冯永霞
重庆建工第一市政工程有限责任公司 400020
摘要：在山区或者城区修建公路隧道，往往受地形条件、线路选型、走向等条件限制，在长隧道洞口段或者短隧道会采取小净距隧道形式，且遇到越来越多的大偏压小净距隧道。在我国西南部山区，修公路时往往会遇到自然坡度30°~60°的严重偏压地形，与常规小净距隧道相比，大偏压小净距隧道施工引起的围岩扰动更大，极易引起围岩发生失稳破坏，施工风险更高。对于大偏压小净距隧道，由于两侧围岩埋深相差较大，存在严重的偏压效应，不同的深浅埋施工顺序对隧道施工时围岩稳定性影响较大。因此，确定不同施工顺序对大偏压小净距隧道施工安全性的影响至关重要。基于此，本篇文章对浅埋小净距隧道桥隧相连段动力响应进行研究，以供参考。
关键词：浅埋小净距隧道；桥隧；相连段；动力响应
引言
小净距隧道是指平行双线隧道间的中间岩柱厚度小于规范建议值的特殊隧道布置形式，一般是指两洞净距小于1.5倍洞跨的双洞隧道，充分发挥了双洞中间岩柱体的承载作用。近年来，小净距隧道以其特有的适应性和优越点，在高等级隧道建设中越来越多地应用，且向着断面更大、埋深更深的方向发展，这给小净距隧道的支护设计以及现场的施工都提出了新挑战。
1浅埋小净距隧道
中国作为全球地铁建设最快的国家，有85%以上的地铁隧道都是由盾构机开挖的。随着地铁的快速建设，加之地形条件以及选线位置的影响，小净距并行隧道因其具有占地少、不受地形条件影响以及展线、接线难度小等优点在现阶段地下空间的开发和利用上得到了广泛的应用。在小净距并行隧道的开挖过程中，后行隧道会对先行隧道位移及地层变形产生叠加效应，造成先行隧道围岩失稳或衬砌破坏等风险。针对大断面小净距隧道的围岩荷载模式展开数值研究，指出后行洞施工对先行洞存在不利影响;对并行段和交叉段是采用盾构隧道先行还是浅埋暗挖隧道先行的两种不同方案进行对比分析，得出在水平平行段和上下交叉段，盾构隧道先行均优于浅埋暗挖隧道先行;通过分析小净距并行公路隧道的围岩受力，得出两隧洞中夹岩柱是小净距隧道开挖受力最为薄弱的部位;对昆明轨道交通中盾构并行隧道对既有隧道的影响进行了研究并提出隧道间夹土层应进行加固处理，并加强信息化施工;通过室内模型试验对小净距并行地铁隧道施工的相互影响进行了分析;通过现场监测手段对小净距并行地铁隧道的相互扰动进行了分析。现有研究成果多集中在多孔小净距并行隧道的施工顺序以及加固措施等方面，鲜有对盾构与浅埋暗挖小净距并行隧道特别是后行暗挖隧道的开挖工法对先行盾构隧道影响的研究。
2施工工法影响分析
管片变形与应力对比分析：1）管片变形对比分析。随着中间暗挖隧道的开挖完成，围岩土体应力释放，左、右盾构隧道水平方向会出现扩张，竖直方向会出现收敛。通过分析可知，在暗挖隧道采取四种不同的开挖工法下，左、右盾构管片的变形基本一致，均呈“横鸭蛋”的收敛变形趋势。左线盾构隧道管片左侧的水平变形值大于其右侧水平变形值，右线盾构隧道管片右侧的水平变形值大于其左侧水平变形值，这说明注浆加固区对于盾构隧道管片变形的控制是有效的一方面可以控制暗挖隧道本身由于开挖而引起的收敛变形，另一方面是减少暗挖隧道完成后对先完成的左、右线盾构隧道的附加变形，因此，对于小净距隧道来说，注浆加固是非常必要的。为了对比4种不同开挖工法对左、右盾构隧道管片的收敛值和扩张值的差异，对先行左线隧道管片竖向收敛值、横向扩张值，后行右线隧道管片竖向收敛值、横向扩张值进行计算分析，并绘制不同开挖工法下左、右盾构隧道的变形值曲线。由双侧壁导坑工法下左、右盾构隧道的管片变形值明显优于其他三种工法。对于竖向收敛来说，四种工法下左、右线盾构隧道管片竖向收敛值的大小比较与上文地表沉降规律基本吻合，对于横向扩张来说，CD法和核心土法两者对于隧道管片变形的影响大致相当，差距控制在0.2～0.3mm。2）管片应力分析。管片的最大压力出现在隧道左右两端附近，相应最小压力出现在隧道顶部，而隧道下部应力稍大于上部的原因是盾构隧道下部紧邻中风化石灰岩，其强度较高，围岩稳定性较好，对管片的变形有一部分抑制用，使管片被迫受压。就其应力值的对比来看，不同开挖工法对左线隧道右侧和右线隧道左侧影响较为明显，而对于左线隧道左侧和右线隧道右侧几乎没有差异。
3隧道洞口段地震动力响应分析
3.1工程概况与模型建立
该隧道路段属于低中山构造剥蚀地貌，斜坡构谷地形，山体表面多为第四系覆盖层，隧道进口下方为大为河流经，地势险峻。桥隧相连结构模型的尺寸为长×宽×高＝９０ｍ×７５ｍ×６５ｍ，衬砌厚度为０．７４ｍ。隧址区基本地震烈度为Ⅶ度，设计基本地震加速度值为０．１５ｇ。在进行网格划分时，围岩和衬砌均采用实体单元，支护结构均采用弹性模型，并且对于隧道周围岩土体的网格划分进行加密处理。
3.2围岩和桥面动位移相应分析
围岩压力可以有效地反映在地震过程中岩土对于衬砌的作用，在地震作用下，隧道洞口段的结构复杂，因此成为研究桥隧相连工程的关键部位。由图1和图2可以看出，水平ｘ向和水平ｙ向对桥面的影响几乎完全相同，受到围岩压力的隧道衬砌部位产生较大变形后，桥台基础也相应产生位移，桥面处的变形大于隧道洞口处围岩的变形，桥梁比隧道更容易产生位移，因此，可以在桥梁跨中提高钢筋等级或者增设抗剪钢筋来抵抗地震作用中桥梁的变形。
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3.3衬砌关键点应力响应分析
桥隧相连结构中隧道洞口段结构复杂，在对隧道进行应力分析时应当着重考虑应力峰值时隧道洞口段的应力大小。通过对在ＥｌＣｅｎｔｒｏ波作用下桥隧相连结构的最大主应力分布进行分析发现，在地震波作用下，隧道衬砌承受了较大的振动，不同加载方向下的地震波对衬砌结构的影响有一定的差异性，在ｘｙ方向加载地震波时，拱脚处承受的应力远高于单方向加载地震波时的应力，拱脚处承受的应力值约为单向加载时的２倍。由图3可以看出，不同加载条件下左右线隧道在同一时刻产生的应力并不相同，其中左右两线隧道拱脚处承受的应力较大，说明衬砌结构在地震波的作用下具有局部受力差异性。经过对桥隧相连结构进行动力分析得出的位移及应力结果可以看出，洞口位置的拱脚是整个隧道的抗震薄弱部位，因此，在面对日后的桥隧结构设计时，应提高拱脚处钢筋强度等级或增设抗剪钢筋以增强隧道拱脚处的抗剪能力，对于拱肩和拱顶处则可优化其钢筋配置。
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3.4数值模拟结果分析
由上述所给数据可知，由于进尺较小及采取了较强的支护和控制扰动措施，隧道开挖期间及结束后，地表总的位移较小，均在安全范围内，数值模拟结果表明小净距矿山法隧道下穿建筑群施工是可行和安全的。
结束语
总而言之，浅埋小净距隧道施工时，选择先开挖浅埋洞，再施工深埋洞。因中夹岩柱最易发生破坏，施工时应注意对中夹岩柱进行保护，同时加强位移监测。施工中加强对爆破振速的控制，并严格按照“管超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤量测”方针进行施工，可保证现状隧道的安全。
参考文献
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