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三车道小净距公路隧道施工稳定性研究

郝凯杰  
【摘要】:为顺应日益增长的经济和交通发展要求,三车道小净距公路隧道在我国的公路建设中出现的频率越来越高。然而,由于此类隧道结构型式较普通隧道存有特殊性,其隧道两洞施工影响大,需要解决其设计和施工中的重点问题,有必要进行系统深入的分析和探讨。本文依托青海省扎麻隆至倒淌河公路改扩建工程蒙古道隧道通过理论分析、数值模拟和现场监控量测,对超大断面小净距隧道设计施工若干问题进行了分析和研究,完成了以下主要工作:(1)针对三车道小净距隧道断面大、净距小的特点采用数值模拟的方法对超大断面小净距隧道的开挖方法进行深入探究,分析了隧道IV级和V级围岩段台阶法、CD法、双侧壁导坑法组合施工方法的优缺点,重点分析了各种施工方案隧道围岩的沉降和收敛、喷混结构和锚杆结构应力分布、塑性区分布的特点。通过对比隧道各种施工方法的施工力学特性最终选择三台阶法+三台阶法为V级围岩段施工方案,台阶法+台阶法为IV级围岩段施工方案。(2)超大断面小净距隧道两洞掌子面间距大小影响隧道的施工安全,本文采用数值模拟分析了四种不同工况条件下(掌子面间距分别为0D、0.5D、1D、2D)隧道围岩沉降和收敛、喷混结构应力和塑性区分布的特点,建议采用右洞先行掌子面间距为2D的施工方法并加强V级围岩段和IV级围岩段交界处拱顶和拱脚支护。采用数值模拟分析了V级围岩段和IV级围岩段爆破施工对隧道喷混结构的影响,分析了喷混结构的振速和受力特性,得出隧道振速和受力最大处位于隧道拱腰和拱脚,是隧道爆破施工中重点监测对象。(3)对蒙古道隧道洞内变形监测得出V级围岩段和IV级围岩段位移数据并和模拟数据对比验证其合理性;对后行洞爆破施工时先行洞爆破振动速度和右洞施工时既有边坡爆破振动速度进行监测并采用HHT方法分析其时频特征及瞬时频率,与规范要求对比判断先行洞围岩和既有边坡的稳定性;使用超声波检测仪对隧道松动圈进行监测,判断松动圈的大小并验证锚杆长度设置的合理性。


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