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《城市小净距隧道施工工法合理性分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、铁道建筑58RailwayEngineeringJuly,2008文章编号:100321995(2008)0720058204城市小净距隧道施工工法合理性分析王旭辉(中铁十一局集团第一工程有限公司,湖北襄樊441104)摘要:以在建的某市小净距隧道Õ级围岩段为例,采用有限元数值分析方法,对隧道施工全过程进行仿真分析,获得了不同施工步条件下围岩位移、受力及塑性区分布图。同时对施工过程中的初衬及临时支护受力特征进行研究表明:设计中采用的施工工法和支护措施,有效地控制了地表、隧道围岩位移及塑性区分布,充分发挥了初衬材料的受力
2、性能,二次衬砌结构处于安全性状态。关键词:小净距隧道仿真分析双侧壁导坑有限元中图分类号:U45512文献标识码:B钢筋网,具体见图1。1工程概况二次衬砌:厚60cm的模筑C25钢筋混凝土(图1)。在建的小净距隧道位于福建省某市,设计为双线设计中为保证施工的顺利进行及人员安全,拟采四车道,隧道建筑限界净宽1415m,净高712m,两隧用的工法为双侧壁导坑法(图1),具体施工步骤如下:道间设计净距5168m。隧道洞身围岩以微风化凝灰¹左洞内侧导洞超前小导管及中岩壁超前加固;º开岩为主,局部见中~微风化花岗岩,岩体完整、坚硬
3、,围挖左洞内侧导洞;»左洞内侧导洞初期支护及侧壁墙;岩级别设计为Ò~Ó级。隧道进出洞口段围岩以强风¼~¾步位于右洞,步骤同¹~»;¿左洞外侧导洞超化凝灰岩为主,围岩级别设计为Ô~Õ级。工程区受前支护;À开挖左洞外侧导洞;Á左洞外侧导洞初期支[1]构造影响轻微,依据5公路隧道设计规范6,本隧道为护及侧壁墙;Â~lw步同¿~Á,当位于右洞外侧导典型的小净距隧道。洞;lx~lz步为左洞上半断面、l{~l}为右洞上半断面由于小净距隧道开挖后产生的应力交叠极易导致超前支护、开挖及初期支护;l~~mu为左洞下半断面开围岩坍塌变形,
4、将使衬砌结构承受较大的围岩压力。挖及初期支护;mv拆除左洞侧壁隔墙;mw灌注左洞仰拱同时隧道周边围岩将可能产生较大的塑性区,从而导混凝土;mx灌注左洞二次衬砌混凝土;my~m}步针对右[2,3]致隧道结构破坏。因此,为验证设计中施工工法及洞施工,施工程序同l~~mx。支护参数的合理性,本文选取隧道最危险地段)))Õ级围岩段进行研究。针对该区段的具体施工工法和支2计算模型及物理力学参数的确定护条件下的围岩及结构力学行为进行仿真分析,以期对设计及施工提供参考。为验证上述设计参数及施工工法的合理性,在综设计中从安全、经济的角
5、度出发,并结合以往的工合研究小净距隧道的设计资料后,取隧道最危险段即[4]程经验对Õ级围岩段采用了下述的加固处理方案:最大埋深部位(埋深为13m),依据实际的开挖轮廓建1)采用小导管+注浆进行超前及中岩柱加固,其立计算模型。因考虑到隧道为浅埋,计算中以自重应中中岩柱在施工过程中采用预应力对拉锚杆进行加力场为主。固,加固范围见图1。依据设计资料,同时考虑隧道开挖的影响范围,在2)初衬拟采用如下方案:<25mm中空注浆锚杆,尽量减少/边界效应0的前提下建模[5]:模型建立时两锚杆长410m,纵向及环向间距为018m@018
6、m。U29隧道间净距5168m,两侧隧道各向外延伸50m。高度型钢钢拱架,间距015m。厚30cm的C25喷混凝土的方向(即y方向)取仰拱底部以下40m,拱顶以上取实际埋深。同时在模型的下边界施加竖向约束;左边界收稿日期:2008203206;修回日期:2008204205施加水平约束。分析中初衬采用梁(beam)单元,岩体作者简介:王旭辉(1976)),男,湖北襄樊人,工程师。及二次衬砌采用平面(plane)单元,对于加固区(图2)2008年第7期城市小净距隧道施工工法合理性分析59图1Õ级围岩设计、施工工法简图计算
7、时采取相应的提高该区域的围岩等级来加以考距隧道施工,隧道岩体开挖、支护通过单元的/死、生0虑。计算时进行弹塑性平面应变分析,Drucker2Prager技术模拟。通过数值仿真计算,获取了各施工步(共[5]屈服准则。计算参数是在重点参考5公路隧道设计27荷载步)下围岩及支护结构的力学响应。考虑到施[1]规范6的基础上,结合室内物理力学试验资料及隧道工步众多及文章篇幅所限,本文仅选取典型施工步进内地质、水文状况综合选取(见表1)。行分析和阐述。311围岩位移、受力及塑性区分析依据计算模型、介质力学参数等,通过有限元仿真分析
8、获得围岩的竖向位移、最大主应力(以压为正)及塑性区如图3~图5所示(限于篇幅,本文仅列出典型施工步)。从图中可以看出:图2计算模型细部图表1物理力学参数的选取材料类别EPGPaLCP(kNPm3)cPMPa
