无中导洞法双连拱隧道后行洞施工力学行为及参数优化分析

为研究无中导洞法双连拱隧道后行洞施工力学行为及支护时机、空间效应的影响,以宜金高速黄角坪隧道工程为依托,采用数值计算方法,对后行洞不同开挖进尺、不同台阶长度和不同左右导洞掌子面错距等参数进行深入研究,进一步分析这些参数对后行洞围岩位移、初期支护受力特征和先行洞二次衬砌受力特征的影响。结果表明:随着开挖进尺、台阶长度和左右导洞掌子面错距的增大,后行洞的围岩位移、初期支护主应力和先行洞二次衬砌主应力均显著增大;台阶长度和左右导洞掌子面错距对后行洞初期支护和先行洞二次衬砌主应力的影响非常显著,在实际施工中应严格控制。

无中导洞连拱隧道掌子面纵向间距优化

作为一种大跨径地下结构形式连拱隧道结构复杂,无中导洞法能在提高施工速度的基础上降低中隔墙渗漏水。为研究连拱隧道无中导洞法施工活动对隧道先后行洞的影响程度,以陈家滩隧道为研究对象,通过数值模拟研究了不同间距下先后行洞的影响范围、先后行洞的影响程度以及中隔墙的倾覆趋势。结果表明:当先行洞开挖至控制截面5 m范围内时,对围岩的影响最大,其围岩位移释放系数增量达到了40%以上;超过控制截面10 m时其围岩释放系数达到了93%以上,影响程度较小;超过20 m时影响程度可以忽略。当先后行洞纵向间距大于35 m时,影响程度接近10%,纵向间距大于40 m时,影响程度小于10%。从中隔墙的倾覆程度来看,当先行洞开挖完成时,中隔墙的倾斜程度达到最大,倾斜度约为3.28×10^(-4);而纵向间距大于30 m时倾斜度差值为0.351×10^(-4),此时中隔墙倾斜程度较大极差较小,有利于中隔墙受力。故先后行洞开挖掌子面纵向间距建议控制在30~40 m。

无导洞法双连拱隧道施工方案优化研究

目前,传统的连拱隧道施工方法存在施工工序多、临时支护量大、对围岩扰动频繁等问题。为了避免上述问题,以宜金高速黄角坪隧道工程为依托,提出了两种无中导洞法施工方案,通过数值模拟建立地层结构模型,详细分析了不同方案施工过程中围岩的变形特性以及结构的受力特征。研究表明:后行洞开始掘进时,围岩位移和塑性区会明显增大,最终拱顶处形成一个“人字形”塌落拱;初期支护和二次衬砌上的最大压应力都是位于先行洞中墙墙脚位置;二次衬砌的最大拉应力主要位于拱顶内侧或仰拱内侧,而初期支护的最大拉应力很小影响不大;总体来看,方案一施工效率较高,方案二相对保守安全。研究成果可为今后无中导洞双连拱隧道的施工提供参考和借鉴。

浅埋软弱地层中连拱隧道有无中导洞施工工法对比研究

为研究无中导洞连拱隧道施工工法在浅埋软弱地层中的适用性,运用有限元数值模拟方法对无中导洞工法和传统的中导洞工法进行对比研究,重点从隧道开挖引起的围岩变形、支护结构主应力以及围岩塑性区分布进行了对比分析。结果表明:(1)在围岩扰动变形方面,无中导洞工法引起的拱顶沉降和外侧边墙水平位移均较小,但在邻近中墙侧产生稍大的侧向变形;(2)在支护结构受力方面,因临时支护结构少且结构刚度过渡更加圆顺,无中导洞工法有利于抵抗偏压荷载和减少应力集中;(3)在围岩塑性区分布方面,无中导洞工法施工造成的围岩塑性区分布范围和径向深度均较小,主要在中墙底部及其邻近的两侧拱脚位置稍大于有中导洞工法;(4)综合施工过程力学行为和施工效率,无中导洞连拱隧道工法在浅埋软弱地层中具有较强的可行性和适用性。