卡邁爾隧道位于以色列海法市，設(shè)計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1650米，西隧道長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)片組成支護體系，不設(shè)二次襯砌，隧道由歐洲知名設(shè)計公司德國WBI公司設(shè)計。合同工期26個月，合同總價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7820米，占隧道全長的82%，巖體質(zhì)地堅硬密實，穩(wěn)定性較好；火山凝灰?guī)r段全長1680米，占隧道全長的18%。
凝灰?guī)r是火山凝灰?guī)r簡稱，是火山噴出下落地表的火山灰，是一種壓實固結(jié)的火山碎屑巖，在顏色和形態(tài)上有點像混凝土。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，暴露后極易風化，遇水強度損失較快。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)計施工及變形監(jiān)測方法。
凝灰?guī)r支護設(shè)計。因凝灰?guī)r強度較低，開挖后極易產(chǎn)生較大變形，凝灰?guī)r地段隧道徑向設(shè)計預留變形量為40~80厘米不等。考慮凝灰?guī)r地段開挖后變形量大，對噴錨支護會產(chǎn)生較大破壞，因此該段設(shè)計采用柔性支護。所謂柔性支護主要核心理念為開挖后先對圍巖進行環(huán)向分段支護，預留環(huán)向變形槽，允許圍巖進行變形，待圍巖內(nèi)部應力釋放基本結(jié)束、變形趨于穩(wěn)定時，再封閉變形槽并噴射最后一層混凝土，形成整個支護體系。
柔性支護設(shè)計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段支護施工。凝灰?guī)r段柔性支護設(shè)計的施工方法主要采用各種大型機械設(shè)備施工，設(shè)備投入較大，且實際支護形式根據(jù)開挖后的圍巖狀況確定，因此投入幾千萬的大型設(shè)備很可能會導致僅僅施工幾十米的隧道長度，給企業(yè)利益造成巨大損失。
因此我們聘請鐵四院隧道設(shè)計專家對原設(shè)計進行優(yōu)化，以適應我國隧道施工工藝及減少大型設(shè)備投入。通過現(xiàn)場施工驗證，以上優(yōu)化設(shè)計適于凝灰?guī)r段開挖支護施工，比原設(shè)計提前5.5個月，節(jié)約約2800萬元的大型設(shè)備投入，并且安全地通過了840米長的凝灰?guī)r段施工。
柔性支護變形監(jiān)測
監(jiān)測儀器。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方法之外，還采用了巖體多點位移計、混凝土應力計及錨索測力計等監(jiān)測設(shè)備。
巖體多點位移計沿隧道徑向埋設(shè)，主要測量隧道輪廓線周圍不同深度部位的巖體位移�；炷翍τ嬙趪娚浠炷燎肮潭ㄔ诟駯殴凹芎弯摻罹W(wǎng)片上，用于監(jiān)控噴射混凝土的受力狀態(tài)。錨索測力計安裝于錨桿墊板與螺母中間，用于監(jiān)測圍巖變形時的錨桿受力狀態(tài)。
測點布置。圍巖多桿變形儀沿隧道縱向每300米安裝一組，兩相鄰隧道對稱埋設(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。錨索測力計及混凝土應力計沿隧道縱向每30米安裝一個斷面，每斷面沿隧道環(huán)向各安裝7個測點，兩相鄰隧道間隔布置。
監(jiān)測頻率。在監(jiān)測斷面距掌子面30米范圍內(nèi)，圍巖變形、混凝土應力及錨桿應力每天各監(jiān)測兩次，30~100米范圍內(nèi)，每天監(jiān)測一次，100~150米范圍每周監(jiān)測一次
