大跨度双连拱隧道施工方案对比优化分析.pdf

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1、北方交通2014年第4期文章编号：1673—6052(2014)04—0104—04中图分类号：U455文献标识码：B大跨度双连拱隧道施工方案对比优化分析胡雪罗，张新星(1．湖南涟邵建设工程集团有限责任公司娄底市417000；2．长沙理工大学长沙市410004)摘要：针对隧道的特点，模拟了三种不同施工方案的隧道开挖过程，得到了不同方案下的围岩应力、中隔墙应力、拱腰、拱顶及地表沉降，并从安全储备、施工难易程度、施工工期及工程投资等方面进行了三方案的对比分析，从而优化本隧道的施工方案，并为同类工程提供参考。关键词：大跨度双连拱隧道；施工方案；施工力学；对比分析1概况下水情况，地勘报告认为隧道

2、进口段K11+565～依托工程为双向6车道双连拱隧道，隧道(单K11+645、出口段K11+765一K11+835围岩为Ⅵ洞)路面净宽1．0+3X3．75+0．5=12．75m，隧道(单级，隧道中间段K11+645～K11+765围岩Ⅲ级。洞)净宽14．96m，隧道进出口桩号分别为K11+565、洞顶埋深为6．1～14．9m，属于浅埋隧道。K11+835，隧道处于下坡路段，纵坡坡度1．1％。根据本隧道的具体设计情况，隧道支护采用复隧道所处区域地形起伏较小，隧道顶部有较明合式衬砌，根据勘察设计文件，隧道设计的总体原则显的人工填土迹象，且填土成分的差异较大，人工填按新奥法原理设计，以锚杆、喷

3、射混凝土、钢筋网、钢土以下分别为全风化砂岩、强风化砂岩和中风化砂架组成初期支护的联合支护体系，以模板砌筑钢筋岩，整体结构较为松散，强风化岩石较为破碎，稳定混凝土作为二次衬砌。具体设计参数为：初期支护，性较差。根据地质勘察报告，发现该层有较发育的格栅钢架间距0．75m，中6钢筋网20cm×20cm，25软弱夹层，厚度一般为3～11cm，软硬不均，夏季雨锚杆，长4．0，间距1．0×1．0m，喷射混凝土厚度水充沛时，强度较低，秋冬干旱季较硬。综合考虑地0．3m；二次衬砌，隧道四周均0．6m。图1隧道断面尺寸图(单位：til1)2施工方案拟定案⋯，见图2所示。施工方案综合考虑施工安全性(包括围岩

4、稳定方案1开挖断面分为5个部分(实际数值模拟性、中隔墙稳定性、拱顶及地表位移等)、施工难易时，考虑到支护、回填等因素，模拟时共8个施工程度、施工工期等因素拟定。本次方案优化仅针对步)；方案2开挖断面分为9个部分(模拟时共10个Ⅳ级围岩段的施工方案，根据新奥法施工原理，本隧施工步)；方案3开挖断面分为7个部分(模拟时共道Ⅳ级围岩段的施工方案初步拟定三个方8个施工步)。2014年第4期胡雪罗等：大跨度双连拱隧道施工方案对比优化分析由以上分析可得，在围岩竖直应力分布中，方案1均有所减小。方案3是最经济的方案。未出现明显的应力集中现象，围岩应力分布均匀，利于由表3可知，方案3是最经济可行的方案，

5、因此稳定，安全系数最高，方案2、方案3有小范围的应力集本隧道Ⅳ级围岩段的施工方案建议选择方案3。中现象，集中区域的应力大小在围岩自承能力范围内，5结论应力方面三个方案均符合要求，方案1最安全。通过以上分析，可得到如下结论：中隔墙受力中，3个方案也均满足设计要求，方案(1)三种施工方案下大跨度双连拱隧道围岩的1，偏压不明显，且施工过程中未出现拉应力，安全储备应力、位移等参数均满足设计要求，说明三种方案在最高，方案2与方案3施工过程中产生了较为明显的技术上都是可行的。偏压现象，中隔墙右侧在甜断面开挖后，还出现了一定(2)方案1在施工全过程中，中隔墙应力的偏的拉应力。尽管偏压及右侧的拉应力均处

6、于中隔墙的压最小，且未出现拉应力，其安全储备最高。承受范围以内，但安全储备较方案1有降低。(3)综合考虑施工工期、工程投资等因素，建议各方案施工完成后各部分的沉降值均满足设计选择最经济可行的方案3。要求，沉降也处于收敛状态，说明各施工方案下围岩参考文献是稳定的。当地表沉降要求较高时，如地表有建筑[1]樊解清．昆石高速公路三车道隧道浅埋地段开挖方法的浅析[J]．公路，2002(11)．物、民房及重要景观设施时，建议选择方案1。[2]卢耀宗，杨文武．莲花山大跨度连拱隧道施工方法研究[J]．表3各施工方案比选表(单位：nlln)中国公路2001(o4)．[3]丁文其，王晓形，等．龙山浅埋大跨度

7、连拱隧道施工方案优化分析[J]．岩石力学与工程学报2005(22)．[4]陈斌，李泳伸，伍祥林，等．石梯沟连拱隧道的施工对策[J]．西部探矿工程，2001(1)：54～55．综上，方案1在围岩受力、中隔墙受力，关键部[5]潘昌实．隧道力学数值方法[M]．北京：中国铁道出版社，1995．[6]邓建，朱合华，丁文其．不等跨连拱隧道施工全过程的有限元位沉降等方面均具有一定优势，但其也有自身的缺模拟[J]．岩土力学，2004，25(3)．点