大跨度小凈距偏壓隧道“一明一暗”進洞開挖順序比選

摘? ? 要：大跨度、小凈距、偏壓隧道空間受力復雜，“一明一暗”近距離雙線隧道布置形式更具施工難度，合理的施工開挖順序對先行與后行隧道支護結構強度及穩定性有較大的影響，成為關系到整個建設工程成敗的關鍵因素。本文以實際工程為依托，采用Midas-GTS NX有限元軟件對隧道進洞開挖順序進行三維數值模擬，研究開挖過程引起的地層位移及相鄰隧道支護結構位移和受力變化情況，最終得出最優施工方案，對類似的大跨度、小凈距、偏壓隧道施工提供重要的實踐依據。

關鍵詞：大跨度;小凈距;偏壓隧道;一明一暗;開挖順序

1? 引言

大跨度、小凈距隧道隧道開挖斷面面積大，雙洞施工過程中對彼此的影響較大，當遇到偏壓地形條件時，此類隧道的受力狀態變得更加復雜。因此，充分研究大跨度、小凈距隧道在受到偏壓荷載作用的條件下的受力及變形狀態，并在隧道施工開挖過程中采用合理的施工工法和施工先后順序對此類隧道的建設有著重要的實踐意義。

2? 工程概況

本文依托工程為大連市光明路延伸工程—隧道暗挖土建工程隧道南洞口段，該段受偏壓地形條件限制，隧道南洞口東、西線平面上按“一明一暗”小凈距布置，隧道穿越地層主要為中風化白云巖，圍巖較破碎。該段新建的隧道東、西線均為四車道，暗挖西線采用復合式支護結構襯砌，并行的東線明挖結構采用模筑混凝土襯砌，雙洞結構最小凈距離10.5m。根據東、西線隧道“一明一暗”小凈距布置的實際條件，隧道采用先暗還是先明進洞開挖是施工過程需要解決的關鍵性問題。設計中充分考慮西線暗挖隧道圍巖穩定及支護結構的安全，東線明洞先行開挖可能造成西線暗挖隧道開挖期間處于更加不利的偏壓受力條件，為減小西線暗挖隧道施工期間受地形偏壓的影響，東、西線施工順序按西線暗挖隧道先行施工，待隧道模筑混凝土襯砌施工結束后，再進行東線隧道明洞基坑工程施工。

3? 計算模型及參數選取

計算中巖土體本構模型采用莫爾—庫倫（Mohr-Coulomb）彈塑性模型，初期支護為二維板單元，二次襯砌為三維實體平面單元。整體計算模型如圖1所示。

根據地質勘察報告選取地層物理力學參數如表1所示。

參照規范要求選取支護結構參數如表2所示。

4? 計算結果分析

4.1? 圍巖的位移分析

圖2為施工結束后西線隧道剖切面上整體位移云圖，圖3為監測點位移曲線。從位移曲線中可看出，西線隧道開挖施工期間（曲線橫軸1～85步）引起支護結構拱頂A點及上方地表B點發生位移分別為5.65mm和4.96mm，東線明洞施工結束后監測點A及監測點B位移分別為6.2mm和5.81mm，東線明洞基坑及結構施工過程引起西線監測點位移為0.55mm和0.85mm。位移分析結果表明，東、西線施工順序按西線暗挖隧道先行施工方案，東線施工期間引起西線隧道的結構及圍巖豎向位移較小，只要西線隧道施工期間應及時完成初期支護結構，盡早完成鋼筋混凝土模筑襯砌，可以保證隧道結構穩定。

4.2? 襯砌結構應力影響分析

東線明洞基坑開挖前西線襯砌最大壓應力0.25MPa，東線明洞結構施工完成后，西線襯砌最大主應力0.41MPa，施工前后最大主應力水平遠小于混凝土容許應力，東線施工引起西線襯砌結構應力變化不會對結構安全性造成影響。圖4為東線明洞結構施工完成后西線襯砌結構最大主應力云圖。

5? 結論

通過對大跨度、小凈距淺埋偏壓雙線隧道“一明一暗”布置形式的進洞開挖順序模擬分析，研究過程中后行明洞施工引起的后行暗挖隧道圍巖位移場變化、支護結構位移變化及模筑襯砌結構應力變化，經過計算結果分析討論，說明在小凈距、偏壓條件下，采用先暗挖后明挖的方案較合理，施工過程中應做好先行隧道的支護及監控量測工作，嚴格按照監測結果指導后行明挖隧道的施工。

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作者簡介：

劉寶超（1987—）男，工學碩士，現在大連市市政設計研究院有限責任公司主要從事隧道及地下巖土工程方面的研究和設計工作。