隧道雙側壁導坑法施工安全性分析

安永林

【摘要】利用數值模擬軟件，建立了雙側壁導坑法施工過程的仿真模型，分析了各開挖步下的支護結構軸力、彎矩及圍巖的變形情況，結果表明：關鍵工序為開挖中部上臺階和拆除臨時支護；采用雙側壁導坑工法控制沉降效果較好。

【關鍵詞】隧道工程：風險管理：管理制度

【中圖分類號】TU9 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）04-0261-01

【基金項目】湖南省教育廳資助項目（11C0548）；2011年湖南科技大學教學研究與改革項目（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，瀏陽河隧道設計采用雙側壁導坑法，但該工法工序繁多，各工序相互干擾，嚴重影響施工進度。本文主要對雙側壁導坑法施工的安全性進行了數值模擬。

1、數值模型的建立

數值模型如圖l所示。各施工工序如下：①拱部的管棚與小導管的預支護；②開挖與支護左側導坑上部；③開挖與支護左側導坑下部；④開挖與支護右側導坑上部；⑤開挖與支護右側導坑下部；⑥開挖與支護中間導坑上部；⑦開挖與支護中間導坑中部；⑧開挖與支護中間導坑下部；⑨拆除臨時支護；⑩施作二次襯砌。對于三臺階法施工：①拱部的管棚與小導管的預支護；②開挖與支護上臺階；③開挖與支護中臺階；④開挖與支護下臺階；⑤施作二次襯砌。

2、初期支護結構受力分析

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；且在拆除臨時支持后，初期支護在墻角處的彎矩較大；（2）開挖左側導坑上部，坑底受拉力；開挖右側導坑時，臨時支護均承受拉力；另外，拱頂一直處于手拉狀態，拆除臨時支持后，受拉的范圍擴大，且數值增大；（3）結合彎矩和軸力分布情況，可知支護結構的薄弱位置是先行開挖導坑的坑底支護、各支護連接地方及拱頂，因而建議，如采用該工法施工，應注重工字鋼在該處的連接質量。

3、圍巖的變形

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

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）在雙側壁導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為整個斷面的大跨度；

（3）雙側壁導坑法工法下的關鍵工序為第6步（即開挖中部上臺階）和第9步（拆除臨時支護）。

2、結論

雙側壁導坑法工法的關鍵工序為開挖中部上臺階和拆除臨時支護；瀏陽河隧道采用雙側壁導坑工法控制沉降效果較好。