大跨度浅埋连拱隧道施工与洞顶高压电塔相互影响分析

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1、文章编号：０４５１－０７１２（２０１４）０８－０２７８－０４中图分类号：Ｕ４５５．４文献标识码：Ａ大跨度浅埋连拱隧道施工与洞顶高压电塔相互影响分析金建伟（华杰工程咨询有限公司北京市１０００２９）摘要：广珠西线三期工程深湾隧道为三车道大跨度连拱隧道，进口浅埋段下穿高压电塔，施工风险较大，需进行特殊设计和施工。利用Ｍｉｄａｓ／ＧＴＳ有限元程序建立地层－隧道－电塔桩基的模型，对深湾隧道下穿电塔施工全过程进行三维数值模拟，分析了电塔与隧道相互之间的影响。结合现场监测数据与数值模拟结果，对加固和施工方案实施效果进行了评价，可为类似工程提供参考。关键词：大跨度隧道；浅埋隧道；高压电塔；数值

2、分析；沉降值由于地形条件和走廊带条件限制，公路、铁路隧道与高压输电线路往往存在相交或平行，因此隧道上方或者临近隧道上方碰到高压电塔的情况时常出现。目前隧道施工对周边建筑物影响的研究多侧重于隧道施工引起地层及地表位移对房屋、桥梁桩基等的影响，而对于高压电塔这种高耸空间结构研究较少。隧道下穿施工时容易造成电塔塔基不均匀沉降，而电塔结构基础独立，对倾斜度敏感，需要严格控制基础的不均匀沉降。一旦发生电塔倒塌的事故，其造成的经济损失和社会影响巨大。因此制定可靠的方案以避免对电塔等高耸建筑结构的影响，是需要我们在隧道施工中引起足够重视的。根据深湾隧道下穿高压电塔桩基段工程背景，本文通过Ｍｉ

3、ｄａｓ／ＧＴＳ有限元程序建立地层－隧道－电塔桩基的模型，对施工全过程进行三维数值模拟，分析电塔与隧道相互之间的影响，得出深湾隧道施工对洞顶电塔相互影响的特征。通过现场监测数据与数值模拟结果的印证，对加固和施工方案及实施效果进行评价。１工程概况广珠西线高速公路三期工程的深湾隧道为双向六车道连拱式隧道，位于中山市板芙镇深湾村，线路大致呈北－南走向，洞身横穿一座低丘，山顶最大高程约９０ｍ，隧道的最大埋深约６５ｍ，隧道的起讫桩号为Ｋ８５＋１５４～Ｋ８５＋４６３，全长３０９ｍ，属于浅埋式短隧道。深湾隧道设计建筑限界宽１４．５０ｍ，高５．００ｍ。Ⅴ级围岩地段隧道毛洞开挖跨度达３５．１ｍ，

4、为特大跨度隧道。根据隧道地勘报告及中导洞开挖揭示，深湾隧道Ｋ８５＋１８５～Ｋ８５＋２４５段围岩属前寒武系强风化粉砂岩，岩围岩波速１３１０～１６７０ｍ／ｓ，［ＢＱ］＜２５０，结构松散，稳定性差，开挖时顶部及侧壁均不稳定，易出现地表下沉或坍塌。地下水含量较少，雨季会出现涌水现象。隧道围岩级别划分为Ⅴ级。环板芙高压电塔是１１０ｋＶ，塔架高约２７ｍ，根开５．５８ｍ，位于深湾隧道Ｋ８５＋２１５处。如图１、图２所示。电塔基础平面位置距隧道测设线最近距离为１０．５９ｍ，即位于左洞拱腰上方，电塔基础为人工挖孔桩，桩长１０ｍ，电塔桩基底距左洞拱顶１０．６ｍ。２电塔加固方案考虑到电塔拆迁难度大、费

5、用高、周期长，经过专家会论证，拟采取不拆迁电塔，以洞内加强为主，地表加固为辅的方案：电塔基础周围设置截水沟，塔基周围地表浇筑Ｃ２０混凝土封闭加固地表，避免雨水从地表裂缝下渗，洞内采用加强隧道支护参数、优化隧道施工技术的方案下穿电塔，并加强监控量测。收稿日期：２０１４－０６－２６图１电塔与隧道位置关系平面示意２．１隧道支护参数通过隧道结构设计验算及工程类比，在深湾隧道Ｋ８５＋１８５～Ｋ８５＋２４５段，即电塔桩基前后３０ｍ范围内，采用加强的ＳＬ－Ⅴｑ型衬砌，ＳＬ－Ⅴｑ型支护参数见图３。单位：ｍ图２电塔与隧道位置关系立面示意单位：ｃｍ图３ＳＬ－Ⅴｑ隧道衬砌断面深湾隧道Ｋ８５＋１８５

6、～Ｋ８５＋２４５段的辅助施工措施主要采用４２×４双层注浆小导管的超前支护。内外层小导管环向间距分别为３０ｃｍ和８０ｃｍ，注纯水泥浆（ｗ／ｃ＝１．０），注浆压力０．５～１．０ＭＰａ。２．２隧道施工方案深湾隧道电塔段地层岩性为第四系残坡积层、全风化粉砂岩、强风化粉砂岩及中风化粉砂岩，岩质较软，岩体破碎，隧道围岩级别划分为Ⅴ级。连拱隧道施工采用三导洞法施工。中导洞及侧导洞的临时支护系统锚杆为２２药卷锚杆，锚杆长２００ｃｍ；钢筋网采用单层６．５钢筋网，网格间距２５ｃｍ×２５ｃｍ；工字钢钢架采用Ｉ１８型工字钢，钢架纵向间距５０ｃｍ；喷射混凝土采用Ｃ２０早强混凝土，厚２２ｃｍ。严格

7、控制开挖进尺，侧导和主洞均按照０．５ｍ进尺开挖。严格控制相邻洞室开挖时的步序，减少相互影响。２．３监控量测方案掌握电塔基础变形沉降、电塔倾斜度状况，以及隧道衬砌受力和围岩变形状况等，为加固方案的实施提供支持，在深湾隧道下穿高压电塔段制定了有针对性的监控量测方案。电塔塔基的４个塔脚处，各设置１个电塔沉降监控量测点；在Ｋ８５＋２１５处沿隧道横断面方向布设４个地表沉降监测点。在洞身开挖过程中，洞内监控量测按１个／５ｍ断面布设，监控量测洞内隧道拱顶下沉及水平收敛。施工期间１～２次／ｄ观测各点的沉降值