隧道双侧壁导坑法施工安全性分析

安永林

【摘要】利用数值模拟软件，建立了双侧壁导坑法施工过程的仿真模型，分析了各开挖步下的支护结构轴力、弯矩及围岩的变形情况，结果表明：关键工序为开挖中部上台阶和拆除临时支护；采用双侧壁导坑工法控制沉降效果较好。

【关键词】隧道工程：风险管理：管理制度

【中图分类号】TU9 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）04-0261-01

【基金项目】湖南省教育厅资助项目（11C0548）；2011年湖南科技大学教学研究与改革项目（G31112）

为保证隧道施工过程中牛角冲互通立交桥及排水箱涵的安全，浏阳河隧道设计采用双侧壁导坑法，但该工法工序繁多，各工序相互干扰，严重影响施工进度。本文主要对双侧壁导坑法施工的安全性进行了数值模拟。

1、数值模型的建立

数值模型如图l所示。各施工工序如下：①拱部的管棚与小导管的预支护；②开挖与支护左侧导坑上部；③开挖与支护左侧导坑下部；④开挖与支护右侧导坑上部；⑤开挖与支护右侧导坑下部；⑥开挖与支护中间导坑上部；⑦开挖与支护中间导坑中部；⑧开挖与支护中间导坑下部；⑨拆除临时支护；⑩施作二次衬砌。对于三台阶法施工：①拱部的管棚与小导管的预支护；②开挖与支护上台阶；③开挖与支护中台阶；④开挖与支护下台阶；⑤施作二次衬砌。

2、初期支护结构受力分析

临时支护和初期支护的弯矩和轴力如图2。从图中可以看出：（1）各支护的连接地方弯矩较大；且在拆除临时支持后，初期支护在墙角处的弯矩较大；（2）开挖左侧导坑上部，坑底受拉力；开挖右侧导坑时，临时支护均承受拉力；另外，拱顶一直处于手拉状态，拆除临时支持后，受拉的范围扩大，且数值增大；（3）结合弯矩和轴力分布情况，可知支护结构的薄弱位置是先行开挖导坑的坑底支护、各支护连接地方及拱顶，因而建议，如采用该工法施工，应注重工字钢在该处的连接质量。

3、围岩的变形

图4给出了各工序下，围岩的最大剪应变。从图中分析可知：（1）各开挖的下段连接的地方应变较大；（2）双侧壁施工完成后，在中间未开挖的下端，出现贯通，这对围岩稳定很不利。

4、地表变形分析

下图为隧道上部地表中线点在各工序下的沉降。从图中分析可知：

（1）在双侧壁导坑法工法下地表的变形较小，最终沉降为7.2mm，远小于通常的30mm控制标准；

（2）地表沉降最大的发生在第9步施工中，即拆除临时支撑，相对于上一施工步沉降2mm，这是由于拆除临时支持，减少了对洞周围岩的约束，且跨度也由拆除前的多个小跨变为整个断面的大跨度；

（3）双侧壁导坑法工法下的关键工序为第6步（即开挖中部上台阶）和第9步（拆除临时支护）。

2、结论

双侧壁导坑法工法的关键工序为开挖中部上台阶和拆除临时支护；浏阳河隧道采用双侧壁导坑工法控制沉降效果较好。