大跨隧道核心土临时支护稳定性研究
第６卷第４期
２０１０年８月Ｃｈｉｎｅｓｅ地下空间与工程学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＵｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄＳｐａｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶ０１．６Ａｕｇ．２０１０
大跨隧道核心土临时支护稳定性研究＋
谢东武１一，丁文其１一，李志刚３
（１．同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海２０００９２；２．同济大学地下建筑与工程系，
上海２０００９２；３．上海市政工程设计研究总院，上海２０００９２）
摘要：随着断面跨度的不断增大，公路隧道设计开挖方式也在不断转变。同三、京珠国
道主干线绕广州公路东环段龙头山隧道属单洞四车道特大断面公路隧道，进出口Ｖ级围岩段地质条件恶劣，采用双侧壁导坑法施工。在龙头山隧道的施工过程中，其核心土临时支护出现失稳。通过简化临时支护稳定的影响因素，建立力学平衡方程，推导出核心土临时支护稳定性的判别准则，开挖上台阶时临时支护稳定性的控制因素为基底围岩承载力与临时支护曲率，并通过算例计算了Ｖ级围岩临时支护设计曲率条件下满足龙头山隧道临时支护安全要求的基底承载力的要求，在同类工程中有较大的应用价值。
关键词：大跨隧道；双侧壁导坑法；核心土临时支护；稳定性
中图分类号：Ｕ４５５．４９文献标识码：Ａ文章编号：１６７３—０８３６（２０１０）０４—０７０１一０６
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收稿１３期：２０１０－０２－２０（修改稿）
作者简介：谢东武（１９８０一），男，河南孟州人，博士研究生，主要从事隧道及地下建筑工程领域的科研工作。
Ｅ—ｍａｉｌ：ｘｄｗ９８０８２９＠１６３．ｔｏｍ。基金项目：交通部西部交通建设科技项目成果推广项目（２００７—３１８－７９９－８０）
万方数据
７０２
地下空间与工程学报第６卷
１
引言
随着高速公路车道数的不断增多，隧道断面跨
度不断增大，为增加断面利用率，断面高跨比也随之不断降低，断面形式由原来的单心圆转变为三心圆，四车道隧道出现后，其断面形式较多地采用五心圆…。随着隧道开挖断面面积的不断增大，双侧壁导坑法越来越多地得到应用，规范口。指出，双侧壁导坑法适用于浅埋大跨度隧道及地表下沉量要求严格而围岩条件很差的情况。马科尼旧１结合双侧壁导坑法在工程中的应用，对其施工工艺进行了优化，并作为一种比较方案初步探讨了改变核心土岩柱宽度的可能性；丁建隆【４１采用平面弹翅性有限单元法研究市区浅埋大跨度隧道采用双侧壁导坑法施工的合理施工工序，认为若地面有建筑物需要保护时，应先开挖临近建筑物一侧的导坑，拱部也应先开挖临近建筑物一侧的土体；王应富等”１采用有限元方法对大跨度隧道的双侧壁导坑法开挖过程进行了动态模拟研究，对围岩的位移、初期支护的剪力、弯矩以及锚杆轴力的动态变化进行了监控，对施工过程中容易出现的问题提出了相应的解决措施；杨龙才等∞ｏ采用离心模型试验模拟了隧道采用双侧壁导坑法施工时地表沉降随各开挖步的变化规律，同时对相接变跨度隧道施工对地表沉降的相互影响进行了模拟试验，并预测了隧道施工中地表沉降的发生、发展、收敛的全过程；在小浪底水电…工程中，双侧壁导坑法曾被用来处理塌方；曲海锋｜８ｏ假定导洞最大宽度不变，采用数值模拟的方法对临时支护的曲率半径进行了研究，同时根据现场实测数据分析认为，在导洞上台阶开挖过程中，水平收敛是表征导洞稳定性的重要指标。国外在采用双侧壁导坑法施工大跨隧道这一方向上也进行了一些研究一’１０－。
双侧壁导坑工法施工过程中核心土岩柱采用临时支护维持稳定，但临时支护作为一种支护手段，其稳定性并未受到足够的重视，查阅到的相关国内外文献对其涉及较少，文献［８］基于导洞开挖宽度不变对临时支护曲率进行研究，得到了一些有益的结论。
随着工程实践的不断发展，可以预见，双侧壁导坑施工方法也将得到越来越多的应用。由于地质条件千变万化，如对临时支护受力了解不够，采取措施不当，在施工中就可能会遇到核心土岩柱临时支护失稳的情况。广州龙头山隧道在施工过程
万方数据
中就出现了核心土临时支护的失稳导致永久支护侵限的问题，如图１。因此，对于如何确保施工过程中临时支护的稳定，关系到核心土岩柱和永久支护的稳定，需要深入研究。
图Ｉ
临时支护被挤出
Ｆｉｇ．１
Ｔｅｍｐｏｒａｒｙｓｕｐｐｏｆｌｈａｓｂｅｅｎｐｕｓｈｅｄ
ｏｕｔ
２核心土临时支护受力分析
图２为双侧擘导坑法导洞施工工序，当开挖上台阶时，常通过施做临时仰拱维护核心土临时支护的稳定，同时认为临时仰拱的施作要依据现场条件来判断，但并未给出明确的要求，为节省造价和简化施工工序，临时仰拱常被取消，从而给施工留下安全隐患。
填
图２导洞施工工序
Ｆｉｇ．２
Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｐｉｌｏｔｔｕｎｎｅｌ
为建立核心土临时支护稳定性的计算模型，考虑导洞施工过程。上台阶开挖过程中，核心土临时支护脚部置于围岩上。文献［１１］采用矩阵位移法计算无仰拱隧道的衬砌结构内力时，假定边墙基础水平方向固定，只产生竖直位移和转角秽和ｐ，而不产生水平位移。由于核心土临时支护的临时性，其脚部并未进行过如挖槽、采用混凝土垫层等处理措施，在水平方向上假定其无位移并不符合实际情况。龙头山隧道在施工过程中进行了现场监控量测，导洞开挖过程中拱顶下沉和收敛测点测线如图３所示。
现场监测数据显示导洞水平方向收敛较大，如
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