横通道施工阶段主隧道衬砌结构的变形规律和受力特性

横通道施工阶段主隧道衬砌结构的变形规律和受力特性横通道施工阶段主隧道衬砌结构的变形规律和受力特性 摘要：公路隧道的建设规模随着交通运输业的迅猛进展而日益增加，出现了众多的长隧道以及特长隧道。而建设横通道可以发生通车事故时为人员及车辆提供安全保障，为此具有极强的使用价值。文章以某高速公路的隧道工程为例，通过三维有限元数值模拟的方法，重点的讨论了横通道施工阶段主隧道衬砌结构的变形规律和受力特性。 关键词：横通道施工；主隧道；衬砌；变形规律；受力 中图分类号：U455 文献标识码： A 文章编号： 横通道的建设施工主要分为车行横通道与人行横通道，而前者由于具有较大的开挖断面，同时和主隧道发生斜交，为此具有更为复杂的受力特征，所以一直以来是讨论重点。但是长久以来的讨论主要集中在横通道外部的设计以及施工，但是对于横通道施工对于主隧道的影响的相关讨论还不深化。本文就这一问题，通过现场实际测量以及借助三位数值模拟的方法进行了详尽的论述。 1. 施工方案及现场量测 1.1 施工概况 某高速公路隧道在设计上属于上下行分离隧道，上行线与下行线长度分别为 1660m 与 1690m。为了保证隧道使用期间的安全性，在隧道内部设置了一处车行横通道以及 4 处人行横通道。其中车行横通道与主隧道斜交，夹角为 60°，交叉电桩号为 XK89+084.5，高度为 8.01m。另外主隧道衬砌以及车行横通道衬砌的净空断面宽度分别为 12.12m 与 7.59m，下图 1 为主隧道与横通道交叉示意图： 图 1 横通道和主洞交叉示意图(单位：m) 1.2 施工方案 针对于实际的施工要求及现场情况，同时考虑到交叉区域三维空间的复杂受力结构，初步确定了两套施工方案：第一种是首先开展主隧道施工，在进行过初期支护后进行横通道施工，在横通道初期支护完成后再进行主隧道与横通道衬砌施工；第二种方案是在完成了主隧道施工后进行横通道施工。这两种方案各有优势，但是要决定选择哪一种还要结合施工的具体环境。前者尤其适用于地质条件优良的环境，因为通过初期支护可以有效的释放一部分应力，从而使得衬砌结构的手里更加的合理；而对于地质条件较差的施工环境要选择第二种方案，以保证施工的安全性。 现场施工环境考察：隧道的穿越地层土质主要为黄褐色―黄色的可塑性、湿性粘土，含水量为 16.63%―30.90%，天然密度为1890―2061。此外围岩结构单一，地质条件较差。鉴于以上的分析，这里选用第二种施工方案，同时为了减轻...