大断面公路隧道的过程设计方法研究

李东明

摘 要：通过某隧道的现场试验研究和数值分析，提出大断面公路隧道的过程设计方法，并建立应用模型。过程设计方法以荷载--结构法为基础，并以极限拉应变值来确定围岩松动区范围。与传统的公路隧道设计规范、普氏理论等方法相比，设计荷载中重点考虑施工过程的影响，从而在保证隧道安全性的同时优化偏于保守的支护参数。通过双侧壁导坑开挖方法和单侧壁导坑开挖方法这两个应用实例表明：过程设计方法比状态设计方法更为可靠和实用，更符合大断面隧道的实际情况。研究结果将有助于为大断面公路隧道寻求更为有效、合理的设计方法，提高大断面隧道的设计水平。

关键词：公路工程；大断面公路隧道；过程设计方法；隧道荷载

1 引言

隧道围岩松动荷载的主要计算方法包括：基于围岩分级系统的经验方法，如 Barton 公式；基于室内、现场试验（监测）的经验方法，如泰沙基公式、普式压力拱；基于围岩与支护系统相互作用的理论解析方法，如收敛-约束法；基于数值模拟的计算方法。中国公路隧道设计主要采用公路隧道设计规范（沿用铁路隧道设计规范），由大量实际工程总结出来的塌方公式作为松动荷载。该设计理

论的适用范围主要为 3 车道以下的小跨度隧道，对于 4 车道以上的大斷面公路隧道并不完全适用。例如，公路隧道设计规范中只给出了大断面隧道松动荷载的建议公式，对于具体设计则缺乏依据。……