戴 錦 程

(深圳金棟建工科技有限公司，廣東 深圳 518101)

0 引言

隨著近年來我國城市軌道交通的迅猛發(fā)展，復(fù)雜的、多線交叉的地鐵隧道越來越多。開挖斷面大小也屢創(chuàng)新高。石家莊地鐵1 號線中山廣場站—解放廣場站區(qū)間暗挖配線斷面最大寬度14.3 m，高度10.75 m[1]。北京地鐵四號線陶至菜區(qū)間停車線、渡線大跨斷面最大寬度達(dá)到15.53 m，高度11.91 m[2]。

目前，國內(nèi)對于隧道大斷面的研究主要集中在公路隧道領(lǐng)域，研究的內(nèi)容主要局限于大斷面開挖工序及受力機(jī)制。在大斷面臨時(shí)支撐拆除方面，僅有嚴(yán)宗雪[3]、李凌宜[4]、康宇[5]、董亥興等[6]通過數(shù)值分析就大斷面的臨時(shí)支護(hù)拆除做了相關(guān)研究；敖巖[2]在實(shí)際施工中就大斷面臨時(shí)支護(hù)拆除做了一些有益的探索。

相對于大斷面臨時(shí)支撐拆除的重要性，現(xiàn)有研究相對比較欠缺，對其研究存在現(xiàn)實(shí)的緊迫性。

1 工程概況

深圳地鐵10號線涼帽山車輛段出入線隧道分別由甘坑站及涼帽山站站前接出，自北向南敷設(shè)，后向東轉(zhuǎn)入涼帽山車輛段。其中，出入線以“人”字形交匯后并行為單洞雙線隧道，與2號牽出線隧道交匯并行為單洞三線隧道。出入線隧道總長1 997.2 m，單洞三線隧道長53.8 m，開挖所形成的特大斷面寬21.64 m，高15.6 m，如圖1所示。

大斷面共設(shè)置2道臨時(shí)豎撐+2道臨時(shí)橫撐，呈“井”字型，如圖2所示。

設(shè)計(jì)施工工序如圖3所示。隧道縱向施工分6段，每段長5.0 m～9.0 m。二襯分3層澆筑，第1層仰拱高度4.47 m(及回填面以上40 cm)，第2層邊墻高度為5.137 m(及臨時(shí)支撐第一層橫隔板以下1 m)，第3層頂拱高度為5.468 m(頂拱全部完成)。

臨時(shí)支撐拆除考慮兩種施工方案：1)考慮每間隔一榀臨時(shí)支撐拆除一榀，待本施工段(最大分段長度不大于9.0 m)二襯澆筑完成后拆除剩余臨時(shí)支撐。2)考慮一次性拆除全段臨時(shí)支撐后施作二襯。

2 數(shù)值分析

2.1 分析工況介紹

綜合考慮施工工況及臨時(shí)支撐拆除方案，本此分析主要計(jì)算步驟如下：

1)初始地應(yīng)力場分析，位移進(jìn)行清零；

2)按設(shè)計(jì)施工工序施作初期支護(hù)及臨時(shí)支撐，記錄該步圍巖位移及內(nèi)力情況。

3)按臨時(shí)支撐拆除方案分別計(jì)算各方案引起的圍巖位移及內(nèi)力變化情況。

為更好監(jiān)測斷面各部位位移及內(nèi)力變化，計(jì)算監(jiān)測布點(diǎn)如圖4所示。

2.2 材料參數(shù)選取

根據(jù)勘察報(bào)告，計(jì)算巖土體物理力學(xué)材料參數(shù)取值見表1。管棚加固區(qū)按照相關(guān)規(guī)范及經(jīng)驗(yàn)取值。

表1 各地層主要物理力學(xué)參數(shù)

2.3 數(shù)值分析模型建立

數(shù)值分析模型左右邊界考慮外擴(kuò)2倍洞徑取50 m，底邊界考慮下延40 m，縱向考慮一個(gè)最大施工段9.0 m。共建立節(jié)點(diǎn)111 648，單元114 870個(gè)。模型左右、前后邊界為可動鉸支座，底邊界為固定鉸支座，見圖5。

2.4 位移分析

兩種拆除臨時(shí)支撐方案的水平及豎向位移變化如圖6～圖9所示。

通過圖6～圖9分析可知，第一種拆除臨時(shí)支撐方案：水平向位移變化在隧道兩側(cè)墻大于仰拱和拱頂位置，且第二階段拆除臨時(shí)支撐的位移變化較第一種階段拆除大。整個(gè)拆除臨時(shí)支撐引起的最大位移變化達(dá)到4.4 mm(左側(cè)邊墻291號監(jiān)測點(diǎn))。豎向位移變化也呈現(xiàn)類似于水平向位移變化的規(guī)律，但在數(shù)值上遠(yuǎn)大于水平向位移，最大達(dá)到10.7 mm(拱頂50號監(jiān)測點(diǎn))。第二種拆除臨時(shí)支撐方案：拆除臨時(shí)支撐導(dǎo)致的位移變化較第一種方案變化不是特別顯著，最大水平位移為4.7 mm(左側(cè)邊墻291號監(jiān)測點(diǎn))，最大豎向位移為11.8 mm(拱頂50號監(jiān)測點(diǎn))。

2.5 結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析

對比支撐拆除兩種方案結(jié)構(gòu)內(nèi)力變化。第一種拆除臨時(shí)支撐方案：拆撐前豎向臨時(shí)支撐承受最大軸力為386 kN，拆除第一階段臨時(shí)支撐后豎向臨時(shí)支撐最大軸力為868 kN，待全部臨時(shí)支撐拆除后，初期支護(hù)承受主要荷載，其最大軸力361 kN。對比第二種拆除臨時(shí)支撐方案，最終拆除臨時(shí)支撐后，初期支護(hù)承受的最大軸力為422 kN，支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力增加17%。

3 結(jié)語

通過對特大斷面臨時(shí)支撐拆除兩種方案的對比分析，得出如下結(jié)論：

1)第一種拆除方案對位移控制較第二種方案更優(yōu)，但控制力度有限。如果考慮施工工期的因素，第二種拆撐方案不失為一種更優(yōu)方案。

2)該類型的特大斷面最大位移主要發(fā)生在拱頂，兩種方案對拱頂?shù)奈灰瓶刂菩Ч容^接近。

3)兩種拆撐方式對于初期支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力控制第一方案較第二種方案有較大優(yōu)勢。