连拱隧道中墙选型分析.pdf

现代隧道技术 2006年增刊(212—215) 连拱隧道中墙选型分析 胡斌12 邹正明3 (1同济大学地下建筑与工程系，上海200092；2安徽省公路勘测设计院，合肥230041； 3安徽省交通投资集团公司，合肥230011) 摘要新颁布的《公路隧道设计规范)只对连拱隧道的设计进行了初步的描述，并没有对连拱隧道的中墙选 型给出建议。目前在连拱隧道设计中，中墙设计一般采用三种形式，即整浇直中墙、整浇曲中墙和三层曲中墙。文 章针对双连拱隧道的三种中墙结构形式，从施工力学角度对隧道的拱顶沉降、中墙应力和屈服区进行了比较分析， 得出了三层曲中墙结构是最优的中墙结构形式的结论。 关键词连拱隧道施工力学中墙选型 在衬砌结构设计、施工和中隔墙防水方面还存在许 1 引 言 多问题。有待完善”1。由于我国是个多山多丘陵地 D70--2004公路隧道设区，高等级公路迅速发展并延伸向山区，加上土地利 我国新颁布的《JrrG 计规范》规定：“高速公路、一级公路一般应设计为 用上的限制以及文物保护和环境等问题，人们越来 上、下行分离的独立双洞”；“在桥隧相连、隧道相 越多地选择连拱隧道。 连、地形条件限制等特殊地段隧道净距不能满足要 中墙是连拱隧道的传力和承力部位，是维系结 求时，可采用小间距隧道或连拱隧道形式，但应作出 构整体稳定的中枢，也是连拱隧道防排水的重点设 充分的技术论证和比较研究，并制定可靠的技术保 置部位，是连拱隧道中最为重要的结构”1。目前， 障措施，确保工程质量””J。由于连拱隧道跨度大、 在连拱隧道设计中，一般采用三种中墙形式：整浇直 结构复杂、工序繁多，设计与施工难度均大于双线分、 中墙、整浇曲中墙、三层曲中墙(图1)。本文拟在相 幅修建隧道，以往很少采用。从日本1974年首次在同地质条件下对三种中墙结构形式的连拱隧道的力 伊祖隧道采用双连拱隧道到现在已有30年的发展 学行为进行比较分析。由于隧道跨度、高度基本一 历史，到目前连拱隧道也仅30座左右…。连拱隧道 致，具有可比性。 娑4滥{罄{ (a)南岛河隧道(育中墙) (b)麻地河1号隧道(撼浇曲中墙)(c)麻地河4号隧道(三层曲中墙) 跨度×高度(2474cmx1030cm)跨度×高度(2468cmx1053cm)跨度×高度(2480cmx1035cm) 图I隧道断面图(单位：cm) 2模型概化 篡詈翥黧鬻嚣嚣嚣揣菡；：：瑟嚣兰嘉 本文计算选取的计算断面桩号为K22+320，采采用两维梁单元模拟；考虑初衬与二衬之间有一定 用平面应变弹塑性本构模型进行分析，屈服准则为 滑动，在两者之间设Goodman无厚度接触面单元， ·212· 连拱隧道中墙选型分析 x103 采用单层节理材料模拟；取切向剐度^．=3 底距离为五倍洞高；左右边界距洞13距离分别为五 x105 倍隧道跨度。两侧边界结点加水平方向约束，底部 kN／ms．法向刚度女。=3kN／m，。具体计算参 数见表1。按隧道开挖影响范围的大小，计算模型 边界结点加竖直方向约束(图2)。 边界范围取：上边界至地表自由面；下边界至开挖洞 由于地层应力在隧道开挖过程中受到多次扰 ‘ 表l材料参数裹 材料繁泊竺比，茹，翟需嚣。臀 围岩0．350．3 19．6 100 30 一