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1、大跨度黄土隧道施工方法对比研究和数值模拟摘要：以神府高速墩梁大跨度黄土隧道工程为依托，总结了三台阶七步开挖法和双侧壁导坑法的施工工序，并结合有限元数值模拟分析，对两种方法进行研究。结果表明：双侧壁导坑法可有效控制围岩变形和沉降，但工序繁杂,施工进度慢；三台阶七步开挖法可有效提高施工效率，加快施工进度，但不能有效控制沉降。关键词：黄土隧道；数值模拟；沉降；变形中图分类号：U455.4文献标志码：B0引言随着公路建设的飞速发展，在路线车道数的选择中，以多车道代替双车道对于缓解交通压力更为有利，于是出现了很多大跨度隧道［15］。相对于普通隧道的施工方法来说，大跨度隧道的施工因其断面大、跨度大、扁平率
2、更小，所以隧道的受力更为复杂。目前，随着大跨度隧道逐渐增多［67］,对大跨度隧道施工方法的研究受到了业界人士的关注。主要的施工方法有两种，即三台阶七步开挖法和双侧壁导坑法，而对于这两种方法的特点与适用性的研究相对较少。为此，本文以神府高速墩梁大跨度黄土隧道工程为依托，对大跨度黄土隧道的两种施工方法进行对比研究，以确定哪种方法最优。1工程概况墩梁隧道衬砌断面内轮廓采用三心圆方案。上行线起止桩号为RK25+705〜RK27+120,全长1415m；下行线起止桩号为RK25+705〜RK27+120,全长1328m,总计全长2743mo整个隧道均为V级围岩，隧道支护体系结构均为复合式衬砌,二次衬砌拱
3、部厚度为06mo深埋段开挖高度为1216m,宽度为1726m,面积为1652m2。浅埋段开挖高度为1219m,宽度为1731m,面积为1704m2。设计时速为80km・h-1,建筑限界有效净宽为1425m,净高为52mo2施工方法对比分析2.1三台阶七步开挖法三台阶七步开挖法的施工步骤如图1所示，具体如下。(1)上部弧形导坑开挖。环形开挖上部弧形导坑应在拱部超前支护后进行，预留核心土宽度宜为隧道开挖宽度的1/3〜1/2,核心土长度宜为3〜5m。根据初期支护钢架间距来确定开挖循环进尺，应控制在15m以内，上台阶开挖矢跨比应大于03,开挖后立即初喷3〜5cm混凝土，并及时进行喷、网系统支护，架设钢
4、架，在钢架拱脚以上60cm高度处，按下倾角60°紧贴钢架两侧边沿打设锁脚锚杆，钢架与锁脚锚杆牢固焊接，最后复喷混凝土至设计厚度。(1)左、右侧中台阶开挖。根据初期支护钢架间距来确定开挖循环进尺，应控制在15ni以内，左、右台阶错开2〜3m,开挖高度一般为3〜35mo（3）左、右侧下台阶开挖。左、右侧下台阶开挖工序与左、右侧中台阶开挖工序一致。（4）上、中、下台阶预留核心土开挖。各台阶分别开挖预留的核心土，开挖进尺应与各台阶循环进尺一致。（5）隧底开挖。每循环开挖长度宜为2〜3m,开挖后及时施作仰拱初期支护，完成隧底开挖、支护循环后，及时分段施作长度为4〜6m的仰拱。2.2双侧壁导坑法双侧壁导坑
5、法的施工步骤如图2所示，具体如下。（1）左导洞（先行导洞）上台阶开挖。采用正台阶法开挖，每次开挖进尺0.5-0.75m,开挖后立即初喷3-5cm混凝土，及时架设钢筋网和型钢拱架，及时安设边墙锚杆和锁脚锚杆，随后喷射混凝土至设计厚度，以便形成较为稳定的支护体系。（2）左导洞下台阶开挖。导洞下半断面与上半断面前后错进15〜20m,开挖左导洞下台阶的临时支撑和左边墙（临时支撑比左边墙晚进一棉拱架），每次进尺1.0-1.5m,这样可以避免同一断面的开挖面同时暴露。（3）右导洞上台阶开挖。采用正台阶法开挖，开挖完成后的施工工序与左导洞上台阶开挖工序一致。(4)右导洞下台阶开挖。分别开挖右导洞下台阶的临时
6、支撑和右边墙(临时支撑比右边墙晚进一棍拱架)，每次an进尺l・0〜l・5in,这样可以避免同一断面的开挖面同时暴露。(5)主导洞上台阶开挖。主导洞拱部开挖前先测量画出开挖轮廓线，延开挖轮廓线打设超前小导管注浆加固，开挖后钢筋网和型钢拱架及时架设，边墙锚杆和锁脚锚杆及时安设，随后喷射混凝土至设计厚度，以便形成较为稳定的支护体系。(6)主导洞下台阶及仰拱开挖。开挖后型钢拱架及时架设，随后初喷混凝土至设计厚度，以便形成较为稳定的支护体系。2.3两种工法对比分析(1)在资源配置相同的情况下，三台阶七步开挖法施工每循环进行两棉，一棉0.75m,26h可以完成两个循环,每月最高进度指标为80m,平均每月进
7、度为76m；双侧壁导坑法施工每循环0.6m,每天可完成2个循环，每月最髙进度指标为42m,平均每月进度为36mo(2)与双侧壁导坑法相比，三台阶七步流水法开挖施工技术可节省大量临时钢架施工支护费用，减少了投资。(3)根据现场实测数据，墩梁隧道在围岩级别相同的条件下，采用三台阶七步开挖法开挖拱部下沉值为90〜120mm,而采用双侧壁导坑法施工拱部下沉值仅为30〜50mmo3数值模拟及分析根据墩梁隧道
