淺埋偏壓對大跨度小間距隧道的施工影響研究.pdf

1、現(xiàn)代社會的高速發(fā)展離不開高效率的交通設(shè)施，選擇公路隧道能有效縮短時(shí)空距離，隨著國家西部大開發(fā)與“一帶一路”的戰(zhàn)略實(shí)施，隧道建設(shè)事業(yè)開展地如火如荼。由于隧道大量穿越軟弱松散圍巖且常處于淺埋偏壓狀態(tài)，對隧道受力變形產(chǎn)生不利影響。大跨度小間距隧道與普通公路隧道相比，能更好地提高交通效率、降低工程修造與維護(hù)成本。但是，大跨度小間距隧道開挖斷面大、施工流程復(fù)雜，受淺埋偏壓軟弱松散圍巖影響明顯，極易引發(fā)工程事故，造成人員傷亡及巨大損失。因此，研究淺

2、埋偏壓條件下圍巖與大跨度小間距隧道相互影響機(jī)理對保障隧道施工安全尤為重要。
　　本文依托南寧某實(shí)際工程，開展淺埋偏壓對大跨度小間距隧道的施工影響研究。通過Midas GTS軟件建立數(shù)值計(jì)算模型，首先研究了不同施工工法對不同工況單隧道圍巖及支護(hù)結(jié)構(gòu)的影響;然后模擬研究不同施工工法對平行雙隧道圍巖及支護(hù)結(jié)構(gòu)的影響。
　　主要研究成果與結(jié)論如下:
　　(1)在淺埋偏壓圍巖中修建大跨度單隧道，采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工，最大壓應(yīng)力分

3、別比臺階法與CD法小48.5％，15.8％，圍巖應(yīng)力分布合理;對于圍巖位移而言，采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法，地面最大沉降、拱項(xiàng)沉降、拱底隆起分別為-16.5mm、-24.75mm、28.32mm，比臺階法小85％左右，比CD法小60％～75％，特別適用于對圍巖位移控制要求高的工程;雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖截面較小，擾動(dòng)土體程度相對來說較小，且形成閉合支護(hù)及時(shí)，引起的錨桿軸力51.1 kN，比臺階法和CD法小72.7％、71％，軸力分布呈均布狀態(tài);對彎矩分

4、配而言，雙側(cè)壁導(dǎo)坑法初期支護(hù)承受了較大圍巖變形，減少了二次襯砌應(yīng)對圍巖變形的壓力，引起的彎矩最大值為6975.6 kN·m左右拱肩、左右拱腰處彎矩?cái)?shù)值分布在1000～3500kN·m范圍內(nèi)，較其他兩種工法小，能充分發(fā)揮二襯結(jié)構(gòu)承載能力。綜合來看，雙側(cè)壁導(dǎo)坑法較臺階法與CD法，對隧道產(chǎn)生的不利影響最小;
　　(2)基于雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的研究，開展偏壓及淺埋對隧道開挖的影響研究，通過組合埋深與坡度條件得到12種工況，得到隧道偏壓的主要影響

5、范圍為0～30m;坡度大于1∶1.5時(shí)，淺埋、偏壓條件對圍巖變形與應(yīng)力分布影響顯著;隨埋深的增長和坡度的減小，淺埋偏壓影響逐漸變小;
　　(3)對淺埋偏壓圍巖中進(jìn)行大跨度小間距平行隧道修建，使用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法進(jìn)行施工，壓應(yīng)力比臺階法小約31％～43％，比CD法小約8％，圍巖應(yīng)力分布較其他兩種工法更合理;雙側(cè)壁導(dǎo)坑法能有效減小開挖斷面，能盡早完成封閉的支護(hù)體系，豎向位移量比臺階法小50％～69.8％，比CD法小45％～65％;雙側(cè)壁導(dǎo)

6、坑法引起錨桿軸力比臺階法小13.8％～22.6％，比CD法小5％～12％，有效地控制圍巖位移;雙側(cè)壁導(dǎo)坑法初期支護(hù)軸力左右洞最大值出現(xiàn)在拱腰，分別是4000.8kN、5352.5kN，拱肩次之拱頂最小，且左右拱肩與左右拱腰處軸力相差較小，初期支護(hù)軸力分布合理;雙側(cè)壁導(dǎo)坑法二次襯砌彎矩，左右洞的拱頂彎矩較小，拱肩次之，拱腰最大，最大值為-3698.6kN·m，彎矩分配較其他兩種工法合理，能有效發(fā)揮二次襯砌的抵抗圍巖變形的能力;雙側(cè)壁導(dǎo)坑法