施工方法对城市软弱浅埋隧道的稳定性影响
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇施工方法对城市软弱浅埋隧道的稳定性影响范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘要：本文依据某隧道工程为载体，采用数值模拟的方法研究了不同施工方法对城市软弱浅埋隧道围岩稳定性的影响。结果表明：采用CD法施工时水平收敛位移值和初期支护内力值明显比CRD法大；临时支撑的拆除时机对隧道的稳定性影响很大，采用CRD法施工时更为突出。本文研究结果对隧道施工具有一定的指导价值，且对以后类似工程具有一定的实际参考价值。
关键词：软弱浅埋隧道 施工方法 拆除时机 数值模拟
1、引言
浅埋隧道由于其埋深较浅，隧道上覆岩土多为风化破碎，普遍存在围岩受力条件复杂，围岩和支护结构应力分布及变形情况复杂，浅埋隧道施工过程中围岩应力分布，导致衬砌结构受力状况更加复杂，不但在设计中存在着诸多困难，同时也增加了隧道施工过程中变形和稳定控制的难度，稍有不慎，就会造成塌方等安全事故发生[1-2]，因此国内外近几年对浅埋隧道的研究越来越多[3~8]。本文主要对城市轨道交通建设中常遇到的软弱浅埋隧道进行相关数值模拟研究。
2、计算模型
2.1 计算断面及参数的选取
本文选取典型断面CK11+180对该隧道稳定性进行分析。断面尺寸布置如图1所示，计算所选用的参数如表1所示，有限元模型见图2~4。
图1围岩衬砌的设计断面
图2 二维整体有限元模型
表 1隧道围岩及支护参数表
材料类型 弹性模量
E/MPa 泊松比
v 粘聚力
C/MPa 内摩擦角
φ/(°) 密度
ρ/（g/cm3）
Ⅴ级围岩 200 0.45 0.05 20 1.9
初期支护 29500 0.2 2.5
临时支护 29500 0.2 2.5
锚杆加固区 250 0.45 0.05 20 1.9
图3 CD施工时初期支护及临时单元
图4 CRD施工时初期支护及临时单元
2.2 计算结果分析
限于篇幅优先本文只贴处拆除临时支护后的围岩位移图（图5~8）和初期支护内力图（图9~12）。
图5 CD法拆除支撑后围岩水平位移
图6 CD法拆除支撑后围岩竖向位移
图7 CRD法 拆除支撑后围岩水平位移
图8 CRD法拆除支撑后围岩竖向位移
图9 CD法拆除支撑后支护弯矩图
图10 CD法拆除支撑后支护轴力图
图11 CRD法拆除支撑后支护弯矩图
图12 CRD法拆除支撑后支护轴力图
根据计算结果，对两种施工方法在开挖完成拆除支撑前和拆除支撑后的最终结果进行对比。结果见表2。
表2 两种施工方法结果对比
施工方法
项目 CD法施工 CRD法施工
拆除支撑前 拆除支撑后 拆除支撑前 拆除支撑后
最大水平收敛
(mm) 7.5 7.3 5.3 6.9
拱顶最大沉降
(mm) 2.1 2.2 1.9 2.0
拱底最大隆起
(mm) 11.3 12.3 10.4 12.2
支护最大弯矩
(KN×m) 205.73 212.64 127.22 176.78
最大轴力
(KN) 823.39 855.42 488.37 630.58
3、结论
1、拆除支撑前CD法施工最大水平收敛位移值比CRD法施工大29.3%，在拆除支撑后CD法施工最大水平收敛位移值比CRD法施工大5.5%。
2、采用CD法施工隧道时支护结构所受内力明显比CRD法大的多，且拆除支撑对CRD法影响较大，因此建议采用CRD法施工，但要注意临时支护的拆除时机。
3、拆除支撑前CD法施工拱底最大隆起值比CRD法施工大8%，拆除支撑后两种施工方法拱底最大隆起值基本一致。
参考文献
[1] 王建红.浅谈软弱围岩隧道施工技术[J].铁道建筑，2006(12):54-55
[2] 周建富.软弱围岩隧道施工技术[硕士学位论文D].四川成都:西南交通大学，2003.
[3 曲学兵.超浅埋隧道暗挖施工模拟[J].四川建筑科学研究，2002，28(4)；51-53.
[4] 韩玫.浅埋隧道施工技术浅议[J].北方交通，2007(12):79-81.
[5] Hsu，S.C.，Chiang,S.S Failure mechanisms of tunnels in weak rock with Interbedded structures [6]. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences，2004，41(sup):2B341-6.
[7] Kontogianni Villy，Stiros Stathis.Convergence in weak rock tunnels[J].Tunnels andTunnelling International，2006，38(2):36-39.
[8] 朱亮来.软弱围岩浅埋大跨隧道施工技术[J].焦作工学院学报(自然科学版)，2002，21(3): 235-237.