三种不同施工步序下连拱隧道变形沉降的数值模拟计算.docxVIP

三种不同施工步序下连拱隧道变形沉降的数值模拟计算 一、 计算目的 厦门市机场路一期(仙岳路~演武大桥)工程 JC3 合同段，起始里程为 YK7+018，终点里程为 YK8+150，其中 YK7+500~YK8+150 为浅埋暗挖隧道段，该 段平面布置为分岔式结构，即由连拱隧道、小净距隧道组成。 K7+500~YK7+540 段为连拱隧道，开挖跨度最大为 33.66m；该段隧道埋深 9.9~10.4m；围岩条件极差， 隧道拱部围岩以残积亚粘土为主， 洞身围岩主要为 全风化和砂状强风化花岗岩， 围岩为Ⅵ级围岩。 为了保证隧道本身结构和地表建 筑物的安全，重庆交通科研设计院设计了三导洞开挖的双连拱施工方案(方案 一)。但在实际施工中，为了加快进度缩短工期，对原设计方案进行了调整，虽 仍采用三导洞开挖， 但改变了各导洞的开挖顺序， 第一循环 K7+500~YK7+520 段 和第二循环 K7+520~YK7+540 段分别采用方案二和方案三施工。 为了对比双连拱隧道 YK7+500~YK7+540 段在三种不同施工步序下造成的拱 顶和地表沉降大小，并简要分析其变形规律，特作本数值模拟计算。 二、施工方案简述 方案一的具体施工步序如下所述，见图 2-1。 第一步： 中导洞开挖、支护，一次开挖贯通长度为 20m (YK7+500~YK7+520)； 第二步：施作中墙及临近第一层二次衬砌，中墙右侧回填；第三步：开挖隧道左 右侧导洞上台阶，进行支护，开挖长度为 20m；第四步：开挖隧道左右侧导洞下 台阶，进行支护和第一层二次衬砌，开挖长度为 20m；第五步：左侧导洞第一层 二次衬砌完成后，对左主洞分成弧形导坑、上台阶、下台阶进行开挖，施作支护 和第一层二次衬砌， 开挖深度为 20m；第六步： 右侧导洞第一层二次衬砌完成后， 对右主洞分成弧形导坑、 上台阶、 下台阶进行开挖， 施作支护和第一层二次衬砌， 开挖深度为 20m；第七步：左右洞临时支撑解除，浇筑第二层衬砌。 右洞第一次二次衬砌 掘进方向 左洞第一次二次衬砌 图 2- 1 方案一的各施工步序及错距 方案二的具体施工步序如下所述，见图 2-2。 第一步：中导洞上台阶开挖、支护，一次开挖贯通长度为 20m (YK7+500~ YK7+520)；第二步： 左侧导洞上台阶开挖、 支护， 一次开挖贯通开挖长度为 20m； 第三步： 中导洞下台阶和右侧导洞上台阶开挖、 支护， 一次开挖贯通开挖长度为 20m；第四步：施作中墙及临近第一层二次衬砌，中墙右侧回填；第五步：左侧 导洞下台阶开挖、支护，一次开挖贯通开挖长度为 20m；第六步：右侧导洞下台 阶开挖、支护，一次开挖贯通开挖长度为 20m；第七步：左侧导洞第一层二次衬 砌完成后，对左主洞分成弧形导坑、上台阶、下台阶进行开挖，施作支护和第一 层二次衬砌，开挖深度为 20m；第八步：右侧导洞第一层二次衬砌完成后和，对 右主洞分成弧形导坑、上台阶、下台阶进行开挖，施作支护和第一层二次衬砌， 开挖深度为 20m；第九步：左右洞临时支撑解除，浇筑第二层衬砌。 右洞第一次二次衬砌 掘进方向 左洞第一次二次衬砌 图 2-2 方案二的各施工步序及错距 方案三的具体施工步序如下所述，见图 2-3。 第一步： 左侧导洞上台阶开挖、 支护， 一次开挖贯通长度为 20m (YK7+520~ YK7+540)；第二步：中导洞和右侧导洞上台阶开挖、支护，一次开挖贯通长度为 20m；第三步：中导洞下台阶开挖、支护，一次开挖贯通长度为 20m；第四步： 施作中墙及临近第一层二次衬砌， 中墙右侧回填； 第五步： 左侧导洞下台阶和右 侧导洞下台阶开挖、支护，一次开挖贯通长度为 20m；第六步：左侧导洞第一层 二次衬砌完成后，对左主洞分成弧形导坑、上台阶、下台阶进行开挖，施作支护 和第一层二次衬砌，开挖深度为 20m；第七步：右侧导洞第一层二次衬砌完成后 和，对右主洞分成弧形导坑、上台阶、下台阶进行开挖，施作支护和第一层二次 衬砌，开挖深度为 20m；第八步：左右洞临时支撑解除，浇筑第二层衬砌。 右洞第一次二次衬砌 掘进方向 左洞第一次二次衬砌 图 2-3 方案三的各施工步序及错距 三、数值模型建立 3.1 MIDAS—GTS 软件介绍 GTS(Geotechnical and Tunnel analysis System)是包含施工阶段的应力 分析和渗透分析等岩土和隧道所需的几乎所有分析功能的通用分析软件， 可以对 复杂的几何模型进行可视化的直观建模。在后处理中，它能以表格，图形，图表 形式自动输出简洁实用的计算书。 MIDAS/GTS 已经通过了 QA/QC 质量管理体系认 证，能确保计算结果的精度和质量。 3.2 模型简介 运用 MIDAS—GTS 软件建模进行数值模拟