基于现场监控及数值模拟扩建隧道施工方法研究

摘要

随着国民经济的迅速发展，公路运量大幅度增长，原有公路不能满足日益增长的交通需求，既有高速公路的改扩建项目也越来越多，在公路建设中占有了一席之地。在既有公路的在改扩建中，隧道作为线路扩建的控制工程也必须同时进行扩建。由于受地质地形条件和施工条件的限制，很多情况下不能新建复线，需要在已有隧道的基础上进行扩建，扩大既有隧道净空断面以增加行车车道。目前对既有隧道扩建施工方法的研究还较少见，因此对既有隧道扩建施工方法的研究就显得尤为重要。
　　 本文采用理论研究、数值分析、现场监控量测的方法，依托重庆某市政道路隧道扩建工程，研究了扩建隧道的施工方法，得到施工过程中隧道围岩及支护衬砌的应力、应变规律和施工力学形态，为类似隧道扩建工程设计和施工提供参考。
　　 本文根据所研究的扩建隧道的实际情况，作了以下一些研究:
　　 首先，采用解析法对围岩在全断面一次扩挖的围岩位移和围岩应力进行了求解;其次，针对扩建隧道的特殊性，对适合扩建隧道的施工方法进行了比较，选择出适合渝州隧道的施工方法;再次，对适合渝州隧道的分部扩挖及全断面一次性扩挖进行数值模拟，并确定渝州隧道的施工方法，并对此开挖方式下的结构受力进行深入分析;最后，对现场监控量测数据进行分析研究，得到了渝州扩建隧道在实际状态的围岩位移、应力特征及结构受力情况。
　　 在用几种研究手段分析后，对其结果进行对比分析，最终得到合理的结果，在开挖工艺上，对于渝州隧道及类似工程采用钻爆及机械开挖的方法较为有效;在开挖断面的选择上，全断面一次性扩挖能够保证施工的安全且较为经济;并提出了支护的时间及优化锚杆长度的方案。
　　 本文的研究工作可为既有隧道扩建的设计和施工起到一定的参考，希望能对既有隧道的扩建工程起到积极的推动作用。