超大斷面公路隧道的設計與研究

關 華 楊 帆

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正文：

在國家西部大開發(fā)戰(zhàn)略目標的促進下,中國的公路建設事業(yè)出現(xiàn)了前所未有的發(fā)展態(tài)勢,公路隧道建設工程也蓬勃發(fā)展起來。隧道圍巖分級作為提高隧道工程設計標準、優(yōu)化施工技術(shù)的重要手段,圍巖分級的準確性和科學性直接關系到隧道設計質(zhì)量的高低,因此,需從加強隧道勘察質(zhì)量、增強施工人員綜合素質(zhì)、加強工程管理等方面入手來不斷提高分級設計質(zhì)量,為促進隧道工程的順利進行提供保障。

1 公路隧道設計遵循原則

公路隧道設計應按照國家規(guī)范要求設計。施工圖紙設計應考慮到隧道內(nèi)輪廓，隧道洞口設置洞門。洞門設計應符合實際施工特點，滿足工程地理條件。內(nèi)部輪廓設計應確保排水、照明、管理、通風等設備所需空間。洞門設計應按照地質(zhì)條件及施工需求，結(jié)合工程周邊環(huán)境確定。若隧道位于城鎮(zhèn)、村落等建筑物附近，應更加注重隧道的美觀性。

2 基本施工方法

從目前的角度來看，適用于大斷面隧道的開挖方法是：

（1）上半步法(短步法，上半臨時封閉法)

（2）中值分割法(CD法，CRD法)

（3）施工方法分為三種，六種基本施工方法，包括雙導坑開挖法（雙導坑先進開挖法，玻璃法）。

①采用上半臺階法，保證了牢固支撐的可靠性，保證了手掌的穩(wěn)定性。盡管作為支撐構(gòu)件的提前支撐的效果不是很明顯，但是從改善挖掘前的形成的觀點來看，可以在一定程度上控制穹頂范圍的松弛。如果先進支架和輔助施工方法的效果不明顯或不經(jīng)濟，可以改為CD施工方法?？梢哉f，該方法可以適應各種圍巖條件下的施工，結(jié)合先進的支護和輔助施工，形成有效有效的支撐系統(tǒng);②在分區(qū)方法中，由于縱向截面，為了確保手掌表面的穩(wěn)定性，挖掘部分較大，并且如果及時支撐，則可以防止隧道周圍的松弛。在CD方法和CRD方法的構(gòu)造過程中，分隔壁的移除是復雜的，并且施工條件差。不建議使用大型機械進行快速施工。該方法屬于大斷面施工，廣泛應用于大型電站和城市地下工程。當埋深較小時，可以控制地表沉降，確保施工安全，也可以用于地質(zhì)條件較差的地區(qū)。③雙面導坑法，又稱眼鏡法。該方法通過薄壁部分的穩(wěn)定性確保手掌表面得到有效控制，并有效控制隧道周圍的松弛范圍。先進的導向坑檢測前方的地質(zhì)條件。遇到不利的地質(zhì)條件時，應在挖掘前采取預防措施。然而，在當?shù)刭|(zhì)量好的情況下，難以改變施工方法。

3 過程設計方法

工藝設計方法的基本思想是：根據(jù)施工挖掘步驟，隧道段被分成若干個獨立的小井段。根據(jù)一些規(guī)則，簡化每個小跨度孔段，并獲得各自的幾何參數(shù)以獲得各自的幾何參數(shù)。小孔上的松壓力。最后，基于每個小洞穴，通過規(guī)則和隧道設計的組合獲得總設計負荷。流程設計方法體現(xiàn)了系統(tǒng)科學的內(nèi)容，即整個隧道，基于基本的假設和抽象，分析每個元素以實現(xiàn)隧道的整體研究。從而獲得隧道的力學和動態(tài)特性。

4 現(xiàn)場監(jiān)控試驗

現(xiàn)場監(jiān)測試驗過程設計方法的核心問題是找出挖掘過程中松散帶的發(fā)展規(guī)律。通過隧道現(xiàn)場試驗，分析了施工過程中動態(tài)松散帶的發(fā)展規(guī)律。在隧道K5870中嵌入三組表面嵌入的多點位移計，其中第二和第三組數(shù)據(jù)是有效的。隧道開挖過程如下：（1）左引導孔的挖掘。（2）右引導孔的挖掘。（3）右引導孔下的挖掘。（4）左引導孔下的挖掘。（5）在新土上開挖。（6）左導洞下開挖，核心土壤。

5 過程設計方法的應用建議

工藝設計方法應用方案提出了一種大截面隧道的工藝設計方法。使用工藝設計方法計算松動載荷時，應注意以下事項：

（1）工藝設計方法適用于圍巖條件差，可產(chǎn)生松動壓力或負荷的情況。

（2）在通過工藝設計方法計算時，應注意合理地簡化和提取挖掘方法。

（3）介紹了影響系數(shù)在工藝設計方法中的應用。它是由專家或有經(jīng)驗的設計師確定的經(jīng)驗值，并且與諸如圍巖條件和挖掘室的幾何形狀等因素具有一定的關系。

（4）一些問題可以在流程設計方法的使用上以新的視角加以解決。提出了以荷載為目標函數(shù)，以最小荷載和最優(yōu)荷載為目標函數(shù)，在相同條件下優(yōu)化開挖順序的方法。在相同條件下，獲得了相同開挖方法下的最佳開挖幾何形狀。

6 過程設計方法與狀態(tài)設計方法的聯(lián)系和區(qū)別

（1）狀態(tài)設計方法的負荷計算公式是過程設計方法的基礎和前提。普魯士理論和公路隧道設計規(guī)范是單一挖掘的計算公式，屬于國家設計方法的范圍。在工藝設計方法中，應使用普魯士理論和公路隧道設計規(guī)范來計算小隧道的松動荷載。

（2）工藝設計方法在一定程度上包括國家設計方法。工藝設計方法主要分析計算各開挖過程。每個步驟的計算是最終分析中的狀態(tài)設計過程。

7 結(jié)束語

（1）隧道設計荷載與施工過程有關。每個過程挖掘在一定程度上受到相鄰過程的影響，但影響很小。每個過程都可以被認為是一個獨立的小洞穴，可以通過規(guī)范或普魯士理論獲得。

（2）建立工藝設計方法計算公式。給出了基于Plt公式和Taishaji公式計算總垂直均布荷載的公式。工藝設計載荷的計算值與測量載荷的比較表明，測量的松動壓力通常小于過程載荷的計算值。

（3）工藝設計方法與狀態(tài)設計方法之間存在差異和聯(lián)系。過程設計方法依賴于傳統(tǒng)的狀態(tài)設計方法，如在計算小空腔松載荷時的普魯士理論。當隧道施工方法簡化為單一挖掘時，工藝設計方法簡化為狀態(tài)設計方法。