閩南山區(qū)軟弱圍巖小凈距隧道超前支護(hù)力學(xué)機(jī)理與施工技術(shù)

畢志剛，王 凱，王儀宇，梁 斌

(1.中鐵十五局集團(tuán) 第一工程有限公司，陜西 西安 710018；2.河南科技大學(xué) 土木工程學(xué)院，河南 洛陽 471023)

0 引言

隨著中國山區(qū)公路隧道建設(shè)的高速發(fā)展，地下工程施工不可避免地需要穿越復(fù)雜地質(zhì)地貌，隧道施工過程中穿越軟弱破碎圍巖或斷層破碎帶地段時(shí)，常因隧道圍巖自穩(wěn)能力差或初期支護(hù)強(qiáng)度不夠造成隧道坍塌或冒頂[1-2]。因此，研究淺埋偏壓、軟弱破碎圍巖小凈距隧道管棚超前支護(hù)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義[3]。

近年來，國內(nèi)外學(xué)者采用工程經(jīng)驗(yàn)結(jié)合數(shù)值模擬的方法，對(duì)不良地質(zhì)條件下管棚超前支護(hù)做了許多研究。文獻(xiàn)[4]以包西鐵路田莊隧道為背景，研究了管棚超前支護(hù)在軟弱破碎圍巖隧道中的作用機(jī)理，并對(duì)管棚超前支護(hù)設(shè)計(jì)和施工重點(diǎn)作了詳細(xì)介紹。文獻(xiàn)[5]以某一淺埋偏壓黃土隧道為背景，研究了管棚超前支護(hù)在特殊地質(zhì)條件下的施工流程、工藝以及施工控制技術(shù)，并通過現(xiàn)場監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)證明了該方法的合理性。文獻(xiàn)[6]采用MIDAS GTS NX有限元軟件，研究了4種超前支護(hù)方案在軟弱圍巖地層預(yù)加固效果的比選問題，研究結(jié)果表明：管棚水平旋噴樁組合為最優(yōu)施工方案。文獻(xiàn)[7]采用彈塑性有限元方法，研究了管棚預(yù)注漿超前支護(hù)在軟弱圍巖隧道加固中的作用效果和影響因素，結(jié)果顯示:采用管棚超前支護(hù)優(yōu)化了拱部受力，降低了圍巖位移量。文獻(xiàn)[8]采用彈性地基梁模型，對(duì)比分析了Φ76和Φ108超前管棚在淺埋軟巖公路隧道的加固效果，研究結(jié)果表明:Φ108管棚超前支護(hù)效果更好。文獻(xiàn)[9]依托蘭州柳泉3#隧道，研究了在西北黃土地區(qū)小凈距隧道超前支護(hù)方案的比選問題，采用MIDAS GTS NX有限元軟件，分析了3種方案下的隧道位移變化規(guī)律，最終選出大管棚配合水平旋噴樁為最優(yōu)施工方案。

盡管國內(nèi)外研究學(xué)者對(duì)軟弱圍巖淺埋偏壓隧道管棚超前支護(hù)進(jìn)行了較多研究，但對(duì)于軟弱圍巖小凈距隧道管棚超前支護(hù)力學(xué)特性分析和施工技術(shù)研究相對(duì)較少。本文依托福建三明莆炎高速公路布盂隧道工程，采用MIDAS GTS NX有限元軟件，建立了不同超前支護(hù)工況下淺埋偏壓小凈距隧道模型，分析了在不同開挖步序下，管棚彎矩的分布規(guī)律以及在不同工況下的圍巖位移、襯砌應(yīng)力和圍巖塑性區(qū)變化規(guī)律，并針對(duì)管棚超前支護(hù)提出施工控制技術(shù)，一定意義上指導(dǎo)了現(xiàn)場施工，并可為類似軟弱圍巖淺埋偏壓小凈距隧道施工提供借鑒與參考。

1 工程概況

中鐵十五局集團(tuán)第一工程有限公司承建的莆炎高速公路布盂隧道左線里程樁號(hào)Z3K196+298～Z3K197+290，全長992 m，隧道縱坡為1.75%；右線里程樁號(hào)K196+225～K197+304，全長1 079 m，隧道縱坡為1.70%；隧道左右線平均長1 035.5 m，屬長隧道，最大埋深126 m。布盂隧道進(jìn)口位于福建省尤溪縣新陽鎮(zhèn)高士村布盂境內(nèi)，出口位于大田縣文江鄉(xiāng)橋下村，整體呈北東～南西走向，進(jìn)出口均位于山坡半山腰，交通較為不便。布盂隧道屬雙洞分離式隧道，單洞設(shè)計(jì)三車道，寬16.84 m，高7.94 m，進(jìn)口線間距18 m，出口線間距19 m，進(jìn)出口端均采用端墻式洞門。隧道進(jìn)口洞門如圖1所示。

圖1 隧道進(jìn)口洞門

隧址區(qū)構(gòu)造屬剝蝕丘陵地貌，地形坡度30°～50°，隧道地面標(biāo)高為300～460 m，相對(duì)高差40～110 m。隧道進(jìn)口段地形呈緩坡段，植被發(fā)育，山體上部地形自然坡度10°～15°，山體下部坡度20°～30°，地形偏壓。土層呈松散狀，可塑-硬塑態(tài)，巖層強(qiáng)風(fēng)化裂隙發(fā)育，呈碎石狀壓碎結(jié)構(gòu)。隧道進(jìn)口段埋深淺，圍巖等級(jí)為Ⅴ級(jí)，穩(wěn)定性較差，邊仰坡和兩側(cè)邊坡開挖易引起坍塌，進(jìn)洞困難。

2 隧道洞口管棚超前支護(hù)

2.1 軟弱圍巖失穩(wěn)機(jī)理

淺埋隧道軟弱圍巖失穩(wěn)力學(xué)機(jī)理實(shí)質(zhì)上是地應(yīng)力效應(yīng)，當(dāng)隧道開挖后二次分布的應(yīng)力值超過圍巖塑性極限或強(qiáng)度極限時(shí)，隧道頂部圍巖將發(fā)生顯著變形、破碎等現(xiàn)象。隧道開挖引起圍巖應(yīng)力重分布，使得隧道頂部出現(xiàn)壓應(yīng)力集中現(xiàn)象，同時(shí)在地形偏壓作用下未支護(hù)位置頂部圍巖容易出現(xiàn)剪切滑移，進(jìn)而產(chǎn)生塑性破壞。隧道開挖應(yīng)力重分布后，軟弱圍巖失去原有強(qiáng)度成為分散體，在重力作用下脫離原有地應(yīng)力，從而產(chǎn)生冒頂、塌落等現(xiàn)象[10]。

軟弱圍巖失穩(wěn)破壞經(jīng)歷從松弛到離散的過程，分析圍巖失穩(wěn)過程對(duì)于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)圍巖變形具有重要意義。在松弛階段，由于圍巖產(chǎn)生的形變壓力，隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)和松弛圍巖共同承擔(dān)上部地層荷載，圍巖尚可近似視為連續(xù)介質(zhì)；在離散階段，由于圍巖產(chǎn)生的松動(dòng)壓力，軟弱圍巖在自重作用下坍落，脫離原有地應(yīng)力背景，不再承受上部荷載。隧道開挖后圍巖出現(xiàn)塑性區(qū)，在無支護(hù)工況下，圍巖塑性變形逐步增大，圍巖經(jīng)歷從松弛到離散的過程，當(dāng)變形達(dá)到一定量時(shí)，產(chǎn)生松動(dòng)壓力，從而導(dǎo)致隧道圍巖坍塌。在有支護(hù)工況下，支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生抗力，承擔(dān)上部軟弱破碎圍巖以及塑性變形作用。由修正Fenner-Talobre公式可知，塑性區(qū)外徑與支護(hù)抗力Pi之間關(guān)系為[11-12]：

(1)

其中：Pi為支護(hù)結(jié)構(gòu)提供的支護(hù)抗力，kN；r為隧道洞室開挖半徑,m；R為塑性區(qū)外徑,m。

依據(jù)式(1)，由支護(hù)抗力Pi可以得到相應(yīng)的圍巖收斂值[13]，計(jì)算收斂值不僅可為隧道支護(hù)強(qiáng)度設(shè)計(jì)提供依據(jù)，還可為施工中隧道圍巖坍塌提供預(yù)警。

2.2 管棚受力分析

2.2.1 基本假定

管棚鋼管受力分析如圖2所示，沿鋼管縱向?qū)摴芊譃橐验_挖支護(hù)段(AB)、已開挖未支護(hù)段(BC)、掌子面前方土體松動(dòng)段(CD)和圍巖土體擾動(dòng)段(DE)。

圖2 管棚鋼管受力分析

根據(jù)管棚鋼管受力模型，基本計(jì)算假定如下：

(Ⅰ)假定管棚鋼管是作用在Winkler彈性地基上的梁，此時(shí)外荷載與位移之間的關(guān)系為：

p(x)=kω(x)，

(2)

其中：k為地基土體彈性參數(shù)；ω(x)為地基位移函數(shù)。

(Ⅱ)在開挖面鄰近區(qū)域，隧道頂部圍巖厚度H變化不大，可將管棚承受的上部荷載q(x)看作均布荷載，管棚鋼管上部荷載由Terzaghi公式[14]計(jì)算：

(3)

b1=b+htan (45°-φ/2)；

(4)

q(x)=Pδ，

(5)

其中：b為隧道開挖寬度的1/2，m；γ為圍巖重度,kN/m3；c為黏聚力,kPa；φ為摩擦角,(°)；K0為側(cè)壓力系數(shù)；q為地面荷載，kN；δ為管棚環(huán)向間距,m；H為隧道頂部圍巖厚度,m；h為開挖高度,m。

(Ⅲ)假設(shè)破裂面始于掌子面，側(cè)面巖石破裂面與掌子面之間的夾角為(45°-φ/2)，則CD段長度d=htan(45°-φ/2)。

2.2.2 力學(xué)模型的建立

根據(jù)以上假定，管棚鋼管一般設(shè)計(jì)長度為30～40 m，可將管棚鋼管視為Winkler長地基梁，管棚鋼管力學(xué)模型如圖3所示。

圖3 管棚鋼管力學(xué)模型

基于Winkler彈性地基梁理論，可得管棚撓曲微分方程為：

(6)

管棚鋼管各段撓曲微分方程由式(6)可得：

(7)

(8)

(9)

文獻(xiàn)[14]提出了基于Winkler彈性地基梁模型的淺埋隧道管棚鋼管受力微分方程求解方法，本文引用其微分求解過程，代入特定邊界條件，得到全部待定系數(shù)，代入管棚各段微分方程可得管棚各段撓度方程ωi(x)，根據(jù)以下公式可得管棚轉(zhuǎn)角θ和管棚鋼管彎矩M。

(10)

(11)

2.3 管棚加固機(jī)理

對(duì)于淺埋隧道，根據(jù)巖柱平衡拱理論，認(rèn)為隧道開挖后圍巖破壞在拱頂上方位置形成弧形平衡拱，平衡拱內(nèi)圍巖全部質(zhì)量為支護(hù)結(jié)構(gòu)所承受的荷載[15]。管棚支護(hù)剖面圖如圖4所示。上覆圍巖軟弱且破碎的隧道由于圍巖穩(wěn)定性差，隧道頂部承受較大壓應(yīng)力，因此在洞口施工時(shí)通常采用超前大管棚來提高隧道頂部圍巖強(qiáng)度，以提高圍巖自穩(wěn)能力。超前管棚施作后，在隧道縱向和橫向形成一個(gè)“簡支梁”和“承載拱”，具有較大剛度以抵抗軟弱圍巖過大變形。

圖4 管棚支護(hù)剖面圖

管棚超前支護(hù)在加固破碎圍巖時(shí)形成的“承載拱”，承受著拱頂圍巖傳來的荷載并將受到的壓力分散到鋼拱架和隧道前方未開挖土體上，減少了掌子面開挖時(shí)前方圍巖受到的壓力。管棚進(jìn)口由導(dǎo)向墻鋼拱架支撐，末端深入圍巖內(nèi)部，形成“簡支梁”結(jié)構(gòu)，支撐著上部軟弱破碎圍巖。

3 數(shù)值模擬

3.1 模型建立及邊界條件

運(yùn)用MIDAS GTS NX軟件，建立三維模型，模擬無超前支護(hù)和管棚超前支護(hù)兩種工況下小凈距隧道中隔壁法施工過程，先開挖右洞后開挖左洞。根據(jù)圣維南原理[16]，確定最終模型：橫向(X軸)150 m；豎向(Z軸)上邊界至地表，下邊界到隧道洞底以下40 m；隧道開挖縱深(Y軸)40 m。圍巖及注漿加固區(qū)通過三維實(shí)體單元進(jìn)行模擬，采用莫爾-庫侖本構(gòu)模型，圍巖應(yīng)力僅考慮自重應(yīng)力[17]；初期支護(hù)考慮噴射混凝土和鋼拱架的組合作用；建模時(shí)考慮最不利因素，不對(duì)二次襯砌進(jìn)行模擬，隧道三維模型如圖5所示。

圖5 隧道三維模型

3.2 模型參數(shù)選取

初期支護(hù)不對(duì)鋼拱架進(jìn)行模擬，考慮將其彈性模量折算到噴射混凝土上，初期支護(hù)等效彈性模量由式(12)確定[18]：

(12)

其中：E為初期支護(hù)等效彈性模量，MPa；E0為噴混彈性模量，MPa；Sg為鋼拱架截面積，m2；Eg為鋼拱架彈模，MPa；Sc為噴射混凝土截面積，m2。

通常情況管棚采用單排管注漿(見圖6)，管棚注漿加固圈厚度D由式(13)確定[19]：

圖6 單排管注漿圖

(13)

其中：D為管棚加固圈厚度，m；R為水泥漿擴(kuò)散半徑，m；s為相鄰兩注漿孔間距，m。

參照《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》[20]中圍巖與土層參數(shù)以及上述公式的計(jì)算結(jié)果，所得隧道圍巖及支護(hù)結(jié)構(gòu)各項(xiàng)參數(shù)見表1。

表1 隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)各項(xiàng)參數(shù)

4 數(shù)值模擬結(jié)果分析

4.1 管棚受力分析

通過對(duì)該淺埋隧道管棚超前支護(hù)進(jìn)行模擬，得到在不同開挖步序下管棚的受力狀態(tài)。圖7是管棚在不同開挖階段的彎矩M特征云圖。

(a) 第1步開挖

通過分析管棚彎矩分布(見圖7)可知：隨著掌子面向前開挖，管棚彎矩最大值出現(xiàn)在掌子面處(見圖7a)，待隧道開挖支護(hù)穩(wěn)定后(見圖7b)，管棚彎矩很小且分布相對(duì)均勻。這是由于在隧道開挖過程中，開挖面前方土體卸荷產(chǎn)生松動(dòng)區(qū)域，使得該位置管棚承受的垂直荷載增大，產(chǎn)生較大彎矩；在鄰近掌子面處，管棚起到臨時(shí)簡支梁作用，在遠(yuǎn)離開挖面處這種梁效應(yīng)消失，轉(zhuǎn)而處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)；隧道開挖支護(hù)完成后，管棚將承受的上覆荷載均勻地分散到支護(hù)結(jié)構(gòu)上，與支護(hù)結(jié)構(gòu)共同承擔(dān)上部軟弱破碎圍巖，此時(shí)管棚受力小且較為均勻，這表明管棚超前支護(hù)對(duì)隧道洞口圍巖起到了穩(wěn)定作用。

4.2 圍巖位移分析

隧道開挖支護(hù)完成后管棚超前支護(hù)工況下圍巖豎向位移云圖如圖8所示。由圖8可知：兩種工況下隧道圍巖豎向位移變形規(guī)律基本相同，整體向斜下方偏移。由于該隧道下穿淺埋段且地形偏壓導(dǎo)致圍巖兩側(cè)受力不均勻，深埋側(cè)位移遠(yuǎn)大于淺埋側(cè)，施工時(shí)應(yīng)加強(qiáng)深埋側(cè)沉降變形控制。

圖8 管棚超前支護(hù)工況下圍巖豎向位移云圖

通過對(duì)無超前支護(hù)和管棚超前支護(hù)兩種工況下的拱頂沉降數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，得到拱頂沉降變化曲線，如圖9所示。由圖9可知：管棚超前支護(hù)對(duì)抑制拱頂沉降起到重要作用，無超前支護(hù)累計(jì)拱頂沉降左洞為4.35 mm、右洞為9.88 mm，管棚超前支護(hù)工況下累計(jì)拱頂沉降左洞為2.93 mm、右洞為7.10 mm。對(duì)比兩種工況下的最大拱頂沉降可知：管棚超前支護(hù)對(duì)左、右洞拱頂沉降的降幅分別達(dá)32.64%和28.14%。由現(xiàn)場監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可知：隧道開挖支護(hù)穩(wěn)定后左洞拱頂沉降為3.55 mm，右洞拱頂沉降為7.67 mm，現(xiàn)場監(jiān)測(cè)與理論計(jì)算數(shù)據(jù)吻合度良好，表明理論計(jì)算結(jié)果具有一定的可靠性。

(a) 左洞拱頂沉降

4.3 襯砌應(yīng)力分析

無超前支護(hù)工況下最大主應(yīng)力和最小主應(yīng)力云圖如圖10所示。由圖10可知：由于隧道開挖使得圍巖應(yīng)力釋放，上部圍巖壓力由支護(hù)結(jié)構(gòu)承擔(dān)，圍巖應(yīng)力重新分布，襯砌結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中現(xiàn)象主要出現(xiàn)在拱腰、拱腳和隧道仰拱處。管棚超前支護(hù)工況下最大主應(yīng)力和最小主應(yīng)力云圖如圖11所示，相較無超前支護(hù)，應(yīng)力集中現(xiàn)象有所減弱，且拱頂部位應(yīng)力分布較為均勻。由圖10和圖11可知：在地形偏壓作用下，右洞上方承受較大荷載，襯砌應(yīng)力均大于左洞。隧道采用管棚注漿預(yù)加固隧道上方軟弱破碎圍巖形成“承載拱”，這個(gè)結(jié)構(gòu)將上部傳來的荷載均勻地分散到支護(hù)結(jié)構(gòu)上，使得拱頂位置受力更加均勻。

(a) 最大主應(yīng)力

(a) 最大主應(yīng)力

隧道拱腰和拱腳部位主應(yīng)力如表2所示。由表2可知：采用管棚預(yù)注漿超前支護(hù)，拱腰和拱腳處應(yīng)力值較無超前支護(hù)工況下有所減小，拱腰處最大主應(yīng)力和最小主應(yīng)力分別減少15.66%和17.75%，拱腳處最大主應(yīng)力和最小主應(yīng)力分別減少12.18%和23.40%。由《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》[20]可知：C25噴射混凝土設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度值為12.5×103kPa，應(yīng)力值均未超過規(guī)范設(shè)計(jì)值，初期支護(hù)處于安全狀態(tài)。

表2 關(guān)鍵部位主應(yīng)力 ×103 kPa

4.4 圍巖塑性區(qū)分析

無超前支護(hù)和管棚預(yù)注漿超前支護(hù)兩種工況下的圍巖塑性區(qū)應(yīng)變?cè)茍D如圖12所示。由圖12可知：由于地形偏壓，隧道開挖后塑性區(qū)產(chǎn)生非對(duì)稱擴(kuò)展，右洞塑性發(fā)展程度明顯較左洞大，兩種工況下隧道圍巖塑性區(qū)主要集中在深埋側(cè)邊墻兩側(cè)拱腰和拱腳處以及淺埋側(cè)邊墻右側(cè)拱腳處，隧道施工時(shí)應(yīng)采用鎖腳錨桿對(duì)這些部位進(jìn)行加固并重點(diǎn)監(jiān)測(cè)。對(duì)比兩種工況洞口相同位置，可以看到采用管棚預(yù)注漿超前支護(hù)后塑性區(qū)較無超前支護(hù)有所減小。這是由于隧道開挖后應(yīng)力得以釋放，在加有注漿加固圈后，部分圍巖壓力由加固圈承擔(dān)，增強(qiáng)了圍巖的自穩(wěn)能力。

(a) 無超前支護(hù)

從數(shù)值模擬結(jié)果分析管棚超前支護(hù)的加固作用，無超前支護(hù)工況下最大塑性應(yīng)變值為3.63×10-3，管棚超前支護(hù)最大塑性應(yīng)變值為2.44×10-3，相比無超前支護(hù)減小32.78%。綜上所述，可以驗(yàn)證管棚支護(hù)在隧道開挖前已經(jīng)對(duì)掌子面上部軟弱破碎圍巖進(jìn)行了固結(jié)加固，可使上部荷載均勻分散到鋼拱架和初期支護(hù)上，表明管棚預(yù)注漿法對(duì)于增強(qiáng)圍巖穩(wěn)定性以及限制圍巖塑性區(qū)發(fā)展起到了重要作用。

5 管棚超前支護(hù)施工控制技術(shù)

5.1 管棚施工

管棚采用Φ108×6 mm熱軋無縫鋼管或熱軋無縫鋼花管，并采用Φ114×6 mm鋼管絲扣進(jìn)行連接；隧道左線進(jìn)口管棚長30 m，右線進(jìn)口管棚長40 m，環(huán)向間距40 cm，外插角1°～3°，與線路中線平行。管棚施工過程中，為了控制管棚打設(shè)方向，應(yīng)采用測(cè)斜儀進(jìn)行校準(zhǔn)，且應(yīng)按照管棚設(shè)計(jì)位置施工；鉆孔時(shí)為使鉆機(jī)平穩(wěn)靈活，能在水平方向360°范圍內(nèi)作業(yè)，應(yīng)按照鉆孔深度及孔徑要求選用鉆機(jī)并安設(shè)導(dǎo)向架。為保障隧道圍巖穩(wěn)定，在管棚注漿前應(yīng)在開挖面噴一層10～20 cm厚素混凝土作為止?jié){墻。管棚接頭若在同一橫斷面，在隧道開挖后易發(fā)生折斷，應(yīng)將同一橫斷面鋼管接頭數(shù)控制在50%以內(nèi)，相鄰接頭錯(cuò)開間距1 m以上，按照奇數(shù)孔第1節(jié)長3 m，偶數(shù)孔第1節(jié)長6 m，以后每節(jié)長6 m的方法將接頭錯(cuò)開。

5.2 施工效果

布盂隧道采用管棚超前支護(hù)，順利完成進(jìn)口淺埋偏壓小凈距段施工。管棚施工過程中注漿填充情況良好，涌水量小于0.4 L/min，砂漿在圍巖縫隙中擴(kuò)散，對(duì)軟弱破碎圍巖起到了固結(jié)作用，很好地增強(qiáng)了圍巖穩(wěn)定性。該項(xiàng)目采用管棚超前支護(hù)并配合中隔壁開挖方法，減少了掌子面開挖時(shí)前方圍巖受到的壓力，一定程度上避免了由于支護(hù)強(qiáng)度不夠或支護(hù)不及時(shí)導(dǎo)致的安全事故，確保了隧道安全快速施工，管棚超前支護(hù)效果圖如圖13所示。

圖13 管棚超前支護(hù)效果圖

6 結(jié)論

(1)隨著掌子面不斷推進(jìn)，管棚在開挖面附近受力變形較大，在開挖支護(hù)完成后，管棚受力較小且較為均勻，對(duì)隧道圍巖起到穩(wěn)定作用。

(2)管棚超前支護(hù)能夠有效控制隧道圍巖拱頂沉降，相較于無超前支護(hù)，左、右洞拱頂沉降減少了32.64%和28.14%。

(3)軟弱圍巖小凈距隧道開挖支護(hù)完成后，襯砌應(yīng)力集中主要出現(xiàn)在拱腰和拱腳處，采用管棚超前支護(hù)后襯砌結(jié)構(gòu)拱腰處最大主應(yīng)力和最小主應(yīng)力分別減少了15.66%和17.75%，拱腳處最大主應(yīng)力和最小主應(yīng)力分別減少了12.18%和23.40%。

(4)圍巖塑性區(qū)主要集中在深埋側(cè)邊墻兩側(cè)拱腰和拱腳處以及淺埋側(cè)邊墻右側(cè)拱腳處，無超前支護(hù)工況下隧道圍巖最大塑性應(yīng)變?yōu)?.63×10-3，管棚超前支護(hù)工況下隧道圍巖最大塑性應(yīng)變?yōu)?.44×10-3，減少了32.78%。

(5)采用管棚超前支護(hù)有利于增強(qiáng)圍巖穩(wěn)定性、改善支護(hù)結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)以及限制圍巖塑性區(qū)發(fā)展，可為類似軟弱圍巖小凈距隧道施工提供一定借鑒與參考。管棚施工過程中注漿填充情況良好，漿液擴(kuò)散狀況良好，對(duì)軟弱破碎圍巖起到固結(jié)作用。