隧道雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工安全性分析

安永林

【摘要】利用數(shù)值模擬軟件，建立了雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工過(guò)程的仿真模型，分析了各開(kāi)挖步下的支護(hù)結(jié)構(gòu)軸力、彎矩及圍巖的變形情況，結(jié)果表明：關(guān)鍵工序?yàn)殚_(kāi)挖中部上臺(tái)階和拆除臨時(shí)支護(hù)；采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑工法控制沉降效果較好。

【關(guān)鍵詞】隧道工程：風(fēng)險(xiǎn)管理：管理制度

【中圖分類號(hào)】TU9 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1672-5158（2013）04-0261-01

【基金項(xiàng)目】湖南省教育廳資助項(xiàng)目（11C0548）；2011年湖南科技大學(xué)教學(xué)研究與改革項(xiàng)目（G31112）

為保證隧道施工過(guò)程中牛角沖互通立交橋及排水箱涵的安全，瀏陽(yáng)河隧道設(shè)計(jì)采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法，但該工法工序繁多，各工序相互干擾，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度。本文主要對(duì)雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工的安全性進(jìn)行了數(shù)值模擬。

1、數(shù)值模型的建立

數(shù)值模型如圖l所示。各施工工序如下：①拱部的管棚與小導(dǎo)管的預(yù)支護(hù)；②開(kāi)挖與支護(hù)左側(cè)導(dǎo)坑上部；③開(kāi)挖與支護(hù)左側(cè)導(dǎo)坑下部；④開(kāi)挖與支護(hù)右側(cè)導(dǎo)坑上部；⑤開(kāi)挖與支護(hù)右側(cè)導(dǎo)坑下部；⑥開(kāi)挖與支護(hù)中間導(dǎo)坑上部；⑦開(kāi)挖與支護(hù)中間導(dǎo)坑中部；⑧開(kāi)挖與支護(hù)中間導(dǎo)坑下部；⑨拆除臨時(shí)支護(hù)；⑩施作二次襯砌。對(duì)于三臺(tái)階法施工：①拱部的管棚與小導(dǎo)管的預(yù)支護(hù)；②開(kāi)挖與支護(hù)上臺(tái)階；③開(kāi)挖與支護(hù)中臺(tái)階；④開(kāi)挖與支護(hù)下臺(tái)階；⑤施作二次襯砌。

2、初期支護(hù)結(jié)構(gòu)受力分析

臨時(shí)支護(hù)和初期支護(hù)的彎矩和軸力如圖2。從圖中可以看出：（1）各支護(hù)的連接地方彎矩較大；且在拆除臨時(shí)支持后，初期支護(hù)在墻角處的彎矩較大；（2）開(kāi)挖左側(cè)導(dǎo)坑上部，坑底受拉力；開(kāi)挖右側(cè)導(dǎo)坑時(shí)，臨時(shí)支護(hù)均承受拉力；另外，拱頂一直處于手拉狀態(tài)，拆除臨時(shí)支持后，受拉的范圍擴(kuò)大，且數(shù)值增大；（3）結(jié)合彎矩和軸力分布情況，可知支護(hù)結(jié)構(gòu)的薄弱位置是先行開(kāi)挖導(dǎo)坑的坑底支護(hù)、各支護(hù)連接地方及拱頂，因而建議，如采用該工法施工，應(yīng)注重工字鋼在該處的連接質(zhì)量。

3、圍巖的變形

圖4給出了各工序下，圍巖的最大剪應(yīng)變。從圖中分析可知：（1）各開(kāi)挖的下段連接的地方應(yīng)變較大；（2）雙側(cè)壁施工完成后，在中間未開(kāi)挖的下端，出現(xiàn)貫通，這對(duì)圍巖穩(wěn)定很不利。

4、地表變形分析

下圖為隧道上部地表中線點(diǎn)在各工序下的沉降。從圖中分析可知：

（1）在雙側(cè)壁導(dǎo)坑法工法下地表的變形較小，最終沉降為7.2mm，遠(yuǎn)小于通常的30mm控制標(biāo)準(zhǔn)；

（2）地表沉降最大的發(fā)生在第9步施工中，即拆除臨時(shí)支撐，相對(duì)于上一施工步沉降2mm，這是由于拆除臨時(shí)支持，減少了對(duì)洞周圍巖的約束，且跨度也由拆除前的多個(gè)小跨變?yōu)檎麄€(gè)斷面的大跨度；

（3）雙側(cè)壁導(dǎo)坑法工法下的關(guān)鍵工序?yàn)榈?步（即開(kāi)挖中部上臺(tái)階）和第9步（拆除臨時(shí)支護(hù)）。

2、結(jié)論

雙側(cè)壁導(dǎo)坑法工法的關(guān)鍵工序?yàn)殚_(kāi)挖中部上臺(tái)階和拆除臨時(shí)支護(hù)；瀏陽(yáng)河隧道采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑工法控制沉降效果較好。