1、隧道擴(kuò)建設(shè)計(jì)方案研究論文 隧道擴(kuò)建設(shè)計(jì)方案研究論文 1.1隧道部分 該項(xiàng)目中現(xiàn)有隧道一座，始建于20世紀(jì)80年代，局限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件、經(jīng)濟(jì)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(shè)施建設(shè)，服務(wù)水平較低，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)在二級(jí)公路服務(wù)水平和通行能力。因此項(xiàng)目改建時(shí)，對(duì)該隧道進(jìn)行了擴(kuò)建，擴(kuò)建后隧道凈寬為11.0m，限高5.0m，襯砌為復(fù)合式襯砌。 1.2地質(zhì)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(cè)為峪口河河谷，右側(cè)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(jìn)出口地形較陡。洞體埋深045m，頂板全部

2、為基巖，洞室圍巖奧陶系中風(fēng)化石灰?guī)r，圍巖堅(jiān)硬為主，巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，呈塊碎石狀結(jié)構(gòu)為主，根據(jù)原隧道開挖的邊仰坡和原隧道支護(hù)情況，結(jié)合隧道規(guī)范進(jìn)行劃分，初判定圍巖為級(jí)。 2.1設(shè)計(jì)方案 洞身段襯砌均按新奧法原理設(shè)計(jì)，推薦采用柔性支護(hù)體系結(jié)構(gòu)的復(fù)合式襯砌。根據(jù)地層、地質(zhì)條件頂部采用加長(zhǎng)系統(tǒng)錨桿對(duì)擴(kuò)建后的掌子面采取預(yù)加固措施，隨后以噴、錨、網(wǎng)、格柵鋼架等構(gòu)成初期支護(hù)，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(yīng)用同級(jí)混凝土泵送回填密實(shí)。 2.2施工設(shè)計(jì)方案 首先對(duì)現(xiàn)有隧道采用砧木支護(hù)20m范圍的拱頂進(jìn)行錨桿注漿，然后對(duì)原隧道的拱角進(jìn)行開挖，緊跟施做護(hù)拱，最后按正常隧道施工。該

3、隧道為改擴(kuò)建隧道，開挖時(shí)如有較大范圍的坍塌，應(yīng)提前做好原洞體的支撐。施工時(shí)一定要做好隧道的監(jiān)控量測(cè)，隨時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù)，并防止隧道變形塌方。施工工序：先施工護(hù)拱，待護(hù)拱穩(wěn)定后，再施工其他部分。開挖導(dǎo)坑上半斷面，上導(dǎo)坑拱部初期支護(hù)，開挖導(dǎo)坑下半斷面，下導(dǎo)坑邊墻初期支護(hù)，下導(dǎo)坑仰拱部初期支護(hù)。完成隧道開挖及初期支護(hù)后，立即進(jìn)行仰拱二次襯砌混凝土澆注。 3.1計(jì)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(jì)算當(dāng)中決定巖土的物理狀態(tài)格外的重要。在巖土分析中應(yīng)盡量使用實(shí)體單元真實(shí)模擬圍巖的狀態(tài)、盡量地接近模擬巖土的非線性特點(diǎn)以及地基應(yīng)力狀態(tài)(自應(yīng)力和構(gòu)造應(yīng)力)、并且盡量真實(shí)地模擬施工階段開挖過(guò)

4、程，這樣才會(huì)得到比較真實(shí)的結(jié)果，這些特點(diǎn)較一般的結(jié)構(gòu)分析存有差異。本次大條山隧道擴(kuò)建有限元數(shù)據(jù)模擬采用能真實(shí)地模擬現(xiàn)場(chǎng)條件和施工過(guò)程，并提供更多的材料模型和邊界條件，讓在做巖土分析時(shí)有更多選擇的MIDAS軟件。 3.2計(jì)算方案 根據(jù)隧道原位擴(kuò)建方案，就單側(cè)擴(kuò)建方案進(jìn)行有限元計(jì)算，分析拱肩以下周邊擴(kuò)建、原隧道拱頂部位回填條件下擴(kuò)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(kuò)建形式提供依據(jù)。 3.3計(jì)算模型 為大條山隧道既定的擴(kuò)建形式的有限元網(wǎng)格劃分，采用平面應(yīng)變單元進(jìn)行計(jì)算。 a）改擴(kuò)建隧道與新建隧道的主要不同在于既有隧道支護(hù)的.拆除與利用。舊結(jié)構(gòu)的拆除對(duì)圍巖產(chǎn)生新的擾動(dòng)，因此需要制定嚴(yán)格拆除工序，盡量減少施工工程中對(duì)圍巖的干擾，保證安全。但同時(shí)也可以通過(guò)采取合理的措施，利用既有隧道支護(hù)來(lái)減少對(duì)圍巖大面積的擾動(dòng)，控制圍巖塑性區(qū)的發(fā)展空間。 b）該項(xiàng)目隧道改擴(kuò)建工程通過(guò)有限元分析，得出開挖隧道時(shí)松動(dòng)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(guò)對(duì)監(jiān)控量測(cè)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)采集分析，進(jìn)一步驗(yàn)證有限元模擬分析的精確性?？偨Y(jié)出現(xiàn)行有限元分析來(lái)指導(dǎo)設(shè)計(jì)施工的必要