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大跨度隧道单-双侧壁导坑法施工力学分析

发布于:2023-01-12 14:53:12 来自:道路桥梁/隧道工程 [复制转发]

摘要


结合某大玲度四车道隧道建设,通过单、双侧壁导坑法动态施工过程的弹塑性有限无数值模 拟,对隧道N级国岩段的围岩一支护结构体屈服接近度、位移和应力特征进行了比较分析,提出了该 隧道较优的施工方法。为类似地质条件下的大跨度隧道设计和施工提供了科学依据。


【关键词】大跨度隧道;侧壁导说法;数值模拟



目前,国内外大跨度隧道施工方法主要有CD工 法、CRD工法、双侧壁导坑法、中壁工法、明挖法和 TBM方法等⑴,采用单侧壁导坑法施工的很少见。结 合正在建设中的某大跨度城市交通隧道建设,对IV级围 岩段四车道大跨度隧道单、双侧壁导坑施工方法進行研 究,提出该大跨度隧道较优的施工方法。


一、工程概况

1.1

工程地质条件


隧址区属构造侵蚀窄谷脊状中丘地貌,岩层呈单斜 状产出,岩层倾向为290°?300°,倾角16“?2甘,隧道轴 线与构造线走向近于垂直,其地质构造不发育,主要为 岩层节理裂隙。隧址区地势落差大,切割深,相对高差 达100m。地下水类型主要为承压水,隧道区地下水补 给主要来源于大气降水,洞内涌水量不大。


隧址区上部覆盖层薄,大部分为基岩裸露区,下伏 基岩岩性主要为下沙溪庙组砂岩与砂质泥岩互层组成。随深度增加(大于30m),岩体趋于完整,裂隙发育程度 也减轻为较发育一不发育。砂岩为中一細粒结构,厚 层一巨厚层状构造,上部强风化层厚度薄,岩体破碎,下 部弱、微风化岩石岩质坚硬,裂隙不发育。砂质泥岩为 粉砂泥质结构,厚层状构造,上部强风化层厚度薄,岩体 破碎;下部弱风化岩石岩质较硬,裂隙不发育。


隧道进、出口段为W级围岩,隧道洞身为皿级围岩。对进、出口段W级围岩単、双侧壁导坑法施工力学进行 分析。


2.1

设计标准


隧道设计行车速为80km/h,设计最大纵坡为 1.8%;限界净高H-5. 2m,净宽B-18.0m.行车方向 为单向行驶;行车道宽度:4X3. 75m。


二、数值分析堵构模型及其控制


2.1

结构模型的建立


根据隧址区工程地质特征和IV级围岩段岩体结构 特征及断面几何特征[建立如图1所示的有限元分析模 型(以双侧壁导坑开挖为例),隧道宽度B=20. 4m,埋 深 H—35.0me

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二、结构分析过程及其控制


隧道单侧壁导坑法结构分析过程如图2所示。具体施工工序为:

(1)初始应力状态计算;(2)先行导坑上部1开挖;(3)先行导坑上部1初期支护(含中壁墙初期支护);(4) 先行导坑下部2开挖;(5)先行导坑下部2初期支护(含 中壁墙初期支护);(6)后行导坑上部3开挖;(7)后行导 坑上部3初期支护;〈8)后行导坑下部4开挖;〈9)后行 导坑下部4初期支护;〈10)拆除中壁墙;(11)中壁墙上 部初期支护和施作仰拱;(12)施作二次衬砌[4]。

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图2单侧壁导坑法开挖示意图

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图3双侧壁导坑法开挖示意图


隧道双侧壁导坑法结构分析过程如图3所示。

侧壁导坑临时支护只施作工字钢和喷射25号钢纤 维混凝土,不施作锚杆。


具体施工工序为:

(1)初始应力状态计算;(2)先行导坑上部1开挖; (3)先行导坑上部1初期支护;<4)先行导坑下部2开 挖;(5)先行导坑下部2初期支护;(6)后行导坑上部3 开挖;(7)后行导坑上部3初期支护;〈8)后行导坑下部 4开挖;(9)后行导坑下部4初期支护;(10)双侧壁导坑 之间上部5开挖;(11)双侧壁导坑之间上部5初期支 护;(12)双侧壁导坑之冋下部6开挖;(13)拆除侧壁导 坑临时支护;(14)中壁墙上部初期支护和施作仰拱; (15)施作二次衬砌。

三、数值模拟结果分析


3.1

屈服接近度特征


单、双侧壁导坑法施工时,隧道围岩一支护体屈服 接近度特征分别如图4和图5所示。


总体上看,双侧壁导坑法施工的屈服区(诊1)范围 比单侧壁导坑法施工的屈服区范围小,主要分布在曲边 墙两侧,并且较连续。在双侧壁导坑的临时支护顶点, 出现两个屈服接近度低值;在单側壁导坑法施工的隧道 底板出现了较小范围的塑性区。两种施工方法施工时, 隧道周边典型位置(左、右曲边墙中部,拱顶及拱肩共5 点)的屈服接近度值(图6)相差不大。単侧壁导坑法施工,5点的屈服接近度平均值为0. 9480乡双侧壁导坑 法施工时,5点的屈服接近度平均值为0.9375。

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3.2

围岩应力、位移特征


隧道按单、双侧壁导坑法施工时,围岩应力具有如下特征:


①单侧壁导坑法施工时,隧道最大主应力(压应力) 为7.0MPa,分布在拱脚。左、右两侧相差较大,先掘进 导坑一侧较大。双侧壁导坑法施工时,隧道最大主应力 (压应力)为4.0(右侧)?6. OMPa(左侧),左、右两侧相 差不大,先掘进导坑一侧较大.②单側壁导坑法施工 时,在先掘进导坑拱脚和对侧的曲边墙底脚岀现拉应力 集中,拱脚最大值为2. OMPa,底脚最大值为1. OMPa; 在后掘进导坑拱脚和对侧的曲边墙底脚出现压应力集 中。双侧壁导坑法施工时,在后掘进导坑拱脚和对侧的 曲边墙底脚出现拉应力集中,最大值皆为L8MPa,在 先掘进导坑拱脚和对侧的曲边墙底脚出现压应力集中。


隧道周边典型位置(左右曲边墙中部、拱顶及拱肩 共5点)应力及位移特征如图7所示。

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单侧壁导坑法施工时,隧道周边典型位置的最大主 应力平均值为1. 857MPa,竖向位移平均值为 5.4I6mm$双侧壁导坑法施工时,隧道周边典型位置的 最大主应力平均值为1. 832MPa,竖向位移平均值为 5.122mm;两者的剪应力和水平位移相差较小。可以 认为,两种施工方法的隧道周边典型位置的应力及位移 值比较接近。


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相关资料推荐:

隧道双侧壁导坑法施工方案

https://ziliao.co188.com/p63463658.html


知识点:大跨度隧道单-双侧壁导坑法施工力学分析


  • lujinghai51
    lujinghai51 沙发

    很少能看到这么好的文件与某型,高人比较多

    2023-01-24 18:31:24

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这个家伙什么也没有留下。。。

隧道工程

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