拱北隧道開挖與支護方式分析研究.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形式，對開挖過程中的臨時支護、初期支護及二次襯砌進行了數(shù)值模擬，同時對三次襯砌的強度和穩(wěn)定性進行了分析，分析對比了兩種中板連接形式的優(yōu)劣。
　　首先對超淺埋、超大斷面的隧道的發(fā)展以及研究現(xiàn)狀進行了分析，對現(xiàn)有隧道圍巖計算理論進行了分析歸納，然后系統(tǒng)的介紹了拱北隧道的開挖支護方法，包括超前支護，冷凍法，注漿工法等。對隧道所采用的臨時支護、初期支護

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

3、強度，剛度大。
　　（2）水平臨時支撐與豎向臨時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)點處彎矩較大，所以施工時必須重視該節(jié)點的連接精度、連接強度與剛度，以防止支撐在受彎時節(jié)點張開影響施工時的安全。
　　（3）隨著隧道臺階的開挖進行，土體的塑性區(qū)也在向深部發(fā)展。第四臺階的開挖后，隧道拱頂圍巖除豎向支撐的支撐點附近外，均進入受拉區(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)注第四臺階的開挖，提前做好防范措施。

4、
　　利用ANSYS對施工期間和運營期間的三次襯砌的強度進行了分析檢算，對中板與邊墻的連接形式進行了研究分析，同時對三次襯砌的施工及設(shè)計提出了建議。
　　最后對該隧道的設(shè)計與施工進行了總結(jié)，并對城市超淺埋大斷面隧道的設(shè)計及研究提出了建議：對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