卡邁爾隧道位于以色列海法市，設(shè)計(jì)為單洞雙線公路隧道，由東、西隧道組成，共分4座單洞，東隧道長(zhǎng)1650米，西隧道長(zhǎng)3100米；隧道由錨桿、格柵拱架、30~70厘米厚的C42噴射混凝土及鋼筋網(wǎng)片組成支護(hù)體系，不設(shè)二次襯砌，隧道由歐洲知名設(shè)計(jì)公司德國(guó)WBI公司設(shè)計(jì)。合同工期26個(gè)月，合同總價(jià)6.27億元。
隧道穿越的地層主要為白云巖、石灰?guī)r和火山凝灰?guī)r，其中白云巖和石灰?guī)r段全長(zhǎng)7820米，占隧道全長(zhǎng)的82%，巖體質(zhì)地堅(jiān)硬密實(shí)，穩(wěn)定性較好；火山凝灰?guī)r段全長(zhǎng)1680米，占隧道全長(zhǎng)的18%。
凝灰?guī)r是火山凝灰?guī)r簡(jiǎn)稱(chēng)，是火山噴出下落地表的火山灰，是一種壓實(shí)固結(jié)的火山碎屑巖，在顏色和形態(tài)上有點(diǎn)像混凝土。主要由粒徑小于2毫米的晶屑、巖屑及玻屑組成，質(zhì)軟多孔隙，暴露后極易風(fēng)化，遇水強(qiáng)度損失較快。下面以以色列卡邁爾隧道為例，介紹隧道凝灰?guī)r地質(zhì)設(shè)計(jì)施工及變形監(jiān)測(cè)方法。
凝灰?guī)r支護(hù)設(shè)計(jì)。因凝灰?guī)r強(qiáng)度較低，開(kāi)挖后極易產(chǎn)生較大變形，凝灰?guī)r地段隧道徑向設(shè)計(jì)預(yù)留變形量為40~80厘米不等�？紤]凝灰?guī)r地段開(kāi)挖后變形量大，對(duì)噴錨支護(hù)會(huì)產(chǎn)生較大破壞，因此該段設(shè)計(jì)采用柔性支護(hù)。所謂柔性支護(hù)主要核心理念為開(kāi)挖后先對(duì)圍巖進(jìn)行環(huán)向分段支護(hù)，預(yù)留環(huán)向變形槽，允許圍巖進(jìn)行變形，待圍巖內(nèi)部應(yīng)力釋放基本結(jié)束、變形趨于穩(wěn)定時(shí)，再封閉變形槽并噴射最后一層混凝土，形成整個(gè)支護(hù)體系。
柔性支護(hù)設(shè)計(jì)主要由玻璃纖維錨桿、柔性錨桿、鋼筋網(wǎng)、格柵拱架及鋼纖維噴射砼組成。
凝灰?guī)r段支護(hù)施工。凝灰?guī)r段柔性支護(hù)設(shè)計(jì)的施工方法主要采用各種大型機(jī)械設(shè)備施工，設(shè)備投入較大，且實(shí)際支護(hù)形式根據(jù)開(kāi)挖后的圍巖狀況確定，因此投入幾千萬(wàn)的大型設(shè)備很可能會(huì)導(dǎo)致僅僅施工幾十米的隧道長(zhǎng)度，給企業(yè)利益造成巨大損失。
因此我們聘請(qǐng)鐵四院隧道設(shè)計(jì)專(zhuān)家對(duì)原設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，以適應(yīng)我國(guó)隧道施工工藝及減少大型設(shè)備投入。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)施工驗(yàn)證，以上優(yōu)化設(shè)計(jì)適于凝灰?guī)r段開(kāi)挖支護(hù)施工，比原設(shè)計(jì)提前5.5個(gè)月，節(jié)約約2800萬(wàn)元的大型設(shè)備投入，并且安全地通過(guò)了840米長(zhǎng)的凝灰?guī)r段施工。
柔性支護(hù)變形監(jiān)測(cè)
監(jiān)測(cè)儀器。隧道在凝灰?guī)r段除了采用常規(guī)的沉降和水平收斂觀測(cè)方法之外，還采用了巖體多點(diǎn)位移計(jì)、混凝土應(yīng)力計(jì)及錨索測(cè)力計(jì)等監(jiān)測(cè)設(shè)備。
巖體多點(diǎn)位移計(jì)沿隧道徑向埋設(shè)，主要測(cè)量隧道輪廓線周?chē)煌疃炔课坏膸r體位移。混凝土應(yīng)力計(jì)在噴射混凝土前固定在格柵拱架和鋼筋網(wǎng)片上，用于監(jiān)控噴射混凝土的受力狀態(tài)。錨索測(cè)力計(jì)安裝于錨桿墊板與螺母中間，用于監(jiān)測(cè)圍巖變形時(shí)的錨桿受力狀態(tài)。
測(cè)點(diǎn)布置。圍巖多桿變形儀沿隧道縱向每300米安裝一組，兩相鄰隧道對(duì)稱(chēng)埋設(shè)，沿隧道橫斷面的垂直、水平及相鄰隧道的45°方向各埋設(shè)一組。錨索測(cè)力計(jì)及混凝土應(yīng)力計(jì)沿隧道縱向每30米安裝一個(gè)斷面，每斷面沿隧道環(huán)向各安裝7個(gè)測(cè)點(diǎn)，兩相鄰隧道間隔布置。
監(jiān)測(cè)頻率。在監(jiān)測(cè)斷面距掌子面30米范圍內(nèi)，圍巖變形、混凝土應(yīng)力及錨桿應(yīng)力每天各監(jiān)測(cè)兩次，30~100米范圍內(nèi)，每天監(jiān)測(cè)一次，100~150米范圍每周監(jiān)測(cè)一次
