拱北隧道開挖與支護(hù)方式分析研究.pdf

1、研究以某穿越軟土地層超大斷面、超淺埋雙層公路隧道為例，系統(tǒng)的研究了該地層下隧道的開挖支護(hù)形式，對(duì)開挖過(guò)程中的臨時(shí)支護(hù)、初期支護(hù)及二次襯砌進(jìn)行了數(shù)值模擬，同時(shí)對(duì)三次襯砌的強(qiáng)度和穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，分析對(duì)比了兩種中板連接形式的優(yōu)劣。
　　首先對(duì)超淺埋、超大斷面的隧道的發(fā)展以及研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，對(duì)現(xiàn)有隧道圍巖計(jì)算理論進(jìn)行了分析歸納，然后系統(tǒng)的介紹了拱北隧道的開挖支護(hù)方法，包括超前支護(hù)，冷凍法，注漿工法等。對(duì)隧道所采用的臨時(shí)支護(hù)、初期支護(hù)

2、、二次襯砌及三次襯砌進(jìn)行了介紹。利用ANSYS有限元程序建立平面模型對(duì)隧道開挖支護(hù)的全過(guò)程進(jìn)行了模擬分析，對(duì)開挖過(guò)程中土體的應(yīng)力場(chǎng)和位移場(chǎng)進(jìn)行了分析，對(duì)臨時(shí)支撐、初期支護(hù)和二次襯砌的內(nèi)力進(jìn)行分析，并對(duì)該種地質(zhì)情況下的超前支護(hù)與初期支護(hù)的改進(jìn)措施進(jìn)行了初步的探討，得出結(jié)論：
　　（1）隧道開挖時(shí)是做了型鋼臨時(shí)支撐，由分析計(jì)算可知，豎向支撐的軸力是由上到下越來(lái)越來(lái)大，且豎向臨時(shí)支撐的軸力較橫向臨時(shí)支撐大，故應(yīng)采用的豎向支撐要比橫向支撐

3、強(qiáng)度，剛度大。
　　（2）水平臨時(shí)支撐與豎向臨時(shí)支撐都要承受一定的彎矩，特別是橫向與豎向支撐的連接節(jié)點(diǎn)處彎矩較大，所以施工時(shí)必須重視該節(jié)點(diǎn)的連接精度、連接強(qiáng)度與剛度，以防止支撐在受彎時(shí)節(jié)點(diǎn)張開影響施工時(shí)的安全。
　?。?）隨著隧道臺(tái)階的開挖進(jìn)行，土體的塑性區(qū)也在向深部發(fā)展。第四臺(tái)階的開挖后，隧道拱頂圍巖除豎向支撐的支撐點(diǎn)附近外，均進(jìn)入受拉區(qū)，且受拉區(qū)的影響的區(qū)域變大，故在隧道施工中應(yīng)密切關(guān)注第四臺(tái)階的開挖，提前做好防范措施。

4、
　　利用ANSYS對(duì)施工期間和運(yùn)營(yíng)期間的三次襯砌的強(qiáng)度進(jìn)行了分析檢算，對(duì)中板與邊墻的連接形式進(jìn)行了研究分析，同時(shí)對(duì)三次襯砌的施工及設(shè)計(jì)提出了建議。
　　最后對(duì)該隧道的設(shè)計(jì)與施工進(jìn)行了總結(jié)，并對(duì)城市超淺埋大斷面隧道的設(shè)計(jì)及研究提出了建議：對(duì)于穿越城市密集建筑及政治敏感區(qū)的隧道，若不能封閉地面交通，采用雙層暗挖隧道結(jié)構(gòu)是可行的。由于受到地面交通的影響，加之隧道本身的開挖跨度大、埋深小、地質(zhì)條件差，由隧道開挖引起的地層損失可能引