淺談明挖隧道明洞襯砌結構設計

謝富明

摘? ? 要：本文結合西北某高鐵隧道明洞襯砌設計及結構檢算情況，梳理了同類結構應在設計階段注意的有關事項，并提出優化方案。可供同類項目借鑒參考。

關鍵詞：隧道;襯砌結構;設計

1? 項目概況

某隧道位于蘭州市蘭州新區，隧道地表受地方地形平整影響，原有土丘全部被推平，溝壑已被填平。

隧道全長1320m，全隧采用明挖法施工，明洞最大回填高度8m。明洞設計采用墻底開挖形式，邊墻外側7m高范圍采用C15混凝土回填，隧道頂采用改良黃土夯填。明洞最大回填土厚8m，明洞襯砌采用拱墻等厚結構，襯砌厚90cm，配筋為雙肢[Φ]25@200mm，As=4909mm2。全隧位于濕陷性黃土地段明洞地基采用水泥土擠密樁加固，加固深度為隧底以下10m。

2? 襯砌結構檢算

本次結構檢算采用MIDAS NX計算軟件，采用荷載-結構法進行結構檢算。二襯結構采用彈性梁單元模擬，地層對襯砌的抗力采用受壓彈簧模擬。

2.1? 計算模型

該模型共41節點，41梁單元，單元長度約1m，邊墻與仰拱設置受壓彈簧。

2.2? 計算荷載

本次計算分為兩種工況，工況一為回填土厚度4m時，荷載考慮結構自重、圍巖壓力、施工荷載;工況二為使用階段，回填土壓力按8m考慮，不計入施工荷載。

3? 計算結果

3.1? 工況一內力分析

根據TB10003—2016《鐵路隧道設計規范》表8.5.2-1鋼筋混凝土結構強度安全系數表，鋼筋混凝土受壓破壞安全系數為1.7。經核算，填土4m時考慮79kN/m施工荷載，結構強度滿足要求。

3.2? 工況二內力分析

根據TB 10003—2016《鐵路隧道設計規范》表8.5.2-1鋼筋混凝土結構強度安全系數表，鋼筋混凝土受壓破壞安全系數為2。經核算，運營階段填土8m時結構強度滿足要求。

4? 計算結論

根據計算結果顯示，該明洞襯砌在兩種模擬工況下結構安全系數滿足規范要求。

5? 有關建議

結合已建成高填方明洞的常見病害，建議設計階段考慮以下措施確保明洞結構施工安全，減少運營病害。

（1）明洞回填土層厚度大，設計階段應明確回填至拱頂以上的施工機械荷載要求，宜采用小型機械施工，采用壓路機碾壓時禁止開啟震動功能，并且待明洞襯砌強度達到100%后再行回填。

（2）位于黃土地段明洞的基地處理措施應達到設計強度要求，以對明洞基底提供足夠的支撐，設計采用擠密樁加固應有檢驗要求，必須滿足改善地基承載力的要求。

（3）明洞邊墻采用C15混凝土回填，回填厚度應盡可能加大，以改善明洞受力，為明洞邊墻提供足夠的約束，對回填混凝土應補充檢驗要求。

（4）本隧道位于寒冷地區，明洞襯砌澆筑工期安排應避開冬季施工，相關措施應滿足高速鐵路混凝土技術規程規定，確保襯砌強度、質量滿足要求。