分力可與迎坡側(cè)的土壓力平衡一部分,減小樁身受彎程度,故迎坡側(cè)受拉減輕,數(shù)值減小,而背坡側(cè)直接承受豎向分力,受壓增大,應(yīng)力、應(yīng)變數(shù)值也減小。隨著左洞的遠(yuǎn)離,應(yīng)力和應(yīng)變變化速率逐漸趨穩(wěn),其值保持在較低狀態(tài)。

4)東人非隧道從出口端施工至距樁10m(F工況階段) 在此階段的后半部分,由于東人非隧道施工至抗滑樁20m之內(nèi),在此距離內(nèi)施工,將洞中土體掏出,而后進(jìn)行初襯支護(hù),故迎坡側(cè)應(yīng)力和應(yīng)變數(shù)值呈現(xiàn)先增大后減小趨勢(shì);背坡側(cè)應(yīng)力和應(yīng)變數(shù)值呈現(xiàn)先減小后增大趨勢(shì),與前文所述B階段變化特征相互印證。但由于施工位置距1號(hào)樁有一定距離,故迎坡側(cè)與背坡側(cè)應(yīng)力、應(yīng)變變化相比于前期施工時(shí)東人非隧道從進(jìn)口端施工至距樁10m時(shí)要小。在應(yīng)力和應(yīng)變變化之后,與變化前的應(yīng)力數(shù)值接近,這是由于隨著長(zhǎng)時(shí)間的圍巖發(fā)展,東人非隧道與圍巖間的應(yīng)力重分布已基本完成,故開挖后立即初襯支承,其狀態(tài)與開挖前相近。

5)趨穩(wěn)期(G工況階段) 在此階段,隧道開挖至遠(yuǎn)離樁,其擾動(dòng)對(duì)抗滑樁的應(yīng)力、應(yīng)變已基本無(wú)影響,且圍巖已在前期東人非隧道開挖后幾個(gè)月已趨于穩(wěn)定,所以此趨穩(wěn)期應(yīng)力基本無(wú)變化。故對(duì)抗滑樁和該處圍巖土壓力的主要影響區(qū)在樁前后20m,10m內(nèi)施工引起的變化幅度相對(duì)較大。

3.1.26號(hào)樁受施工影響的應(yīng)力、應(yīng)變變化

6號(hào)樁(K2+351)迎坡側(cè)、背坡側(cè)的鋼筋應(yīng)力及混凝土應(yīng)變時(shí)程曲線如圖8,9所示。具體關(guān)鍵工況劃分如下:A表示抗滑樁混凝土澆筑后穩(wěn)定階段至左車行洞施工(K2+380—K2+360),此階段末隧道掌子面距6號(hào)樁9m;B表示左車行洞施工隧道掌子面從距6號(hào)樁9m到過(guò)樁11m,東人非隧道施工后向至隧道掌子面距6號(hào)樁21m;C表示東人非隧道施工(K2+372—K2+341),隧道掌子面距6號(hào)樁21m到過(guò)樁10m;D表示趨穩(wěn)期,此時(shí)東人非隧道及左車行洞皆已完工。

圖8 6號(hào)樁迎坡與背坡側(cè)主筋應(yīng)力時(shí)程曲線

圖9 6號(hào)樁迎坡與背坡側(cè)混凝土應(yīng)變時(shí)程曲線

1)抗滑樁澆筑混凝土穩(wěn)定后至左車行洞距6號(hào)樁9m(A工況階段) 在此階段,樁還未處在隧道施工影響范圍內(nèi),迎坡側(cè)和背坡側(cè)各監(jiān)測(cè)斷面上應(yīng)力、應(yīng)變變化皆較平緩,無(wú)明顯突變,此階段主要為圍巖發(fā)展階段。

2)左車行洞距6號(hào)樁9m至過(guò)樁11m(B工況階段) 在此階段,左車行洞進(jìn)行立架和噴射混凝土,給樁背坡側(cè)提供一個(gè)水平力和豎向力,水平力與迎坡側(cè)土壓力平衡一部分,使得抗滑樁所受彎矩減小,故迎坡側(cè)應(yīng)力和應(yīng)變數(shù)值減小,而背坡側(cè)直接承受豎向力,受壓增大,應(yīng)力、應(yīng)變數(shù)值也減小。

3)東人非隧道距6號(hào)樁21m至過(guò)樁10m(C工況階段) 在此階段,迎坡側(cè)應(yīng)力和應(yīng)變數(shù)值呈現(xiàn)先增大后減小趨勢(shì),背坡側(cè)應(yīng)力和應(yīng)變呈現(xiàn)先減小后增大趨勢(shì),這是由于東人非隧道開挖導(dǎo)致集中土壓力上移,待隧道初襯后又下移,引起其彎矩和內(nèi)力變化。

4)趨穩(wěn)期(D工況階段) 在此階段,隧道開挖至遠(yuǎn)離樁,其擾動(dòng)對(duì)抗滑樁的應(yīng)力、應(yīng)變已基本無(wú)影響。但在施工完成后,土體圍巖進(jìn)行沉積,土壓力整體增大,樁身受拉、受壓均增強(qiáng),在數(shù)值方面表現(xiàn)為,拉應(yīng)力數(shù)值增大,壓應(yīng)力數(shù)值減小。

3.1.311號(hào)樁受施工影響的應(yīng)力、應(yīng)變變化

11號(hào)樁(K2+371)迎坡側(cè)、背坡側(cè)的鋼筋應(yīng)力及混凝土應(yīng)變時(shí)程曲線如圖10,11所示。具體關(guān)鍵工況劃分如下:A表示抗滑樁混凝土澆筑后穩(wěn)定階段至緩慢發(fā)展期;B表示左車行洞施工隧道掌子面距11號(hào)樁9m,到過(guò)11號(hào)樁11m;C表示隧道交叉施工影響期,其中左車行洞施工隧道掌子面距11號(hào)樁23m,到距11號(hào)樁11m,東人非隧道施工隧道掌子面距11號(hào)樁13m到過(guò)11號(hào)樁17m;D表示趨穩(wěn)期,此時(shí)東人非隧道及左車行洞皆已完工。

圖10 11號(hào)樁迎坡與背坡側(cè)主筋應(yīng)力時(shí)程曲線

圖11 11號(hào)樁迎坡與背坡側(cè)應(yīng)變時(shí)程曲線

1)抗滑樁澆筑混凝土穩(wěn)定后至緩慢發(fā)展期(A工況階段) 在此階段,樁還未處在隧道施工影響范圍內(nèi),迎坡側(cè)和背坡側(cè)各監(jiān)測(cè)斷面上應(yīng)力、應(yīng)變變化皆較平緩,無(wú)明顯突變,各應(yīng)力和應(yīng)變呈絕對(duì)值增大趨勢(shì),即圍巖穩(wěn)定導(dǎo)致的土壓力增強(qiáng),其趨勢(shì)保持一致,此階段主要為圍巖發(fā)展階段,在數(shù)值方面表現(xiàn)為,拉應(yīng)力數(shù)值增大,壓應(yīng)力數(shù)值減小。

2)左車行洞距11號(hào)樁9m至過(guò)樁11m(B工況階段) 在此階段,左車行洞在樁處進(jìn)行立架澆筑混凝土,其會(huì)導(dǎo)致樁身臨空側(cè)得到一個(gè)斜向下的力,分解為豎向力和水平力。水平力與迎坡側(cè)土壓力平衡一部分,使得抗滑樁所受彎矩減小,故迎坡側(cè)受拉程度減小,應(yīng)力和應(yīng)變數(shù)值減小,而背坡側(cè)直接承受豎向力,受壓增大,應(yīng)力、應(yīng)變數(shù)值也減小。

3)隧道交叉施工影響期(C工況階段) 在此階段,由于東人非隧道開挖,導(dǎo)致集中土壓力上移,待隧道初襯后集中土壓力又下移,故引起其彎矩和內(nèi)力變化,迎坡側(cè)應(yīng)力和應(yīng)變數(shù)值呈現(xiàn)先增大后減小趨勢(shì),背坡側(cè)應(yīng)力和應(yīng)變呈現(xiàn)先減小后增大趨勢(shì)。這是由于在施工完成后,土體圍巖進(jìn)行沉積,土壓力整體增大,樁身受拉、受壓均增強(qiáng),在數(shù)值方面表現(xiàn)為,拉應(yīng)力數(shù)值增大,壓應(yīng)力數(shù)值減小。

4)趨穩(wěn)期(D工況階段) 在此階段,隧道開挖至遠(yuǎn)離樁,其擾動(dòng)對(duì)抗滑樁的應(yīng)力、應(yīng)變已基本無(wú)影響。但在施工完成后,樁身受拉、受壓均增強(qiáng),這是由于在施工完成后,土體圍巖進(jìn)行沉積,土壓力整體增大,樁身受拉、受壓均增強(qiáng),在數(shù)值方面表現(xiàn)為,拉應(yīng)力數(shù)值增大,壓應(yīng)力數(shù)值減小。

綜合3根抗滑樁的數(shù)據(jù)變化情況可知,當(dāng)隧道掌子面距樁2倍洞徑到過(guò)樁2倍洞徑時(shí),隧道開挖對(duì)樁身的應(yīng)力、應(yīng)變產(chǎn)生影響較大,且在此區(qū)域內(nèi)進(jìn)行開挖時(shí),對(duì)土體擾動(dòng)較大,無(wú)論前期是否進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間圍巖穩(wěn)定,后續(xù)都會(huì)進(jìn)行重新穩(wěn)定,使其受拉、受壓都增強(qiáng)。

此外,邊坡下隧道開挖及背坡側(cè)明洞施工分別會(huì)對(duì)抗滑樁內(nèi)力產(chǎn)生一定影響,根據(jù)3根抗滑樁數(shù)據(jù)變化來(lái)看,邊坡下隧道施工會(huì)影響土壓力分布,從而加大受彎程度,但初襯后便會(huì)減輕。當(dāng)施工至2倍洞徑后,其影響輕微,故在高邊坡下施工時(shí),應(yīng)注意對(duì)在抗滑樁前后2倍洞徑施工,且隧道開挖至初襯前這一階段的抗滑樁進(jìn)行密切安全監(jiān)測(cè)。

當(dāng)抗滑樁背坡側(cè)有明洞施工時(shí),其對(duì)于抗滑樁的受力來(lái)說(shuō)起到積極作用,因?yàn)槠湎鄬?duì)于臨空來(lái)說(shuō),額外提供了一個(gè)水平向的力與部分土壓力平衡,使抗滑樁的彎曲程度降低,提高了抗滑樁的抗彎能力冗余度。

同時(shí),對(duì)比3根抗滑樁的東人非隧道開挖來(lái)看,無(wú)論是前期開挖還是后期開挖,在進(jìn)行開挖后都會(huì)存在一段趨穩(wěn)期,且趨勢(shì)一致,所以保證高邊坡穩(wěn)定的前提下,前期和后期進(jìn)行東人非隧道開挖對(duì)抗滑樁的最終分布影響不大。

3.2 抗滑樁樁后側(cè)土壓力變化情況

根據(jù)樁側(cè)土壓力變化可分析其側(cè)土壓力對(duì)內(nèi)力變化產(chǎn)生的影響,可更為準(zhǔn)確地得出抗滑樁變化的受力因素。同時(shí),在施工現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)測(cè)得其側(cè)土壓力及土壓力變化規(guī)律能更好地對(duì)施工過(guò)程中遇到的問(wèn)題進(jìn)行處理。1號(hào)樁迎坡側(cè)土壓力時(shí)程曲線如圖12所示。

圖12 1號(hào)樁迎坡側(cè)土壓力時(shí)程曲線

由圖12可看出,在隧道施工至抗滑樁擾動(dòng)范圍內(nèi)前,土壓力呈增大趨勢(shì),這是由于其上方土體的沉積及土體與抗滑樁的接觸增強(qiáng)導(dǎo)致,此時(shí)土壓力最大,故在此階段要密切關(guān)注其土壓力,及時(shí)采取措施,以保證施工后安全。

隨著東人非隧道施工至擾動(dòng)范圍內(nèi),樁后土壓力沿深度呈現(xiàn)不同變化,上部呈現(xiàn)先增大后減小趨勢(shì),下部則呈現(xiàn)先減小后增大趨勢(shì)。這是因?yàn)闁|人非隧道開挖造成樁后巖土體集中土壓力上移,這也是導(dǎo)致其樁身迎坡側(cè)不少截面從受壓轉(zhuǎn)向受拉的原因。當(dāng)施加初期支護(hù)后,樁后的卸載區(qū)域有了支撐,土壓力略有增加,集中土壓力恢復(fù)下移。

在左車行洞施工影響期,對(duì)迎坡側(cè)樁后影響較小,但從前述其監(jiān)測(cè)斷面應(yīng)力變化來(lái)看,左車行洞施工對(duì)其背坡側(cè)應(yīng)力變化影響較大,會(huì)增大背坡側(cè)的土壓力。這是由左車行洞的堆載、卸載和鋼拱架荷載引起。

4 結(jié)語(yǔ)

1)高邊坡下穿隧道施工會(huì)使其支擋結(jié)構(gòu)抗滑樁各截面應(yīng)力產(chǎn)生較大影響,且當(dāng)隧道掌子面施工至距樁2倍洞徑到過(guò)樁2倍洞徑時(shí)影響最大。類似工程進(jìn)行隧道施工時(shí),在開挖至距樁2倍洞徑時(shí),應(yīng)密切關(guān)注抗滑樁的內(nèi)力變化,以保證其邊坡穩(wěn)定。

2)高邊坡下穿隧道施工開挖,集中土壓力作用點(diǎn)產(chǎn)生上移后再下移趨勢(shì),使抗滑樁樁身呈現(xiàn)受彎先增強(qiáng)后減弱現(xiàn)象,故在受彎增強(qiáng)時(shí),應(yīng)注意進(jìn)行抗滑樁的密切監(jiān)測(cè),以確?？够瑯兜陌踩院陀行?。

3)高邊坡下穿隧道且在抗滑樁背坡側(cè)有明洞施工時(shí),其明洞施工產(chǎn)生的力會(huì)減輕抗滑樁的受彎程度,大大增加抗滑樁的抗彎能力冗余度。

4)抗滑樁迎坡側(cè)樁側(cè)土壓力最大值出現(xiàn)在施工前,施工前加強(qiáng)對(duì)其土壓力的監(jiān)測(cè),能更好地保證其施工安全;在隧道開挖時(shí),符合沿深度各截面土壓力變化的規(guī)律,即集中土壓力先上移后下移,與其內(nèi)力變化相互印證。

5)樁兩側(cè)進(jìn)行隧道施工皆會(huì)影響樁側(cè)土壓力分布,故若兩端都有隧道施工,兩端應(yīng)都布置土壓力盒,以得到更為準(zhǔn)確、全面的數(shù)據(jù),對(duì)抗滑樁兩側(cè)的土壓力變化及施工時(shí)的內(nèi)力變化特征進(jìn)行更全面準(zhǔn)確的分析。