超大斷面公路隧道的設計與研究

關 華 楊 帆

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正文：

在國家西部大開發戰略目標的促進下,中國的公路建設事業出現了前所未有的發展態勢,公路隧道建設工程也蓬勃發展起來。隧道圍巖分級作為提高隧道工程設計標準、優化施工技術的重要手段,圍巖分級的準確性和科學性直接關系到隧道設計質量的高低,因此,需從加強隧道勘察質量、增強施工人員綜合素質、加強工程管理等方面入手來不斷提高分級設計質量,為促進隧道工程的順利進行提供保障。

1 公路隧道設計遵循原則

公路隧道設計應按照國家規范要求設計。施工圖紙設計應考慮到隧道內輪廓，隧道洞口設置洞門。洞門設計應符合實際施工特點，滿足工程地理條件。內部輪廓設計應確保排水、照明、管理、通風等設備所需空間。洞門設計應按照地質條件及施工需求，結合工程周邊環境確定。若隧道位于城鎮、村落等建筑物附近，應更加注重隧道的美觀性。

2 基本施工方法

從目前的角度來看，適用于大斷面隧道的開挖方法是：

（1）上半步法(短步法，上半臨時封閉法)

（2）中值分割法(CD法，CRD法)

（3）施工方法分為三種，六種基本施工方法，包括雙導坑開挖法（雙導坑先進開挖法，玻璃法）。

①采用上半臺階法，保證了牢固支撐的可靠性，保證了手掌的穩定性。盡管作為支撐構件的提前支撐的效果不是很明顯，但是從改善挖掘前的形成的觀點來看，可以在一定程度上控制穹頂范圍的松弛。如果先進支架和輔助施工方法的效果不明顯或不經濟，可以改為CD施工方法。可以說，該方法可以適應各種圍巖條件下的施工，結合先進的支護和輔助施工，形成有效有效的支撐系統;②在分區方法中，由于縱向截面，為了確保手掌表面的穩定性，挖掘部分較大，并且如果及時支撐，則可以防止隧道周圍的松弛。在CD方法和CRD方法的構造過程中，分隔壁的移除是復雜的，并且施工條件差。不建議使用大型機械進行快速施工。該方法屬于大斷面施工，廣泛應用于大型電站和城市地下工程。當埋深較小時，可以控制地表沉降，確保施工安全，也可以用于地質條件較差的地區。③雙面導坑法，又稱眼鏡法。該方法通過薄壁部分的穩定性確保手掌表面得到有效控制，并有效控制隧道周圍的松弛范圍。先進的導向坑檢測前方的地質條件。遇到不利的地質條件時，應在挖掘前采取預防措施。然而，在當地質量好的情況下，難以改變施工方法。

3 過程設計方法

工藝設計方法的基本思想是：根據施工挖掘步驟，隧道段被分成若干個獨立的小井段。根據一些規則，簡化每個小跨度孔段，并獲得各自的幾何參數以獲得各自的幾何參數。小孔上的松壓力。最后，基于每個小洞穴，通過規則和隧道設計的組合獲得總設計負荷。流程設計方法體現了系統科學的內容，即整個隧道，基于基本的假設和抽象，分析每個元素以實現隧道的整體研究。從而獲得隧道的力學和動態特性。

4 現場監控試驗

現場監測試驗過程設計方法的核心問題是找出挖掘過程中松散帶的發展規律。通過隧道現場試驗，分析了施工過程中動態松散帶的發展規律。在隧道K5870中嵌入三組表面嵌入的多點位移計，其中第二和第三組數據是有效的。隧道開挖過程如下：（1）左引導孔的挖掘。（2）右引導孔的挖掘。（3）右引導孔下的挖掘。（4）左引導孔下的挖掘。（5）在新土上開挖。（6）左導洞下開挖，核心土壤。

5 過程設計方法的應用建議

工藝設計方法應用方案提出了一種大截面隧道的工藝設計方法。使用工藝設計方法計算松動載荷時，應注意以下事項：

（1）工藝設計方法適用于圍巖條件差，可產生松動壓力或負荷的情況。

（2）在通過工藝設計方法計算時，應注意合理地簡化和提取挖掘方法。

（3）介紹了影響系數在工藝設計方法中的應用。它是由專家或有經驗的設計師確定的經驗值，并且與諸如圍巖條件和挖掘室的幾何形狀等因素具有一定的關系。

（4）一些問題可以在流程設計方法的使用上以新的視角加以解決。提出了以荷載為目標函數，以最小荷載和最優荷載為目標函數，在相同條件下優化開挖順序的方法。在相同條件下，獲得了相同開挖方法下的最佳開挖幾何形狀。

6 過程設計方法與狀態設計方法的聯系和區別

（1）狀態設計方法的負荷計算公式是過程設計方法的基礎和前提。普魯士理論和公路隧道設計規范是單一挖掘的計算公式，屬于國家設計方法的范圍。在工藝設計方法中，應使用普魯士理論和公路隧道設計規范來計算小隧道的松動荷載。

（2）工藝設計方法在一定程度上包括國家設計方法。工藝設計方法主要分析計算各開挖過程。每個步驟的計算是最終分析中的狀態設計過程。

7 結束語

（1）隧道設計荷載與施工過程有關。每個過程挖掘在一定程度上受到相鄰過程的影響，但影響很小。每個過程都可以被認為是一個獨立的小洞穴，可以通過規范或普魯士理論獲得。

（2）建立工藝設計方法計算公式。給出了基于Plt公式和Taishaji公式計算總垂直均布荷載的公式。工藝設計載荷的計算值與測量載荷的比較表明，測量的松動壓力通常小于過程載荷的計算值。

（3）工藝設計方法與狀態設計方法之間存在差異和聯系。過程設計方法依賴于傳統的狀態設計方法，如在計算小空腔松載荷時的普魯士理論。當隧道施工方法簡化為單一挖掘時，工藝設計方法簡化為狀態設計方法。