基于某高速公路隧道施工工法分析比较

(重庆大学建筑规划设计研究总院有限公司 重庆 400045)

一、概述

本文涉及隧道为小净距+分离式长隧道，左洞起讫桩号为ZK47+390～ZK49+450，长度2060米；右洞起讫桩号为K47+365～K49+482，长度2117米。左洞最大埋深125.5米，右洞最大埋深130米。其中，隧道进出口段埋深较浅，根据地质勘察资料，地质比较完整，结构性一般，基本接近Ⅳ级围岩条件。本文采用ANSYS软件中的非线性分析功能对隧道进行建模分析，通过对单侧壁导坑法、环形导坑预留核心土法及上下台阶法三种不同功法的研究，分析选取安全可靠的施工工法。

二、有限元模型及施工步序模拟

(一)计算模型的选取

数值模拟软件对隧道开挖进程进行模拟时，选取右线进口K47+450断面，断面埋深约27m，模型采用平面二维计算，为减小边界效应保证计算的准确性，建立的平面模型(如图1)，模型尺寸为：左右隧道开挖边界想两侧分别取50m，竖直向上取至地表，地表至隧道拱顶27m，地表至下边界50m；因隧道为小净距浅埋隧道，故计算时按自重应力场考虑，本次隧道计算未考虑超前和钢支撑的支护作用，计算相对保守。

图1 典型计算模型

(二)计算参数的选取

根据地勘资料，本次模拟计算选取的各材料有限元计算参数见下表：

表1 有限元计算物理力学参数综合取值表

(三)施工步序

根据单侧壁导坑法施工方案特点，结合本隧道实际情况，本次模拟计算分步如下表：

表2 单侧壁导坑法开挖计算步骤表

根据环形导坑预留核心土法，本次模拟计算分步如下表：

表3 环形导坑……