浅埋偏压连拱隧道信息化施工与施工优化研究

摘要

作为高等级高速公路不可缺少的一部分，公路隧道尤其是连拱隧道作为一种特殊的隧道结构形式在世界各地的公路建设中得到了极为广泛的应用。随着我国国民经济的迅速发展以及国家加大对基础设施尤其是高等级公路的建设力度，公路隧道建设规模在我国得以飞速发展。复杂条件下连拱隧道的修建一直以来都是隧道设计和施工的技术难点，同时也是容易造成环境灾难和安全事故的难点工程。
　　本文以宁波象山港公路大桥及接线工程中栎斜连拱隧道为研究对象，基于前人的研究成果，采用监控量测和数值模拟相结合的研究方法，对浅埋偏压连拱隧道的施工技术特点、施工优化及塌方处治等进行了归纳与总结。
　　论文主要研究成果及结论如下:
　　1.运用等代圆法简化计算求解洞室的水平收敛位移和拱顶沉降，与监控量测的实际数据和数值模拟对比研究，分析误差原因及等代圆法的适用性。
　　2.总结分析了一般情况下塌方的形式和分类，结合栎斜隧道塌方的特点，对本次塌方的原因进行分析，结合现场情况提出两种处理措施，分别是长大管棚法和超前小导管法，通过方案对比及理论分析研究，采取长大管棚法进行处理。处理及时，措施得当，处理后围岩稳定。
　　3.以栎斜连拱隧道的地表沉降、拱顶下沉、周边收敛位移实测数据为依据，结合相关连拱隧道的参数选取，以及现场采样进行试验所得的数据，确定栎斜连拱隧道部分地段的参数值。在其施工过程中，要加强对进出口段的软弱围岩的地表监控量测，并对地质灾害及时预测预报，为安全施工反馈信息，及时制定相关加固支护措施，或提前做好超前支护，节约了经费开支，可以做到科学施工。运用回归曲线分析预测水平收敛及竖向位移。
　　4.采用FLAC3D数值计算模拟分析方法，研究栎斜连拱隧道洞口段Ⅳ级、Ⅴ级围岩条件下连拱隧道在中导洞—台阶法施工工法、不同开挖方法、不同开挖顺序条件下，隧道围岩支护结构受力、位移场和应力场和中隔墙受力规律，优化隧道设计施工方案。
　　5.与实测数据比较，数值模拟在理论、开挖方式、开挖顺序、开挖时间、衬砌时间、衬砌形式等方面，存在一定的误差。经过加固处理后，围岩的数值模拟沉降量很低，与现场监控量测的结果基本一致，围岩结构处于稳定状态，变形符合规范要求。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 连拱隧道研究现状

1．3 连拱隧道监控量测与数值模拟的优缺点

1．3．1 现场监控量测的优缺点

1．3．2 数值模拟的优缺点

1．4 本文主要研究方法和研究思路

1．4．1 本文研究的主要方法

1．4．2 本文研究的思路

1．5 论文所依据的栎斜隧道工程背景

1．5．1 工程地质概况

1．5．2 洞口地质评价

1．5．3 栎斜隧道信息化设计、施工难点

1．5．4 栎斜隧道塌方简介

第二章 浅埋偏压连拱隧道设计理论

2．1 连拱隧道设计旌工理论

2．2 连拱隧道支护荷载的确定

2．2．1 连拱隧道围岩的承载机理

2．2．2 连拱隧道围岩模型范围的确定

2．3 等代圆法在连拱隧道中的应用

2．3．1 等代圆法简化计算

2．3．2 等代圆法误差讨论

2．4 围岩稳定性评价

2．5 本章小结

第三章 浅埋偏压连拱隧道塌方处治技术

3．1 栎斜隧道塌方情况介绍

3．2 隧道塌方的形式及分类

3．3 栎斜隧道塌方原因分析

3．4 栎斜隧道塌方综合治理

3．5 本章小结

第四章 浅埋偏压连拱隧道围岩变形及其稳定性预测

4．1 隧道施工监控量测的意义

4．2 隧道施工监控量测的依据

4．3 塌方前旋工监控量测内容及分析

4．3．1 塌方前地表下沉量测分析

4．3．2 塌方前洞内水平收敛位移和拱顶下沉量测

4．4 加固后施工监控量测内容及分析

4．4．1 加固后地表下沉分析

4．4．2 加固后洞内水平收敛位移和拱项下沉量测

4．4．3 加固后周边收敛监测数据的回归分析

4．5 其他地段监控量测结果及分析

4．6 本章小结

第五章 浅埋偏压连拱隧道施工优化

5．1 FLAC3D相关概述

5．2 建立模型

5．2．1 隧道开挖的相关参数

5．2．2 隧道模型假设与等效说明

5．2．3 建模

5．3 模型参数的确定

5．4 计算成果分析

5．4．1 栎斜隧道施工过程中围岩的动态

5．4．2 分析栎斜隧道偏压的影响

5．5 开挖工序的优化分析

5．6 开挖工法的优化分析

5．7 与实测数据比较，准确度检验和误差讨论

5．8 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

附录A 硕士期间发表的论文及参与的课题