浅埋偏压隧道洞口段超前大管棚支护效果分析

浅埋偏压隧道洞口段的合理支护措施是实现隧道洞口安全施工的关键,洞口段往往会遇到浅埋偏压、山体表层岩石强风化以及围岩软弱破碎等不良地质,需采用超前支护措施来控制围岩变形。以在建的格鲁吉亚E60高速公路F3标段4号隧道第比利斯端洞口工程为背景,采用数值试验方法,对比分析了洞口新意法开挖时有无超前管棚支护对隧道洞口段的地表沉降、掌子面挤出变形、预收敛变形、收敛变形、围岩应力分布及塑性区的发展的影响。基于数值试验结果的分析表明:采用新意法施工,隧道洞口段的超前管棚支护可以促进应力拱的形成,改善了超前核心土的受力,减小了掌子面的挤出变形和核心土的塑性区范围;在掌子面前后约1倍洞径的范围内,隧道拱顶沉降的速率最大,变形量达到总变形量的85%;同时,超前管棚支护将极大地减小围岩的塑性区范围,避免了浅埋洞口段围岩塑性区发展至地表而导致的洞口整体坍塌。