新意法在浏阳河隧道施工中的应用

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1、公路隧道2010年第1期(总第69期)新意法在浏阳河隧道施工中的应用旷文涛漆泰岳周捷李斌(西南交通大学土木工程学院成都610031)摘要新意法是一种能有效控制浅埋大断面隧道核心土变形的设计、施_丁指导方法；根据自主创新研究开发的浅埋大断面隧道全断面预加固工法，选取武广客运专线浏阳河隧道施工参数，然后进行数值模拟、模型试验、现场监控量测反分析，验证隧道施T稳定性。关键词新意法数值模拟模型试验监控量测用I20a钢架，纵向问距0．5m；为了防止洞周围岩松1引言动破坏，环向打设径向锚杆，锚杆长度4m，间距1_0新意法L1](NITM)又称为岩土控制变形分析×1．0m(环×纵)。(

2、ADEC0一RS)施工工法，该工法是通过对隧道工(2)施作二衬(拱底0．8m，拱顶0．6m)。作面超前核心围岩的勘察、量测，预报围岩的应力一(3)掌子面超前加固密度为每12m。1根、加固应变形态，并将围岩划分为A，B，C3种类型，据此长度取为18m(GFRP)锚杆。以信息化设计支护措施，确保隧道安全穿越复杂地(4)在施工允许的情况下，开挖进尺应尽可能的层和实现全断面开挖的一种设计、施工指导方法。大，选为1．8m。武广客运专线浏阳河隧道毛洞的最大尺寸为：(5)施设大小管棚。宽×高一13．48×15m，为浅埋大断面隧道，在整个工程中占有重要的地位，这就要求必须对其施丁参数作合

3、理选取。我国现阶段的大断面隧道建设，既无成熟的教程可执行，又无标准的规范可参照，积累的施工实践经验又不多，因而自主创新研究开发适应我国国情的浅埋大断面隧道全断面预加固工法保证施工稳定性，具有重大的工程实际意义。针对影响浅埋大断面隧道的多个施工参数，作者做了新意法在浅埋大断面隧道施工中的应用研究，基于正交试验原理[引，共计算了42种工况，得到各级围岩(按照铁路隧道围岩分级)下的浅埋大断面隧道最优施工参数建议值(表1)，为浅埋大断面隧图1数值模拟模型道施工提供参考。2．2验证计算浏阳河隧道过河段施工时，根据表1选取施工土体参数根据勘察报告中的数据选取，材料为参数，动态数值模拟

4、浏阳河隧道施工过程，然后通过弹塑性模型，采用DP屈服准则。运用大型岩土分相似材料模型试验验证，最后把选定的施工参数用析软件FIAC3D进行分析。模型[3]宽度100m，上于指导浏阳河隧道施工，取得了成功。成为新意法至地表，下部取17．42m，模型高度50．15m，纵向取在中国的首次成功应用。36m。即宽×高×深一X×ZXY一100m×50．15m×36m，单元网格数为49920个，节点数为537412数值模拟个，模型如图1所示。2．1施工参数选取数值模拟时，采用相应的实体单元对初期支护、选取浏阳河隧道施工参数如下：二衬进行模拟，采用Cable单元模拟系统锚杆、超前(1)初

5、期支护参数：喷射25cm混凝土；全环采玻璃锚杆，通过提高围岩参数模拟大小管棚的作用。·18·旷文涛等新意法在浏阳河隧道施工中的应用同时模拟了整个动态开挖过程。验证计算结果：掌子面最大纵向位移24．92mm，拱顶最大位移31．55mm。3模型试验3．1试验思路通过模型试验，研究隧道围岩受力变形规律，验证隧道施工的稳定性。在试验开挖时，分成两阶段开挖。第一阶段开挖后，安设支护体系，测试拱图3数据采集系统顶、掌子面受力变形。然后挖通隧道，测试同岩的最围出现较大裂纹，不宜继续承载，如图4—5所示。终受力变形。待变形稳定后，在地表逐级加载，观察测试每级荷载下的围岩变形受力，直到支护

6、体系破坏，得到该种支护体系的安全系数。本实验通过两阶段开挖，研究通过平面应变试验中掌子面变形代替三维试验掌子面变形的合理}生；同时通过隧道稳定陛破坏试验，研究该种支护体系的安全眭。3．2试验方案选取几何相似比、容重相似比分别为30、1。采用砂、石膏、石灰按比例配制模型材料，具体配比由试验得到。通过加载模拟河底水压力。支护相似材料：使用2ram×14mm铝丝模拟锚图4拱肩楔形开裂杆，0．2mm×5mm×5mm的金属垫片来模拟垫板，如图2所示；掌子面超前加固以及隧道轮廓线外超前加固作用采用提高围岩参数模拟。钢拱架根据刚度相似原理，与初衬一起考虑，初衬厚度为9mm。由于只是考虑

7、施工过程中该种支护体系的安全性，所以二衬在模型试验时不需考虑。图5拱顶衬砌开裂3．4试验结果根据试验得到拱顶最大变形值0．156mm，拱底最大突起0．074mm，侧壁最大侧向位移0．166mm，掌子面比较稳定，最大变形量0．026mm。由破坏试验得到隧道支护体系的安全系数为5．1。图2锚杆测试项目：洞周收敛位移，地表沉降，地中位移，洞4现场量测周土压力，掌子面位移。数据采集系统如图3所示。通过现场量测结果来看，掌子面变形量较小。3．3破坏试验为了研究在该支护下隧道的安全系数，在安全从多点位移计检测情况来看，掌子面突出最大变形开