隧道雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工安全性分析

1、    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)坑法施工過程的仿真模型，分析了各開挖步下的支護結(jié)構(gòu)軸力、彎矩及圍巖的變形情況，結(jié)果表明：關(guān)鍵工序為開挖中部上臺階和拆除臨時支護；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)險管理：管理制度tu9 a 1672-5158（2013）04-0261-01【基金項目】湖南省教育廳資助項目（11c0548）；2011年湖南科技大學(xué)教學(xué)研究與改革項目（g31112）為保證隧道施工過程中牛角沖互通立交橋及排水箱涵的安全，瀏陽河隧道設(shè)計采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法，但該工法工

2、序繁多，各工序相互干擾，嚴重影響施工進度。本文主要對雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工的安全性進行了數(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：拱部的管棚與小導(dǎo)管的預(yù)支護；開挖與支護左側(cè)導(dǎo)坑上部；開挖與支護左側(cè)導(dǎo)坑下部；開挖與支護右側(cè)導(dǎo)坑上部；開挖與支護右側(cè)導(dǎo)坑下部；開挖與支護中間導(dǎo)坑上部；開挖與支護中間導(dǎo)坑中部；開挖與支護中間導(dǎo)坑下部；拆除臨時支護；施作二次襯砌。對于三臺階法施工：拱部的管棚與小導(dǎo)管的預(yù)支護；開挖與支護上臺階；開挖與支護中臺階；開挖與支護下臺階；施作二次襯砌。2、初期支護結(jié)構(gòu)受力分析臨時支護和初期支護的彎矩和軸力如圖2。從圖中可以看出：（1）各支護的連接地方彎矩較大；且在拆

3、除臨時支持后，初期支護在墻角處的彎矩較大；（2）開挖左側(cè)導(dǎo)坑上部，坑底受拉力；開挖右側(cè)導(dǎo)坑時，臨時支護均承受拉力；另外，拱頂一直處于手拉狀態(tài)，拆除臨時支持后，受拉的范圍擴大，且數(shù)值增大；（3）結(jié)合彎矩和軸力分布情況，可知支護結(jié)構(gòu)的薄弱位置是先行開挖導(dǎo)坑的坑底支護、各支護連接地方及拱頂，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，在中間未開挖的下端，出現(xiàn)貫通，這對圍巖穩(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，遠小于通常的30mm控制標準；（2）地表沉降最大的發(fā)生在第9步施工中，即拆除臨時支撐，相對于上一施工步沉降2mm，這是由于拆除臨時支持，減少了對洞周圍巖的約束，且跨度也由拆除前的多個小跨變?yōu)檎麄€斷面的大跨度；（3）雙側(cè)壁導(dǎo)坑法工法下的關(guān)鍵工序為第6步（即開挖中部上臺階）和第9步（拆除臨時支護）。2、結(jié)論雙側(cè)壁導(dǎo)坑法工