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1、超大断面多孔隧道群体施工工序模拟分析苏江川唐颖缪圆冰（福建省交通规划设计院，福州350004）摘S福州长乐国际机场高速公路二期金鸡山隧道、罗汉山隧道设计为双向八车道连拱隧道，两隧道左安两侧各设有三环路辅道隧道（单洞三车道），与高速公路的金鸡山、罗汉山连拱隧道形成了“小间距+连拱+小间距”的多孔隧道群体。文章采用数值模拟方法，分析采用不同施工工序施工时,隧道结构内力、塑性屈眼区尊不同变化规律，选取较为合理施工工序,以保证隧道施工安全。关键词超大断面多孔隧道近接施工施工工序1工程概况金鸡山、罗汉山隧道考虑到与福州市三环路共线的要求及规划红线的
2、制约，设计为2x4车道双洞连拱隧道,单洞净跨度为18.15m,毛洞总跨度达41.36m,其中金鸡山隧道最大覆盖层厚度约50m,隧道长度为300m；罗汉山隧道最大覆盖层厚度约32隧道长度为220两隧道左右两侧各设有三环路辅道隧道（单洞三车道），与髙速公路的金鸡山、罗汉山连拱隧道形成了小间距+连拱+小间距的群体隧道（图1）。这将使隧道结构受力变得更为复杂，不同隧道在近接施工过程中的相互影响、相互作用将变得更为突岀。因此，在如此条件下修建的超大断面隧道群体，在国内尚属首例，对设计与施工都是一个严峻的考验。955151039.92K72・I咖.9
3、t1啊9I轲道隧道!/T%!i辅道隧道笹阳速公路隧道10265图1金鸡山、罗汉山隧道群体布置形式（单位：cm）2计算情况2.1计算断面及计算参数选取为了使计算结果不失一般性，选取金鸡山隧道V级围岩断面（K22+423）进行计算分析。根据现场勘探资料•在本次计算断面选取范围内，地层表层为砂土状、碎块状强风化花岗岩，其下为弱风化花岗斑岩、微风化花岗岩。根据《JTGD70・256・-20W公路隧道设计规范》，结合现场勘察资料所确定的物理力学参数综合考虑，计算物理力学参数见表1。2.2计算模型计算软件采用同济曙光，计算模式采用“地层・结构”模式，
4、本构考虑为二维弹塑性本构关系，计算考虑以承受自重应力场为主，图2是计算采用模型。«1计算物理力学参数项目容重y/(Wn?)弹模E/GPa泊松比4内聚力C/MPa内摩擦角卩/（。）砂土状、碎块状强风化花岗岩200.150.380.1523.5弱风化花岗斑岩250.350.320.731.4微风化花岗岩251.50.24.550喷射混凝土22230.2组合锚杆78.5210砂浆锚杆7&5210中墙2529.50.2计算选取范围为:左、右边界自取为80m,底部自仰拱底下取为40m,拱顶上部考虑全部荷载，取为34恥计算边界条件选取为:在模型左、
5、右边界施加水平X方向约束，在底面施加垂直Y方向约束，上方为自由边界。2.3施工工序模拟说明本次计算目的是从宏观整体上考察对比不同施工工序对隧道结构受力影响。因此，从受力不利角度出发考虑,施工工法采用全断面开挖进行模拟分析。计算考虑毛洞与初期支护各承担50%围岩压力。图2计算模型在计算分析时，考虑两种不同工况与无辅道（即只有主线连拱隧道）施工时进行对比分析，两种工况具体施工王序为：工况一:辅道左洞开挖、支护T辅道右洞开挖、支护T主线隧道中导洞开挖、支护一主线隧道左洞开挖、支护T主线隧道右洞开挖、支护一模拟完毕；工况二:主线隧道中导洞开挖、支
6、护-主线隧道左洞开挖、支护-主线隧道右洞开挖、支护T辅道左洞开挖、支护-辅道右洞开挖、支护-模拟完毕。3计算结果分析根据计算结果，主要对支护结构内力、洞周围岩蹩性屈服区等变化规律进行分析，并把考察重点放在隧道拱腰、边墙、仰拱等受力不利的关键部位。3.1主线隧道支护内力分析从施工工序上来看，不管是采用工况一或者工况二,由于辅道与主隧道两者之间净距小，在施工过程中属于“近接”施工,两者之间将不可避免的产生相互影响。因此，将着重对“工况一”、“工况二”在施工过程中,“后续”隧道修建前后对“已建”隧道结构受力影响（表2,表3,图3）・以及周边围
7、岩塑性屈服区的变化规律进行重点分析。表2不同工况下主履道左洞内力比较轴力/kN说明左拱腰左边墙右拱腰仰拱工况一3555353936421398无辅道3327323730741288工况二3602367034001495弯矩/kN•m说明左拱餵左边墙右拱腰仰拱工况一7.9-33.6137.887.1无辅道7.5-31.498」77.4工况二7.1-35.4103.489.5从上面计算结果可以看岀：（1）同无辅道隧道时比较，对于主隧道左洞：当釆用工况一进行施工时，左拱腰轴力增大了6.8%，左边墙釉力增大了9.3%,右拱腹轴力增大了18.5%,
8、仰拱轴力増大了8.5%。表3不同工况下主陡道右洞内力比较轴力/kN说明左拱腰右边墙右拱腰仰拱工况一2480285628101266无辅道2347258825901112工况二286136143
