分岔隧道稳定性分析及施工优化策略探究

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1、分岔隧道稳定性分析及施工优化策略探究【摘要】分岔隧道连拱段中墙为钢筋混凝土结构，而小净段的过渡处转为原岩，结构的复杂性直接决定了施工程序特别繁琐。因此，实际施工过程当中，可以结合模型试验方法建立出承载模型，以科学的理论分析对连拱和小净距隧道的中墙稳定性做出合理的判断，从而计算出合理的中墙厚度。本文对八字岭分岔隧道做出了模拟分析，通过地质力学模型试验对施工过程进行了模拟，研究了分岔隧道施工过程中的稳定性，并针对分岔隧道施工过程中岀现的不足之处给岀了优化措施。【关键词】分岔隧道；稳定性；施工优化；数值模拟近年来，随着西部人开发战略决策的不断推进，西部地区的高等级公

2、路建设的速度有了前所未有的提高，由于地形等因素的限制，穿越山岭地区的公路隧道的建设逐渐成为了建设西部地区公路当中一个不可忽略的重要课题。沪蓉西高速公路八字岭隧道采取了分岔隧道的形式，这种形式可以有效克服地质方面的不利条件，同时也可以大量降低整个工程的造价。虽然国内存在喇叭口和Y型隧道的成功案例，但是由于分岔隧道施工过程当中结构复杂多变、受力结构也相当繁琐、施工的难度相对较高，因此，分岔隧道在我国仍处于建设的起步阶段。考虑到国内外对于分岔隧道相关的设计和施工技术规范以及标准尚且没有明确的成文规定，所以，及时展开对分岔隧道稳定性和施工优化方面科学有效地研究成为了西

3、部地区道路建设当中的重中之重。1、工程概况八字岭隧道地处宜昌市长阳县及恩施土家族苗族自治州巴东县，隧道采取了分岔隧道得设计形式，进口是和八字岭特大桥西桥台相连接的分离式，出口是跟四渡河特大桥台距离20-30m的连拱式。出口的位置通过小净距段、连拱段两条隧道逐渐靠近个成为一条隧道岀口。隧道的地表是高低不平的山地。大拱段隧道宽24.3m,高11m；曲中墙连拱段和小净距段隧道宽11.35m,高11.89m；直中墙连拱段左右隧道宽10.3m,高8.15m。2、中墙稳定性判断依据分析研究分岔隧道稳定性应该着重考虑中墙的合理厚度。计算中墙应力和稳定性常用的理论方法有综合经

4、验公式法、直接荷载确定法以及普氏发三种方法。釆取数值计的方法，通过控制变量法分别考察不同上覆岩层厚度、不同中墙宽度对中墙应力的影响，结合经典岩体强度理论中的最大正应力理论作为判断是否失稳的依据，最后得出针对小净距隧道的稳定性判断依据如下：其中：Y—上覆岩层的平均容重H—上覆岩层的厚度B—一侧隧洞中线到中墙的距离中墙的宽度L—中墙的长度K—中墙应力修正系数C—黏聚力P—锚杆支护预应力L—中墙贯穿对拉锚杆的间距R—中墙贯穿对拉锚杆的排距3、模型试验和施工优化策略该试验采取了由底盘、箱体、加载系统等组成的分体式设计形式。考虑到液压饲服加载系统的保温性能比较好，因此，

5、该试验的加载系统采取的是液压饲服加载系统。由于模型试验的关键是相似材料，因此，试验在进行模型尺寸设计的时候是根据选择的相似比1/50来确定原型和模型的材料参数的。在依次完成模型尺寸设计、配置材料、制作模型以后，还需要在相应的部位埋设测试仪器。模型干燥后施加合适的测压，采用的是人工钻凿开挖方式。通过内窥系统对洞内开挖的幣个过程进行实时监控，通过对结果分析发现，隧道测试位移在不同隧道开挖面到测试面的距离的时候各不相同。当开挖面里测试面的距离比较远的时候，测试位移不变；当开挖面在离测试断面比较近的时候，位移有微小的变化；当开挖到测试面的时候，位移隧道测试位移出现了显

6、著的变化幅度；当开挖下降到某一个固定值得时候，隧道测试位移逐渐趋于一个定值。通过模型试验的结果分析，给出了分岔隧道施工优化策略。第一，应该确定左右两洞开挖面的合理间距。因为在实际施工的时候左右两个洞是先后开挖的，在一侧的洞开挖完成以后再对另一个隧洞进行开挖。当开挖第二个隧洞的时候，随着隧洞开挖的不断推进，第一个隧洞的拱顶高度不断下降。理论模拟和实践均表明，第二个开挖的隧洞开挖面到第一个开挖的隧洞监测断面的距离越近，第一个开挖的隧洞监测断面的位移受到第二个隧洞开挖的影响程度越大。当距离第二个开挖隧洞掌子面32m的时候,第一个开挖的隧洞变形程度基本稳定。所以，在施

7、工的时候应该保证左右隧洞开挖面的合理间距大于等于32m；第二，为了减少工程造价，加快施工速度，应该在大拱段支护措施中去掉施作中墙；第三，考虑到连拱段隧道拱肩容易受到破坏，因此应该采取必要的防护措施。首先，可以重点加强肩部锚杆支护；其次，还可以结合实际情况科学的减少拱腰部位的锚杆数量；再次，对于中墙上不的岩体应该重视起来，尤其是针对直中墙的上部和底部，以及曲中墙的上部都应该采取加强配筋的措施。第四，应该重视靠近连拱段的小净距段隧道，对于围岩比较差的地段可以采取超前导管和注浆加固的措施进行必要的支护。此外应该采取预应力贯穿锚杆的方式将小净距段隧道作为屮墙的支护重点

8、对象。4、结束语本文以沪蓉西八字岭分岔