第４０卷，Ｉ ４（） 第２期 【Ｉ ＿铁道技术监督 ｌ｛、ＩＩ ＾、【Ｊ【ＡＩ¨、（：（Ｊ ｌ’ｌ：Ｉｌｌ 研究与交流 Ｉ、１、ｌｌ、ｌＩ＼ｊｌ（Ｊ＼、 全风化岩石隧道洞口段施工过程的三维数值模拟 马水生 （九景衢铁路公司筹备组，江西南昌３３００００） 摘要：某隧道洞１２１段岩性为全风化石英片岩夹变粒岩，节理裂隙发育，岩体较破碎，质地较软，洞身 稳定性差，易坍塌。针对该隧道洞口段的具体地质条件，对隧道支护设计参数及施 方法进行三维数值模 拟，分析开挖过程中围岩及支护结构的变形和受力特征，为隧道安全施工提供科学依据。 关键词：全风化岩石；隧道洞口；隧道施Ｔ；支护；数值模拟 中图分类号：Ｕ２５５ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００６—９１７８（２０１２）０２—００４４—０５ 差，同岩判定为Ｖ级，易坍塌。 １．２设计支护参数 一般情况下，隧道洞口地段是指埋深不足毛洞 洞口段超前支护采用双层直径５０ ｍｍ、长４ ｍ 的无缝钢管，环向间距为３０ ｃｍ，注水泥砂浆。采 用Ｉ２０ｂ Ｔ型钢架，问距为０．５ ｍ／榀，设直径 洞跨２倍的隧道区段。国内外大量工程实例证明， 洞口段地层一般较破碎，多属堆积、坡积、严重风 化或节理裂隙发育的松软岩，因覆盖层较薄，不易 形成地拱效应，稳定性较差。近年来，国内外学者 针对隧道洞口段力学性状、开挖后的变形特性、设 ５０ ｍｍ、长５ ｍ、壁厚５ ｍｍ的锁脚锚管。系统锚 杆的具体情况是：拱部采用直径２２ ｍｍ带排气装 置的注浆锚杆，长３．５ ｍ，每延米７．５根；边墙采 用直径２２ ｍｍ砂浆锚杆，长３．５ ｍ，每延米１２根； 锚杆间距即环向ｘＮ向为１．２ ｍｘ１．０ ｍ。 计与施Ｔ技术进行了大量的研究。为确保隧道洞口 段施工安伞，可根据洞口段具体地质条件，对支护 设计参数及施工方法进行 维数值模拟，分析开挖 过程中罔岩及支护结构的变形和受力特征，为隧道 安全施工提供科学依据。 钢筋网采用直径为８ ｍｍ的钢筋，网格间距是 ２０ ｃｍｘ２０ ｃｍ。Ｃ２５喷射混凝土，厚２８ ｃｍ，掺用 合成纤维，掺人量为０．９ ｋｇ／ｍ３。二衬Ｃ３５钢筋混 凝土，厚度为５０ ｃｍ，配筋主筋用直径２０ ｍｍ螺纹 钢，纵向构造筋直径为１２ ｍｍ。 预留沉降量为３０ ｃｍ。 １．３拟采用施工方案 １工程概况 １．１工程地质情况 向莆铁路雪峰山隧道地处福建西北部，设计为 单线双洞。左线隧道起止里程为ＤＫ ３００＋８５０～ ＤＫ ３１８＋６９２，全长１７ ８４２ ｍ；右线隧道起止里程 为ＹＤＫ ３００＋８４０～ＹＤＫ ３１８＋６７６，全长１７ ８３６ ｍ。 洞口段施工拟采用环形开挖预留核心法，预留 核心土保持开挖面稳定，人工配合机械掘进。施Ｔ 分为上、中、下３个台阶，每个台阶最大预留长度 隧道最大埋深为９４８ ｍ。隧道进口位于一北东向冲 沟，ＮＥ侧斜坡上，表层发育第四系坡残积、冲洪 积层卵石土、漂石、黏土及粉质粘土夹碎石，厚度 一为１５ ｍ。围岩预留沉降量调整至３０ ｃｍ。具体施 Ｔ顺序及断面如图１、图２所示。 １．４施工安全距离控制 般在５－６ ｍ，其下为全风化石英片岩夹变粒岩， 雪峰山进口段左右线隧道线间距较小，为避免 厚度超过２０ ｍ。自然坡度为１０～１６。。从进口 ＤＫ ３００＋８８０到ＤＫ ３００＋９８０为浅埋地段，岩石节 理裂隙发育，岩体较破碎，质地较软，洞身稳定性 收稿日期：２０１１－１２—１２ 作者篙介：，５水生，丁程师 ・施工相互影响，减少施工风险，根据实际情况， 左、右线及平导各掌子面必须相互错开。按照平 导、右线、左线先后次序错开掘进，先行洞二衬超 前后行洞掌子面３０ ｍ，即先行隧道开挖领先８０ ｍ， 后行隧道方可施工，仰拱距离掌子面不大于４０ ｍ， ４４・ 铁道技术监督 ３．２围岩变形 为便于分析，模拟时记录了隧道部分特征点的 变形。隧道周边特征点的分布如图１ １所示。 开挖过程中，各点变形量见表２。 表２隧道周边特征点变形量 ｍｍ 沣：数据四舍五人精确至ｏ．１ ｌｌｌｎｌ。 表２中，点Ｌ２、Ｌ３、Ｒ２和Ｒ３输出水平变形， 结果以向右为正。Ｌ１和Ｒ１输出竖向变形，即拱顶 下沉，结果以向七为正。 从表２中数据可以看出，拱顶沉降量在２０ ｉｆｌｍ 左右。在实际开挖过程中，由于岩体全风化，极易产 生掉块，可能会引起更大的变形。因此，开挖隧道时 应加强初期支护，且必须设锁脚锚管。右洞开挖完成 后，左洞同岩会产生向右侧的变形，进而使得左洞开 挖时变形不对称，但由于左洞开挖时右沿二衬已经施 Ｔ完成，左洞施．［对已成形的有线隧道基本没有影 响。双洞开挖后隧道周边特征点实测变形量见表３。 表３隧道周边特征点实测变形量 ｍｍ 沣：表巾数据均为左、右隧道开挖变形稳定后的监洲结果。 通过对比表２、表３中的数据可以看 ，模拟 计算变形量与实测变形量相比，数据基本吻合。 ３．３地表沉降变形 地表沉降变形点位置如图１ １所示，计算结果 见表４。 由于全风化岩体较软，且覆盖层较薄，同岩内 难以形成承载拱，变形会波及地表，使地表产生较 表４隧道地表沉降量 ｍｍ 开挖顺序骤 Ｔｌ Ｔ２ Ｔ３ ｒ４ Ｔ５ Ｔ６ Ｔ７ 右洞开挖 一ｏ３一１．１ —１．６—２馏一３．５—２．８—１．６ 右洞——：衬施】 一ｏ．３—１．１一１．８—３．１—４．１—３．１—１．８ 左洞开挖顺序①～０．８—２．９—３．０～３．７—４．１—３．２一１．８ 左洞开挖顺序②一１．２—３．３—３３—４．１—４．１—３．２—１．８ 左洞开挖顺序③一１．９—３．５—３．８—４．７—４．１—３．２—１ｌ８ 左洞开挖顺序④一２．０—３．７—４．６—５．１—４．２—３．３—１．８ 左洞开挖顺序⑤一２．２ —３－８ —４．９ —５．３ —４－２ —３＿３ ～ｌ馏 明显的沉降。从右洞地表沉降结果看，二衬施Ｔ完 成后，地表沉降基本趋于稳定，因此，施Ｔ时宜加 快二衬的施工进度，使之紧跟掌子面，以减小变 形。隧道施工时变形监测结果见表５。 通过对比表４、表５中数据可以看出，模拟结 果与监测数据基本吻合。 表５隧道地表实测沉降量 ｍｉｌｌ 开挖隧道 Ｔ１ Ｔ２ Ｔ３ ＿ｒ４ ｒ５ Ｔ６ Ｔ７ 右洞开挖 。 一１．５ —２．０ —３．０ —３．５ —２．５ 一１．ｏ 左洞开挖 一ｌ ５ —４．０ —５．５ —５ ５ —４．５ —３．５ —２．０ 沣：表中数据均为左、有开挖变形稳定后的ｊ监测结果。 ４结语 采用■维数值模拟分析了全风化岩石隧道洞口 段的施＿１二过程，考虑隧道施工的先后顺序，侧重分 析后行隧道（文中为左洞）施一Ｉ 时 岩塑性区分 布、周边收敛变形、拱顶下沉及地表变形的变化规 律。从对计算结果分析来看，设计支护参数及采用 施Ｔ方法可以保证隧道洞口段的施工安全。数值模 拟结果与现场实测数据基本吻合。由此可见，隧道 施工前采用 维数值模拟预测施 １ 过程中同岩变 形，进而检验支护参数及施Ｔ力‘法是可行的。 参考文献 ［１］杜菊红，黄宏伟．偏压小间距公路隧道施Ｉ 的ｉ维数值模拟 ［Ｊ］．岩土力学，２００７（ｓ１）：５３１—５３５． ［２］王宗坚．隧道洞Ｌ＝Ｉ段Ｔ程问题之 应埘策 处 研究［Ｄ］．基 降：海洋大学，２００４． ［３］林文涛．ＩＩＩ岳隧道洞 １ 法选择 ‘法之探讨［Ｉ）］．基降：仃湾 海洋大学。２００５． ・４７・ 研究与交流 ［４］孙玉国，何荣康，白继承．隧道洞［１段预加固措施及施Ｔ方法 ［Ｊ］．世界隧道，２０００（３）：１３—１８． ［５］任在栋．严重偏 浅埋傍ＩＩＩ隧道雨季洞口施Ｔ技术［Ｊ］．安徽建 筑，２００４（２）：９５—９８． ［６］王宁，冯卫星，高桂凤．河口隧道破碎围岩进洞施Ｔ过程数值 模拟［Ｊ］．西部探矿Ｔ程，２００６（９）：１６３—１６４． ２００４（３）：２４—２６． １ ９ Ｊ Ｋ．Ｊ．Ｓｈｏｕ．Ａ Ｔｈｒｅｅ—Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｈｙｂｒｉｄ Ｂｏｕｎｄａｒｙ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｎｏｎ－Ｌｉｎｅａｒ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ａ Ｗｅａｋ Ｐｌａｎｅ Ｎｅａｒ ａｎ Ｕｎｄｅｒ— ｇｒｏｕｎｄ Ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ【Ｊ ｊ．Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ ａｎｄ Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ Ｓｐａｃｅ ｌ＇ｅｃｈ— ｎｏｌｏｇｙ，２０００（２）：２１５—２２６． ［１Ｏ］赵阳，王伟笔，杨昌能．偏压浅埋连拱隧道施【 过程的■维数 值模拟［ｎ中南公路 程，２００５，３０（２）：１８１一ｌ８５． ［１ １］张玉军，朱维申，杨家岭．近距离双隧道开挖卜ｊ史护稳定 的黏弹 塑性有限元｝ｆ算［＿ｌＩｌ岩石力学 【 程学报，１９９９，（增）：８５５—８５９． ［７］杨长京．浅埋土质软岩隧道洞１５段施ｊ二技术［ＪＩ．隧道建设， ２００６（４）：８１—８３． ［８］姜勇．复杂地质条件下隧道洞口段的施丁［Ｊ］．铁道建筑技术， 印发《质量发展纲要（２０１ ｌ～２Ｉ》２Ｉ１年）》坚持以质取胜建设质量强国 ２０１２年２月６日，发出关于印发《质量发展纲要 （２０１１—２０２０年）》（以下简称《纲要》）的通知，要求各地认 提 要建立健全我罔质量安伞风险管理体系，通过强化食品 质量安全风险预警、完善产品伤害监测系统、加强产品质量 安全风险预警以及健全进 口商品质节安全、进出境动植物 检疫和 境卫生检疫瘦睛风险监控等措施，切实做到对质最 安全风险的 发现、早研判、早预警、 处置。 在创新质量发展机制方而，《纲要》提出ｃ要完善质量Ｉ 作 机制、健全质芾评价考核机制、强化质量准入退 机 制、创新质量发展激励机制、创建品牌培育激励机制、建 质量安全多元救济机制。明确要求要健全地力‘政腑负总责、 真贯彻执行。这是继１９９６年颁布实施《质量振兴纲要（１９９６ 年—２０１０年）》后，同务院再出台质量发展的中长期规划。 据悉，国家是为深入贯彻科学发展观，促进经济发展 方式转变，提高我围质量总体水平，实现经济社会又好又 快发展，特制定该《纲要》。《纲要》由１４个同家部委共同 制定，分为质量发展的基础与环境，指导思想、ｒ作方针 和发展目标，强化企业质量主体作用，加强质量监督管理， 创新质量发展机制，优化质量发展环境，夯实质量发展基 础，实施质量提升Ｉ：程，组织实施９个部分。 质量发展是兴闰之道、强罔之策。当前，我国质量发 展的基础还很薄弱，新时期以质量为核心要素的标准、人 监管部门各负其责、企业足第一责任人的质量安全责任体 系，将质节安全和质量发展纳入地方各级绩效考核 评价内容。为大力实施名牌发展战略，发挥 牌引领作用， 《纲要》明确我国将建立品牌建设标准体系、建 品牌价值评 价制度和开展知名晶牌创建 作。在优化质量发展环境方 面，《纲要》则提 要加强质苗文化建设、营造良好市场环 境、完善质量投诉和消费维权机制、发挥社会中介服务作 用、加强质量宣传、深化质最 交流合作。 《纲要》明确提出，我国将通过推进质量创新能力建设、 加强标准化 作、强化计量基础支撑作用、推动完善认证 认可体系、加快检验检测技术保障体系建设、推进信息化 建设６大方而，来夯实我国的质量发展基础。 才、技术、市场、资源等竞争日趋激烈。而对新形势、新 挑战，坚持以质取胜，建设质量强囝，是保障和改善民生 的迫切需要，是调整经济结构和转变发展方式的内在要求， 是实现科学发展和全面建设小康社会的战略选择，是增强 综合圉力和实现中 民族伟大复兴的必由之路。 《纲要》将我国的质量发展目标分为２０１５年和２０２０年２ 个时间节点。提出到２０１５年，我国在产品质量方面，主要农 产品质量安全抽检合格率稳定在９６％以上，产品质量困家监 督抽查合格率稳定在９０％以上；Ｔ程质量方面，大中型 程 《纲要》还提出，未来１０ ，我围将实施质节素质提升 １：程、叮靠性提升ｌ：程、服务质量满意度提升Ｊ：程、质量 对比提升 程和清洁生产促进Ｉ 程５大质量提升Ｉ 程。 《纲要》要求有关部门加强组织领导、完蓦配套、 狠抓ｌ一作落实、强化检查考核，保证《纳 》的顺利实施 和各项质量目标的实现。 特别提出，要将落实长远规划 项目一次验收合格率达到１ ００％，其他工程一次验收合格率达 到９８％以上；服务质量方而，生产性服务业顾客满意度达到 ８Ｏ以上，生活性服务业顾客满意度达到７５以上。到２０２０ 年，建设质量强国取得明显成效，质量基础进一步夯实，质 量总体水平显著提升，质量发展成果惠及全体人民。 《纲要》明确提出要强化企业质量主体作用，通过严格企 业质量丰体责任、提高企业质黾管理水平、加快企业质量技 术创新、发挥优势企业引领作用、推动企业履行社会责任５ 个方而的举措，对企业质量安全实施“一票否决”，发挥企业 在我国质量发展过程中的主体作用。《纲要》还提出要加强质 量监督管理，包括加快质量法治建设、强化质量安全监管、 实施质量安全风险管理、加强宏观质量统计分析、推进质量 诚信体系建设、依法严厉打击质量违法行为等。《纲要》尤其 ・和解决当前突出质量问题相结合，使近期要求、实施少骤 更有针对性，突出重点 域、重点领域、重点环节、重点 产品和重点人群，有效解决重点质量问题。 据悉，为保证《纲要》得到全而贯彳｝ｕ落实， 家质检总 局将会同有关部委尽快制定２０１２年《纲要》牛ｒ度行动汁划。 今后每年将制定质量Ｉ 作年度行动计划，指导《纲要》贯彻 落实 作。 摘编自国家质量监督检验检疫总局网站 ４８・
