隧道擴建設計方案研究論文

　　1現(xiàn)有隧道工程介紹

　　1.1隧道部分

　　該項目中現(xiàn)有隧道一座，始建于20世紀80年代，局限于當時的技術條件、經(jīng)濟條件以及施工水平等因素限制，隧道凈寬僅為7.0m，限高3.0m，且沒有其他附屬設施建設，服務水平較低，已經(jīng)遠遠不能滿足現(xiàn)在二級公路服務水平和通行能力。因此項目改建時，對該隧道進行了擴建，擴建后隧道凈寬為11.0m，限高5.0m，襯砌為復合式襯砌。

　　1.2地質部分

　　隧址區(qū)位于太岳山脈基巖低山區(qū)之太行山大峽谷區(qū)內(nèi)，隧道洞體處在河谷內(nèi)河曲部位，左側為峪口河河谷，右側為基巖山脊、基巖中陡坡，隧道洞身山體陡峻，基巖出露較好，進出口地形較陡。洞體埋深0~45m，頂板全部為基巖，洞室圍巖奧陶系中風化石灰?guī)r，圍巖堅硬為主，巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，呈塊碎石狀結構為主，根據(jù)原隧道開挖的邊仰坡和原隧道支護情況，結合隧道規(guī)范進行劃分，初判定圍巖為Ⅲ級。

　　2隧道擴建結構施工設計方案

　　2.1設計方案

　　洞身段襯砌均按新奧法原理設計，推薦采用柔性支護體系結構的復合式襯砌。根據(jù)地層、地質條件頂部采用加長系統(tǒng)錨桿對擴建后的掌子面采取預加固措施，隨后以噴、錨、網(wǎng)、格柵鋼架等構成初期支護，二次襯砌采用鋼筋混凝土或素混凝土。襯砌后空隙部分，除隧道頂部其余均應用同級混凝土泵送回填密實。

　　2.2施工設計方案

　　首先對現(xiàn)有隧道采用砧木支護20m范圍的拱頂進行錨桿注漿，然后對原隧道的拱角進行開挖，緊跟施做護拱，最后按正常隧道施工。該隧道為改擴建隧道，開挖時如有較大范圍的坍塌，應提前做好原洞體的支撐。施工時一定要做好隧道的監(jiān)控量測，隨時調(diào)整支護參數(shù)，并防止隧道變形塌方。施工工序：先施工護拱，待護拱穩(wěn)定后，再施工其他部分。開挖導坑上半斷面，上導坑拱部初期支護，開挖導坑下半斷面，下導坑邊墻初期支護，下導坑仰拱部初期支護。完成隧道開挖及初期支護后，立即進行仰拱二次襯砌混凝土澆注。

　　3隧道擴建結構計算

　　3.1計算軟件

　　因巖土分析更加注重施工階段和材料的不確定性，由此計算當中決定巖土的物理狀態(tài)格外的重要。在巖土分析中應盡量使用實體單元真實模擬圍巖的狀態(tài)、盡量地接近模擬巖土的非線性特點以及地基應力狀態(tài)(自應力和構造應力)、并且盡量真實地模擬施工階段開挖過程，這樣才會得到比較真實的結果，這些特點較一般的結構分析存有差異。本次大條山隧道擴建有限元數(shù)據(jù)模擬采用能真實地模擬現(xiàn)場條件和施工過程，并提供更多的材料模型和邊界條件，讓在做巖土分析時有更多選擇的MIDAS軟件。

　　3.2計算方案

　　根據(jù)隧道原位擴建方案，就單側擴建方案進行有限元計算，分析拱肩以下周邊擴建、原隧道拱頂部位回填條件下擴建隧道周邊收斂、拱頂下沉及底鼓情況，從而為大條山隧道既定的擴建形式提供依據(jù)。

　　3.3計算模型

　　為大條山隧道既定的擴建形式的有限元網(wǎng)格劃分，采用平面應變單元進行計算。

　　4結論

　　a）改擴建隧道與新建隧道的主要不同在于既有隧道支護的拆除與利用。舊結構的拆除對圍巖產(chǎn)生新的擾動，因此需要制定嚴格拆除工序，盡量減少施工工程中對圍巖的干擾，保證安全。但同時也可以通過采取合理的措施，利用既有隧道支護來減少對圍巖大面積的擾動，控制圍巖塑性區(qū)的發(fā)展空間。

　　b）該項目隧道改擴建工程通過有限元分析，得出開挖隧道時松動圈變化為：橫向變形與新建隧道影響基本一致，豎向變形比新建隧道影響小。

　　c）通過對監(jiān)控量測實測數(shù)據(jù)采集分析，進一步驗證有限元模擬分析的精確性�？偨Y出現(xiàn)行有限元分析來指導設計施工的必要性，為今后類似的工程積累了寶貴的經(jīng)驗。

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