张 兵，孙娟娟

(湖北省水利水电规划勘测设计院，湖北 武汉 430064)

1 工程背景

某长距离输水工程全长91.3 km，由取水头部、输水隧洞、输水管道、配水站及分支管线等分项工程组成。其中，输水隧洞的长度为41.5 km，输水管道长49.8 km。该工程输水隧洞二标全长18.82 km，地质条件十分复杂，岩溶和裂隙发育，不利于隧洞开挖施工的顺利进行。特别是桩号11+104—19+332洞段，为了避开SK03断层，需要下穿泥岩夹泥质粉砂岩地层。根据前期的地质调查结果，该段围岩岩体主要是Ⅳ类，个别部位为Ⅴ类。由于围岩的整体性差，强度低，如果开挖施工中采用传统钢拱架进行支护，拱脚部位的约束力明显不足，如果在围岩应力的作用下造成该部位的位移量偏大，就会对支护结构的整体安全造成不利影响[1- 6]。针对上述问题，拟采用加长钢拱架设计，以弥补拱脚部位约束力不足的问题。此次研究从上述思路出发，通过现场试验，对设计思路的合理性和有效性进行验证分析，以期为相关工程建设提供必要的支持。

2 设计原理与方案

为了提高钢拱架拱脚部位的约束力，在传统钢拱架设计思路的基础上，将钢拱架的拱脚加长，其具体的设计方案如下：

根据背景工程开挖洞径和围岩特点，在原有的I16钢拱架结构设计的基础上，将钢拱架拱脚部位加长10cm，形成加长钢拱架设计；为了进一步提高钢拱架拱脚部位的支撑作用，预制0.3m×0.2m×0.15m的C25混凝土块；在隧洞开挖进尺达到一榀钢拱架时，在钢拱架的拱脚支撑部位开挖与混凝土块相适合的凹型坑，然后将预制混凝土块放进凹型坑；……