大跨分岔隧道分岔段施工方法研究

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1、公路隧道2o15年第3期(总第91期)大跨分岔隧道分岔段施工方法研究蔡东明(at京市市政工程设计研究总院有限公司北京100082)摘要大跨分岔段隧道跨度大且分岔段形态复杂多变，支护结构与周边围岩的受力特性采用常规的二维平面应变研究方法已不能反映围岩与支护的真实特性，需要结合施工方法进行三维数值分析进行地层结构分析。本文结合莲塘大跨分岔隧道，使用有限元分析软件MIDAS-GTS对隧道施工进行全过程动态三维数值模拟。分析结果表明，莲塘隧道超大断面段采用双侧壁导坑法施工，连拱段采用中导洞法施工，小净距隧道左洞采用上下台阶法开挖，右洞采用CD法开挖为最合适开挖方案。关键词大跨分岔隧道施工方法随着公路

2、隧道建设的飞速发展，公路隧道修建连拱段、小净距段。设计上可以确定不同段的施工技术也取得了很大进步。隧道断面和跨度逐渐增方法超大断面段采用双侧壁导坑法施工，连拱段采大，隧道长度越来越长，隧道所处地质环境越来越复用中导洞法施工，小净距段施工组合方法有待进一杂，隧道形式也越来越多样化，由此导致了隧道设计步比选。小净距段开挖方法有3种方法：和施工难度大大增加。由于受特殊地形、地质条件，①左右洞均采用上下台阶法开挖。以及路线平、纵、横指标等组合因素的制约，传统的、②左洞采用上下台阶法开挖，右洞采用CD法单一的双洞分离式隧道形式已难以满足需求。连拱开挖。隧道和小净距隧道等特殊结构形式隧道的出现成功③左右

3、双洞均采用CD法施工。地解决了这一问题。大跨分岔隧道的施工就成了隧此次模型计算中，重点考察的是在超大断面、分道设计施工中的重点和难点。岔段、小净距段开挖过程中，不同段的竖向变形、水1工程概况平变形、各个关键点的初支应力以及连拱段中墙、小净距段夹岩的受力情况。当各种施工方法造成的影莲塘隧道是一座复杂的分岔式立交隧道。莲塘隧道右线长1455m，左线长1485m，最大埋深约响比较接近时，应该结合实际情况，参考其经济、施为150m，设计时速8Okm／h。莲塘隧道分岔部结工管理合理性来选取合适的施工方法。构形式如下超大断面位于左线K1+890～K1+941上下台阶法、台阶一单侧壁导坑组合法及单侧段，全

4、长51m，超大断面内轮廓跨度24．625m、高壁导坑法3种开挖方法施工横断面示意图如图1至14．879m，毛洞开挖断面跨度约27．2m、高17．3图3所示。对3种开挖方法一个步距内的模拟施工m，开挖方量360ITI。／延米。工序列入表1。莲塘隧道分岔段所处地层为Ⅲ类围岩，地貌属残丘台地，上部土层主要为坡、残积土覆盖，下伏全、强、中及微风化岩层。对于Ⅲ类围岩，超大断面常用施工方法为双侧壁导坑法，连拱段常用施工方法为中导洞法全断面法，小净距段常用施工方法为台阶法或单侧壁导坑法。本文主要研究在开挖过程中分圈1上下台阶法施工横断面示意图岔段的反应以及对于特定的、固定中夹岩柱的隧道而言隧道小净距段施工

5、方法的比较及选择。2施工模拟及计算模型2．1模拟概况莲塘隧道在分岔段的形式依次是超大断面段、图2台阶一单侧壁导坑组合法施工横断面示意图·27·蔡东明大跨分岔隧道分岔段施工方法研究表2各种材料的物理力学参数从图7至图9的竖向位移变化曲线可知，竖向材料重度／粘聚力／内摩擦弹性模泊松比位移随开通挖避好的进行逐渐增大，在施工结束后Ⅲ，姆都世器趋于名称(kN·m)kPa角／(。)量／GPa0收敛，由此加证明分岔段在施工过程中未出现围岩失mm围岩23．5O．6383．5O．28咖稳现象。啪耋}瞄晰瞄加固区23．8O．8454．3O．24超大断面拱顶沉降在初支封闭后不再增加，拱顶沉降现象得到有效控制，最终

6、拱顶沉降值为1．8初支2329．5O．2cl-n。二衬2530O．2连拱段受超大断面段开挖影响，左洞和右洞均有一定的初始沉降值。右洞受左洞开挖影响，初始3计算结果与分析拱顶沉降较大；同时右洞开挖后左洞拱顶沉降有增3．1竖向位移大趋势，说明左洞拱顶沉降亦受右洞开挖影响；随着在隧道施工中，拱顶的沉降值为施工控制的重开挖的进行，左右洞拱顶沉降逐渐增大，最终趋于稳要指标。拱顶沉降位移随开挖步的变化曲线如图7定。左右洞拱顶最终沉降值大致相同，约为0．53至图9所示。cmo相对施工步小净距段受超大断面及连拱段开挖的影响，左n1n203040洞和右洞有一定的初始沉降值。左洞拱顶沉降随开挖步增加幅度偏大，尤

7、以采用单侧壁导坑法时为甚。这表明施工中围岩的多次扰动对围岩的稳定有较大影响，应尽量减少扰动。从右拱顶沉降曲线可知，在右洞未开挖前右拱顶已发生位移，单侧壁导坑法时其变形量为总沉降值的49．2％，台阶一单侧壁导坑组合法时为24．0，上下台阶法时为19．6。同时，相比单侧壁导坑法，其他两种开挖方法整个施工过程的总竖向位移量的7O9／6～8O产生在本阶段图7超大断面段隧道拱顶沉降历时曲线的开挖过程中，某一开挖步施工对