小净距隧道施工稳定性探究

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摘要：小净距隧道施工中极易导致隧道变形过大、支护开裂、甚至二次衬砌开裂等问题，为减小相邻隧道施工对地层的相互扰动，确保施工安全和结构质量，选择合适的施工方法非常重要，本文依托某地铁区间隧道小净距段，研究施工方法对小净距隧道的受力特性和稳定性的影响，从而提出合理的小净距隧道施工方法，为今后类似工程的施工提供指导。

关键词：小净距隧道；施工安全；稳定性

1工程概况

某地铁区间隧道起点里程为K18+676.38，终点里程为K19+808.6，右线全长1132.22m，左线全长1137.576m。该地铁区间隧道小净距段左侧隧道净高8.44m，净宽8.00m，右侧隧道净高10.056m，净宽12.365m。围岩以Ⅳ、Ⅴ级为主，地质条件较差，中夹岩柱体的厚度为0.309~0.58m。岩柱体将不可避免的形成贯通的塑性区，严重影响围岩的稳定性，小净距段隧道横断面示意图如图1所示。

2计算模型及施工方案确定

本次计算选取埋深取20m，Ⅴ级围岩净距0.35m段，采用有限元专业软件MIDAS-GTS进行数值模拟分析，边界条件的确定严格按照隧道力学的理论分析结果，在充分考虑隧道附近地质环境的基础上，尽量减少“边界效应”的前提下，计算模型在隧道横断面方向左右分别取90m，下边界也取90m，上边界取至地表。施工方案选取两种，左右洞室均采用台阶法开挖为方案一，左洞采用台阶法开挖，右洞采用CRD法为方案二，计算工况如表1所示。计算分析围岩物性指标采用现行的《铁路隧道设计规范》(TB10003--2005)取值，拱顶150o范围采用小导管超前支护，边墙采用系统锚杆支护，中夹岩柱注浆、对拉锚杆加固，加固后围岩和喷混凝土支护采用提高围岩参数的方法来进行模拟，计算参数如表2所示。

3计算结果分析

3.1地表沉降右线采用不同施工方法的地表沉降变形结果如图3所示。当采用方案一施工时，右侧隧道施工引起地表沉附加沉降值值为1.62mm，累计作用施工地表沉降值为2.12mm。当采用方案二施工时，右侧隧道施工引起地表沉附加沉降值值为1.30mm，累计作用施工地表沉降值为1.80mm。右线隧道采用CRD法施工引起地表附加沉降和累计地表沉降变形小于台阶法。

3.2隧道洞室位移采用方案一施工时，累计隧道洞内变形如表3所示，地层竖直位移和水平位移云图如图4和图5所示。其中左、右洞拱顶下沉最大沉降值分别为3.88mm和5.07mm，而左、右洞隧底隆起分别为4.22mm和5.89mm；中间岩柱向左侧先行施工隧道水平位移分别为1.77mm。当采用方案二施工时,累计隧道洞内变形如表3所示，地层竖直位移和水平位移云图如图6和图7所示。其中左、右洞拱顶最大沉降值分别为2.85mm和4.67mm，左右线隧道隧底隆起分别为4.15mm和5.63mm，中间岩柱向左侧先行施工隧道水平位移1.24mm。可见，右线隧道采用方案二施工引起洞内变形小于方案一。

3.3支护结构内力当采用方案一施工时，隧道支护结构内力见图8~图9，由图示可知，轴力和弯矩的最大值均在中夹岩柱处，轴力的最大值为381.08kN，弯矩的最大值为73.24kN·m。当采用方案二施工时，护结构内力见图9~图10，由图示可知，轴力和弯矩的最大值均在中夹岩柱处，轴力的最大值为347.65kN，弯矩的最大值为53.98kN·m。

3.4中夹岩柱及地层应力状态采用方案一施工时，隧道施工结束后中夹岩柱的最大、最小主应力如图11，图12所示。地层的最大、最小主应力如图13、图14所示。由图示可知整个中夹岩柱均受压，最大主应力最大值0.5MPa，最小主应力最大值为2.61MPa。采用方案二施工时，隧道施工结束后中夹岩柱的最大、最小主应力如图15，图16所示。地层最大、最小主应力云图如图17，图18所示。由图示可知整个中夹岩柱均受压，最大主应力最值0.4MPa，最小主应力最值为2.52MPa。

4结论及建议

（1）通过地表沉降、隧道洞室位移、支护结构内力以及中夹岩柱及地层应力状态等方面进行分析可以知道：上下台阶法(方案一)较不利，上下台阶与CRD组合法(方案二)比较有利，所以建议在施工时将方案二作为首选施工方案。（2）隧道施工过程模拟计算时两种方案中夹岩柱塑性区均贯通。（3）建议小净距隧道在施工时应在左侧隧道二衬完全施做后再采用CRD法开挖右隧道。（4）本计算在模拟施工工程中均未考虑爆破振动的影响，建议采用隧道爆破振动控制技术。

参考文献：

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[2]樊嘉琦,沈松霖,吕媛媛.小净距双隧道开挖有限元仿真研究[J].科学技术创新,2020,第(3)期.

[3]邓俊,刘科,王明明.不同开挖顺序对大偏压小净距隧道安全性影响[J].湖南城市学院学报(自然科学版),2021,第(3)期.

[4]陈少华,等,小净距隧道的结构受力特点及工程措施[M].北京:人民交通出版社,2002.

作者:付迎春 付长春 周国华 单位:石家庄铁路职业技术学院