超大断面公路隧道的设计与研究

关 华 杨 帆

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正文：

在国家西部大开发战略目标的促进下,中国的公路建设事业出现了前所未有的发展态势,公路隧道建设工程也蓬勃发展起来。隧道围岩分级作为提高隧道工程设计标准、优化施工技术的重要手段,围岩分级的准确性和科学性直接关系到隧道设计质量的高低,因此,需从加强隧道勘察质量、增强施工人员综合素质、加强工程管理等方面入手来不断提高分级设计质量,为促进隧道工程的顺利进行提供保障。

1 公路隧道设计遵循原则

公路隧道设计应按照国家规范要求设计。施工图纸设计应考虑到隧道内轮廓，隧道洞口设置洞门。洞门设计应符合实际施工特点，满足工程地理条件。内部轮廓设计应确保排水、照明、管理、通风等设备所需空间。洞门设计应按照地质条件及施工需求，结合工程周边环境确定。若隧道位于城镇、村落等建筑物附近，应更加注重隧道的美观性。

2 基本施工方法

从目前的角度来看，适用于大断面隧道的开挖方法是：

（1）上半步法(短步法，上半临时封闭法)

（2）中值分割法(CD法，CRD法)

（3）施工方法分为三种，六种基本施工方法，包括双导坑开挖法（双导坑先进开挖法，玻璃法）。

①采用上半台阶法，保证了牢固支撑的可靠性，保证了手掌的稳定性。尽管作为支撑构件的提前支撑的效果不是很明显，但是从改善挖掘前的形成的观点来看，可以在一定程度上控制穹顶范围的松弛。如果先进支架和辅助施工方法的效果不明显或不经济，可以改为CD施工方法。可以说，该方法可以适应各种围岩条件下的施工，结合先进的支护和辅助施工，形成有效有效的支撑系统;②在分区方法中，由于纵向截面，为了确保手掌表面的稳定性，挖掘部分较大，并且如果及时支撑，则可以防止隧道周围的松弛。在CD方法和CRD方法的构造过程中，分隔壁的移除是复杂的，并且施工条件差。不建议使用大型机械进行快速施工。该方法属于大断面施工，广泛应用于大型电站和城市地下工程。当埋深较小时，可以控制地表沉降，确保施工安全，也可以用于地质条件较差的地区。③双面导坑法，又称眼镜法。该方法通过薄壁部分的稳定性确保手掌表面得到有效控制，并有效控制隧道周围的松弛范围。先进的导向坑检测前方的地质条件。遇到不利的地质条件时，应在挖掘前采取预防措施。然而，在当地质量好的情况下，难以改变施工方法。

3 过程设计方法

工艺设计方法的基本思想是：根据施工挖掘步骤，隧道段被分成若干个独立的小井段。根据一些规则，简化每个小跨度孔段，并获得各自的几何参数以获得各自的几何参数。小孔上的松压力。最后，基于每个小洞穴，通过规则和隧道设计的组合获得总设计负荷。流程设计方法体现了系统科学的内容，即整个隧道，基于基本的假设和抽象，分析每个元素以实现隧道的整体研究。从而获得隧道的力学和动态特性。

4 现场监控试验

现场监测试验过程设计方法的核心问题是找出挖掘过程中松散带的发展规律。通过隧道现场试验，分析了施工过程中动态松散带的发展规律。在隧道K5870中嵌入三组表面嵌入的多点位移计，其中第二和第三组数据是有效的。隧道开挖过程如下：（1）左引导孔的挖掘。（2）右引导孔的挖掘。（3）右引导孔下的挖掘。（4）左引导孔下的挖掘。（5）在新土上开挖。（6）左导洞下开挖，核心土壤。

5 过程设计方法的应用建议

工艺设计方法应用方案提出了一种大截面隧道的工艺设计方法。使用工艺设计方法计算松动载荷时，应注意以下事项：

（1）工艺设计方法适用于围岩条件差，可产生松动压力或负荷的情况。

（2）在通过工艺设计方法计算时，应注意合理地简化和提取挖掘方法。

（3）介绍了影响系数在工艺设计方法中的应用。它是由专家或有经验的设计师确定的经验值，并且与诸如围岩条件和挖掘室的几何形状等因素具有一定的关系。

（4）一些问题可以在流程设计方法的使用上以新的视角加以解决。提出了以荷载为目标函数，以最小荷载和最优荷载为目标函数，在相同条件下优化开挖顺序的方法。在相同条件下，获得了相同开挖方法下的最佳开挖几何形状。

6 过程设计方法与状态设计方法的联系和区别

（1）状态设计方法的负荷计算公式是过程设计方法的基础和前提。普鲁士理论和公路隧道设计规范是单一挖掘的计算公式，属于国家设计方法的范围。在工艺设计方法中，应使用普鲁士理论和公路隧道设计规范来计算小隧道的松动荷载。

（2）工艺设计方法在一定程度上包括国家设计方法。工艺设计方法主要分析计算各开挖过程。每个步骤的计算是最终分析中的状态设计过程。

7 结束语

（1）隧道设计荷载与施工过程有关。每个过程挖掘在一定程度上受到相邻过程的影响，但影响很小。每个过程都可以被认为是一个独立的小洞穴，可以通过规范或普鲁士理论获得。

（2）建立工艺设计方法计算公式。给出了基于Plt公式和Taishaji公式计算总垂直均布荷载的公式。工艺设计载荷的计算值与测量载荷的比较表明，测量的松动压力通常小于过程载荷的计算值。

（3）工艺设计方法与状态设计方法之间存在差异和联系。过程设计方法依赖于传统的状态设计方法，如在计算小空腔松载荷时的普鲁士理论。当隧道施工方法简化为单一挖掘时，工艺设计方法简化为状态设计方法。