超前支護(hù)在淺埋暗挖技術(shù)中的應(yīng)用

萬景剛（中煤科工集團(tuán)重慶設(shè)計(jì)研究院有限公司，重慶 400042）

超前支護(hù)在淺埋暗挖技術(shù)中的應(yīng)用

萬景剛
（中煤科工集團(tuán)重慶設(shè)計(jì)研究院有限公司，重慶 400042）

隨著城市的發(fā)展，地下建設(shè)規(guī)模的逐步擴(kuò)大，且普遍埋深較淺。暗挖結(jié)構(gòu)對(duì)既有交通及周邊環(huán)境影響較小，適合在城市地下建設(shè)中進(jìn)行推廣。但其施工安全風(fēng)險(xiǎn)大，作好超前支護(hù)對(duì)于確保整個(gè)項(xiàng)目的順利實(shí)施非常重要。本文介紹了重慶市南坪人民醫(yī)院地下通道的暗挖超前支護(hù)技術(shù)，以期對(duì)類似項(xiàng)目提供參考。

淺埋暗挖；超前支護(hù)分析；經(jīng)驗(yàn)交流

淺埋暗挖法沿用新奧法 （New Austrian Tunneling Method）基本原理，初次支護(hù)按承擔(dān)全部基本荷載設(shè)計(jì)，二次模筑襯砌作為安全儲(chǔ)備；初次支護(hù)和二次襯砌共同承擔(dān)特殊荷載。由于埋深淺，施工風(fēng)險(xiǎn)大，在施工過程中，必須嚴(yán)格執(zhí)行十八字方針：管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)，確保施工過程安全。

一、工程簡(jiǎn)介

重慶市南岸區(qū)人民醫(yī)院地下通道橫穿城市主干道，主通道長49m，通道凈寬5m；地下通道底面標(biāo)高距路面為11.95m，設(shè)計(jì)頂板以上覆土約為4.5m。為減小施工過程中對(duì)城市交通的影響，采用淺埋暗挖法進(jìn)行設(shè)計(jì)及施工。

初次支護(hù)采用R42中空超前注漿小導(dǎo)管加型鋼剛架的方式，小導(dǎo)管長3.5m，橫向間距為35cm；型鋼鋼架順向間距為50cm，型鋼規(guī)格為工字鋼20a；掛網(wǎng)Φ8@15×15cm，噴26cm厚砼C30封閉；開挖進(jìn)尺為50cm。如圖1所示。

二、荷載分析

超前支護(hù)主要承擔(dān)車輛荷載、豎向土壓力及側(cè)向土壓力，不考慮水壓力及溫度荷作用。

1 車輛荷載

參照《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60-2004）第4.3.1第、4.3.4條，由汽車荷載作用引起的作用于小導(dǎo)管上的土壓力p′＝140/（5.4×5.8）=4.47kN/m2。投影重疊區(qū)土壓力P1′＝2×4.47=8.94kN/m2。小導(dǎo)管間距為35cm，作用于小導(dǎo)管上的線荷載p1=8.94×0.35=3.129kN/m。

表1　土側(cè)壓力計(jì)算表

2 豎向土壓力

根據(jù)規(guī)范《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D70-2004）第E.0.2條，計(jì)算淺埋隧道垂直土壓力P2＝γH＝21×4.5=94.5 kN/m2。

注：γ—隧道上覆圍巖重度（kN/m3），根據(jù)勘察報(bào)告，此處取21kN/m3。

H—隧道深度，指坑頂至地面的距離，此處取4.5m。

小導(dǎo)管間距為35cm，作用于小導(dǎo)管上的線荷載p2=94.5×0.35=33.075kN/m。

3 側(cè)向土壓力

根據(jù)規(guī)范《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D70-2004）第E.0.2條，側(cè)向壓力

注：Ht—隧道高度；

φc—圍巖計(jì)算摩擦角，其值見表A.0.4-1，根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，此處取40°。

小導(dǎo)管間距為35cm，作用于小導(dǎo)管上的線荷載p3見表1所示。

三、超前支護(hù)計(jì)算

1 模型的建立

采用MIDAS/CIVIL對(duì)超前支護(hù)體系進(jìn)行建模分析。鋼架采用截面為20a工字鋼的梁?jiǎn)卧M，小導(dǎo)管采用圓管中間注水泥漿的復(fù)合截面，單元類型為梁?jiǎn)卧ｄ摷芑A(chǔ)采用一般連接處理，約束相應(yīng)活動(dòng)方向；小導(dǎo)管用一般彈性連接處理，線彈性剛度參照勘察報(bào)告提供的巖土力學(xué)性能，按60000kN/m取用。同時(shí)釋放小導(dǎo)管支于工字鋼上的彎矩約束。

2 計(jì)算結(jié)果如下

經(jīng)計(jì)算，最大彎曲應(yīng)力為166.8 MPa ＜[σ]=210MPa（如圖2所示），最大剪切應(yīng)力為-35.9MPa ＜[τ]=120MPa，最大軸向應(yīng)力考慮穩(wěn)定系數(shù)0.653后，軸向應(yīng)力為27.87 ＜[σ]=200MPa，滿足要求，頂面變形最大值為0.784mm＜2000/400=5mm（如圖3所示），側(cè)面變形最大值為6.173mm＜4000/400=10mm，均滿足規(guī)范要求。

四、施工過程監(jiān)控量測(cè)

本項(xiàng)目全程由重慶交通大學(xué)變形監(jiān)控，從監(jiān)測(cè)信息反饋結(jié)合工程施工安全、質(zhì)量、進(jìn)度分析，本項(xiàng)目采用的超前支護(hù)方式是可行的。

淺埋暗挖技術(shù)采用超前小導(dǎo)管加型鋼鋼架支護(hù)體系進(jìn)行開挖，能滿足工程施工安全、能控制工程的質(zhì)量及進(jìn)度要求。本文對(duì)淺埋暗挖技術(shù)在城市地道建設(shè)中的應(yīng)用具有一定的參考意義，為類似工程項(xiàng)目相關(guān)參數(shù)的選擇提供了經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

結(jié)語

[1] JTG F60—2009，公路隧道施工技術(shù)規(guī)[S].

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