钢架岩墙组合支撑工法动态施工力学特性及其应用

京沪高速公路济南连接线浆水泉隧道全长3 101 m,最大开挖断面尺寸为19.5m×13.1m,是目前中国最长的双向八车道高速公路隧道.浆水泉隧道穿越地层主要以Ⅲ,Ⅳ级硬质灰岩为主,且施工工期紧,传统的双侧壁导坑法、CRD法等因施工工序繁琐,临时支撑多,施工效率低,无法满足工程工期需求.基于以上背景,提出钢架岩墙组合支撑分部施工工法,主要特点是中间岩墙和上台阶临时钢架组成临时支护体系,在减少临时支撑的同时,中部岩墙还能通行车辆,5个工作面可同时施工,从而实现快速施工;在此基础上,进一步运用数值计算与室内模型试验相结合的方法,对该工法的动态施工力学特性进行研究.结果表明:施工过程中,隧道上部围岩开挖的时间段是支护结构受力最不利时期,支护结构内力在此期间增长迅速,波动较大;中隔壁是支护结构中受力最不利处,其余部位结构受力对隧道施工反馈很小;影响拱顶沉降和仰拱隆起的主要因素是隧道上部围岩的开挖,影响拱脚处围岩水平收敛的主要因素是隧道下部围岩的开挖;支护结构承载和围岩变形均能够满足公路隧道施工安全需要;通过在浆水泉隧道中的实际运用表明该工法能有效提高施工效率,缩短施工工期,是一种可行的超大扁平断面隧道快速施工工法.

单跨5车道公路隧道工法优化及施工力学特性研究

为解决超大断面公路隧道传统工法工序繁杂、效率低等问题,依托厦门芦澳路—海沧疏港通道2#分岔隧道大跨段(国内在建最大断面公路隧道),利用“以索代撑”的思想,并结合围岩强度高的特点,提出主动支护的钢架岩墙组合支撑法并对其进行工法优化。通过岩石三轴压缩试验和Hoek-Brown估算方法获得围岩力学参数,并采用数值计算的方法验证该工法的合理性,确定预应力锚索长度为10 m,预应力值为1000 kN,同时对其施工力学特性进行研究。结果表明:围岩变形主要发生在岩墙(⑤分部)开挖前,且以竖向变形为主,上台阶开挖是引起隧道拱部沉降和仰拱隆起的主要原因;在预应力锚索的作用下,隧道岩墙(⑤分部)的开挖和中隔壁的拆除对围岩变形和初期支护内力影响较小;初期支护拱脚处压应力集中,拱顶和仰拱处受到较大的拉应力;隧道围岩变形及初期支护承载力均满足公路隧道施工安全要求。