连拱隧道的设计理论与动态施工力学讨论连拱隧道的设计理论与动态施工力学讨论 摘要：近年来，随着高速公路的飞速进展 ,不少连拱隧道已经或正在修建 ,但由于该种隧道结构的复杂性 ,其设计施工往往采纳经验类比方法 ,并结合应用有限元进行动态施工力学分析 ,再通过现场施工的监控量测成果修改设计 ,指导施工。文章分别对我国公路连拱隧道的设计理论、实施现场施工量测情况、隧道动态施工力学分析讨论作了一些综合概述。最后针对目前连拱隧道设计施工中存在的问题作了一些展望。 关键词：隧道工程；连拱隧道；设计施工理论；动态施工力学 中图分类号：U455 文献标识码： A 文章编号： 1 连拱隧道的设计施工理论 早期隧道的设计完全是凭经验进行的 ,到十九世纪初才逐渐形成自己的计算理论 ,用于指导隧道的设计与施工。隧道设计计算理论的进展 ,大致可以分为以下几个阶段:刚性结构设计阶段 ,弹性结构设计阶段 ,考虑弹性抗力设计阶段 ,弹性地基梁设计阶段 ,连续介质设计阶段(包括解析法和数值法),现代复合支护设计与优化设计阶段。 连拱隧道的结构设计主要包括初期支护、二次衬砌、中隔墙和防水层设计。直中墙连拱隧道和曲中墙连拱隧道由于中墙设计方法不同 ,使它们具有连拱隧道的共同特性外 ,又具有各自的特点。直中墙连拱隧道的一般结构型式及施工顺序如图 1 所示。它与单洞隧道的主要区别在于直中墙和排水系统 ,其中墙在中导洞贯穿后即浇筑 ,它既是初期支护和二次衬砌的支撑点 ,又是防水层的支撑结构。洞室开挖后初期支护支撑于中墙 ,而防水层则绕过初期支护与中墙的结合部越过中墙顶与洞室内其它防排水设施形成完整的排防水系统;中墙的中央纵向每隔一定间距设竖向排水管 ,以排除中墙顶凹部的积水。中导洞与中墙之间的孔洞只有在初期支护和中墙防排水层施工完成后回填。这样就由于中导洞与中墙之间的孔洞得不到及时回填造成开挖时毛洞跨高比增大 ,使洞周围岩石于较为不利的受力状态 ,从而影响施工安全和进度 ,而且由于没办法回填密实 ,也给营运安全带来隐患。再因部分围岩裂隙水经中墙顶凹部通过排水管排入排水沟 ,容易造成凹部积水 ,并且该部位排防水系统施工难度大 ,质量难以控制 ,造成隧道中墙渗水 ,影响结构耐久性和营运安全。直中墙连拱隧道施工工序如图 2 所示( Ⅱ～ Ⅲ类围岩),其顺序是: (1)开挖中导洞 ①,施作临时支护 ②及中墙砌筑 ③; (2)开挖边导洞 ⑤,施作初期支护和二次衬砌 ⑥及防...
