双侧壁导坑法在大断面隧道中的应用

夏昌猛　罗伟　董江桃

摘 要：结合遵义官井1号隧道大断面隧道工程的实际情况，介绍了双侧壁导坑法施工技术。选取一个典型断面，利用MIDAS/GTS对动态施工过程进行数值模拟，探索分步开挖引起的地表沉降的变化形态和洞周位移，为以后类似的大跨度隧道的设计和施工提供了参考.

关键词：双侧壁导坑法；数值模拟；地表变形；沉降

1前言

近些年双侧壁导坑法在我国隧道建设中得到广泛的应用，但是实际工程中涉及的岩土地质情况十分复杂，对于双侧壁导坑法的开挖支护机理主要还是依靠经验进行类比设计和施工。为搞清楚双侧壁导坑法的开挖支护机理，克服初期支护设计与施工过程中的盲目性与不合理性，本文以遵义市新建官井1号隧道为例，对隧道双侧壁导坑法施工全过程进行分析，分析开挖过程中围岩的变形特征，为以后隧道设计施工提供参考依据。

2工程概况

遵义市官井隧道复线建设工程位于遵义市老城区西北部城郊，南接银河西路，北接温州路。植被发育，覆土厚度0-2m。1号隧道隧址地面高程最高995m，最低902m，相对高差93m；隧道隧址上覆第四系坡残积之粘土。下伏侏罗系香溪组砂岩、三叠系狮子山组溶塌角砾岩、泥灰岩、灰岩。隧道建筑界限宽12m，高5.0m，路基路幅采用14.06m的宽度。

隧道洞身支护设计以新奥法原理为指导，采用锚喷支护，复合式衬砌结构。即以环向系统锚杆、环向系统注浆小导管、钢筋网、喷射混凝土作为初期支护，辅以型钢钢架加强支护，大管棚、小导管注浆超前支护。二次衬砌采用钢筋混凝土。

3 双侧壁导坑法支护参数

根据地质勘察报告，该段隧道围岩差，覆盖层薄，为确保隧道施工安全，该段隧道开挖采用双侧壁导坑法施工，如图1所示。超前支护采用Φ42小导管，环向间距0.4m，单根长度4m，花管注水泥水玻璃双液浆，纵向间距2.4m；0.22m厚C25格栅喷射砼初期支护，150×150mm单层网片，中空注浆锚杆纵向间距1m，单根长度4.0m，环向间距0.8m，临时支护0.3m厚C25格栅喷射砼；二次衬砌采用0.65m厚C30防水钢筋混凝土衬砌背后压注水泥浆液充填。

4 有限元模型的建立

選取选取官井隧道进口段一典型横断面 K0 +312进行数值模拟。该段围岩为强风化砾岩夹砂岩及页岩，岩性软硬不均，节理极发育，岩石破碎。

洞顶埋深为23m。依照设计的隧道断面形式和尺寸，建立相应的计算模型。计算区域在水平方向左、右侧延伸到65 m。垂直方向上，隧道底部向下取

为38m，向上取至地表。

采用MIDAS/GTS对双侧壁导坑法开挖时的力学行为进行研究。计算模型采用MIDAS/GTSS常用的边界条件：底部采用位移边界条件，即水平方向的位移均约束；侧面仅水平方向位移约束，上部边界达到地表。围岩采用Mohr- Coulomb屈服准则，初始应力仅考虑自重应力，隧道初期支护综合考虑了锚杆、喷射混凝土和钢拱架的作用。对超前支护和锚注支护对围岩的加固作用按提高围岩c、Φ值 l0 %考虑 。锚杆采用杆单元，喷射混凝土则采用梁单元进行模拟。计算中分别考虑隧道顶部双侧壁导坑法初期支护，喷混硬化，隧道两侧径向注浆等有利于控制变形的实际因素。岩土材料的力学行为与应力历史和扰动过程密切相关，计算严格按照工程实际中应用双侧壁导坑法的施工工序。

5 模拟计算结果及分析

整理各级开挖完成后，拱顶和拱顶正上方地表沉降历时曲线见图2。

根据计算结果可知：

1）隧道施工引起的拱顶累积沉降量为2.0242 cm，底部上浮1.704 cm，围岩水平向收敛1.0434 cm，最大水平位移发生在边墙中部。地表累积沉降量为0.691 cm，发生在拱顶正上方地表处。

2）边墙围岩水平位移主要由侧导洞施工引起，后续开挖对水平位移影响很小。中台阶和下台阶开挖施工引起的拱顶沉降及地面沉降量均较大。

6 结 论

对官井1号隧道洞口段在双侧壁导坑施工工序下的施工力学行为进行了模拟计算，通过对隧道开挖支护后最终的围岩位移得到如下结论：

1） 大跨度隧道采用双侧壁导坑法进行开挖，导洞的内侧会产生较大的位移， 隧道施工时应加强导洞内侧临

时支护，以防止围岩松弛。

2） 对于大跨度隧道的分步开挖，施工时应尽量避免产生较大的扰动，而且各台阶不宜间隔太长。

参考文献

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