超淺埋大斷面濱海軟土隧道施工工法研究

魏龍海，程 勇，劉繼國

（中交第二公路勘察設(shè)計研究院有限公司，湖北武漢 430056）

超淺埋大斷面濱海軟土隧道施工工法研究

魏龍海，程 勇，劉繼國

（中交第二公路勘察設(shè)計研究院有限公司，湖北武漢 430056）

拱北隧道為一座濱海軟土隧道，開挖斷面達(dá)340 m2，采用超前管幕預(yù)支護(hù)下的多臺階分部開挖方案。采用ANSYS軟件對五臺階15分區(qū)方案和四臺階8分區(qū)方案的隧道結(jié)構(gòu)受力規(guī)律及安全性進(jìn)行了數(shù)值研究。研究結(jié)果表明：1）采用五臺階15分區(qū)方案和四臺階8分區(qū)方案都能夠滿足結(jié)構(gòu)安全要求，但在臨時支撐拆除過程中，2種方案的施工安全性差異較大；2）四臺階8分區(qū)方案在下半斷面臨時支撐拆除后、三次襯砌尚未施作時，下半斷面邊墻及仰拱處的初期支護(hù)和二次襯砌受力較大，施工安全性較低；3）各部開挖后應(yīng)及時施作初期支護(hù)，并應(yīng)盡快施作第2層襯砌結(jié)構(gòu)，以減小拱頂下沉和地表沉降。

超淺埋；特大斷面；濱海軟土隧道；施工工法

0 引言

在軟土地層施工大斷面隧道不可避免地會對周圍環(huán)境產(chǎn)生影響，擾動周圍地層，使周圍地層發(fā)生卸載等復(fù)雜的力學(xué)現(xiàn)象，引起周圍地層的變形及沉降；而且在此過程中，由于隧道開挖跨度很大，其自身結(jié)構(gòu)在施工過程中的安全性也至關(guān)重要。目前，關(guān)于軟土隧道方面的研究及預(yù)測方法多局限于理論分析和數(shù)值仿真等。如孫旻等［1］對軟土地層管幕法施工過程進(jìn)行了三維數(shù)值模擬，研究認(rèn)為采用D-P模型可以在不考慮土體時變特性的情況下較好地模擬管幕法施工過程；伍國軍等［2］基于滬蓉西八字嶺隧道采用ABAQUS模擬了大跨隧道的開挖和支護(hù)過程，模擬結(jié)果與現(xiàn)場實測結(jié)果一致；喻渝等［3］對客運(yùn)專線大斷面淺埋隧道采用CD法和CRD法等進(jìn)行了三維數(shù)值模擬，給出了適合大斷面隧道的安全、經(jīng)濟(jì)、有效的施工方法；魏龍海等［4-6］依托廈門翔安海底隧道陸域淺埋段，研究了CRD法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法等施工工法及相關(guān)工程措施對控制大跨度淺埋隧道結(jié)構(gòu)受力及變形的施工效果；李輝等［7］以桃樹坪隧道超前預(yù)加固大斷面施工工法為例，通過數(shù)值模擬和理論計算，并結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù)，對隧道地層擠出變形、地層超前位移、拱頂沉降和收斂等進(jìn)行了分析；馬富奎等［8］以廟婭隧道為背景，采用FLAC對淺埋大跨段施工開挖力學(xué)響應(yīng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，分析了開挖后圍巖的應(yīng)力場和位移場特征，研究認(rèn)為計算結(jié)果與現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果基本一致；陳煒韜等［9］采用室內(nèi)試驗研究了預(yù)加固措施對大跨度海底隧道風(fēng)化槽開挖面穩(wěn)定性的影響規(guī)律，提出了有效的預(yù)加固方案；李凌宜［10］利用MIDAS/GTS和現(xiàn)場監(jiān)測，對長沙地鐵某區(qū)間大斷面暗挖隧道的臨時支撐拆除與二次襯砌施工時機(jī)進(jìn)行了研究，得到了合理的拆除工序。

上述針對大斷面隧道施工安全性所做的研究，主要研究對象都是陸域隧道，而且開挖斷面遠(yuǎn)小于拱北隧道。拱北隧道位于濱海軟土地層，隧道埋深很淺，采用管幕+凍結(jié)的超前預(yù)支護(hù)方案，項目施工期間的隧道開挖步序及凍結(jié)與解凍時機(jī)等都會對隧道結(jié)構(gòu)受力產(chǎn)生極為復(fù)雜的影響，與常規(guī)隧道施工差異較大。本文結(jié)合拱北隧道，通過數(shù)值模擬分析，對管幕+凍結(jié)預(yù)支護(hù)方案下的隧道開挖方案進(jìn)行研究，分析拱北隧道在不同分部開挖方案下的施工安全性及其對周圍環(huán)境的影響情況等，確定合理的分部開挖方案，以期為拱北隧道的設(shè)計施工及今后類似工程提供技術(shù)指導(dǎo)。

1 拱北隧道工程概況

1.1 工程概況

珠海連接線工程是港珠澳大橋的重要組成部分，而拱北隧道正是該連接線上的關(guān)鍵控制性工程。隧址區(qū)建設(shè)環(huán)境非常敏感，要穿越全國第二大口岸——拱北口岸，人流量、車流量都非常大。拱北口岸內(nèi)建筑物眾多，管線復(fù)雜，牽涉眾多部門，協(xié)調(diào)難度大，口岸內(nèi)的施工組織工作異常困難。為了減小對拱北口岸的影響，設(shè)計在拱北口岸局部區(qū)段采用暗挖方案施工。

拱北隧道暗挖段設(shè)計采用雙層方案，其斷面高約23 m，寬約22 m，開挖斷面達(dá)340 m2，為特大斷面隧道。隧道位于濱海軟土地區(qū)，主要穿越淤泥質(zhì)和粉質(zhì)黏土，土體含水量大、承載力低，隧道頂部覆土厚度約6 m。設(shè)計擬在超前管幕預(yù)支護(hù)條件下采用多臺階分部開挖法，采用36根1 620 mm的大頂管結(jié)合人工凍結(jié)進(jìn)行超前預(yù)支護(hù)。

1.2 支護(hù)設(shè)計方案

采用初期支護(hù)、二次襯砌及臨時支撐組成的支護(hù)體系承擔(dān)施工過程中的水土壓力，三次襯砌承擔(dān)運(yùn)營階段的全部水土壓力。

五臺階15部和四臺階8部施工開挖方案的相應(yīng)參數(shù)如表1所示。

表1 五臺階和四臺階設(shè)計參數(shù)表［3］Table 1 Design parameters of 5-bench method and 4-bench method［3］

1.3 施工開挖方案

1.3.1 五臺階15部開挖方案

第1臺階的開挖高度約5.1 m，第2—4臺階的開挖高度為3.8 m，第5臺階高度約4 m。各臺階宜先同時開挖左右分區(qū)，中部分區(qū)滯后于左右分區(qū)約5 m（即臺階長度約5 m）左右開始開挖。各分區(qū)開挖后應(yīng)緊跟施作第1層襯砌和相應(yīng)位置的臨時支護(hù)結(jié)構(gòu)，待有條件施作第2層襯砌結(jié)構(gòu)時應(yīng)及時施作。五臺階支護(hù)及施工開挖方案如圖1所示。

圖1 五臺階支護(hù)及施工開挖方案Fig.1 Support and construction plan of 5-bench method

1.3.2 四臺階8部開挖方案

在管幕間凍結(jié)圈基本形成后開始暗挖施工。從兩端相向開挖，中板上、下層斷面相對獨立組織施工，四臺階8部開挖，各導(dǎo)洞相距一定步距，隨開挖隨初期支護(hù)，緊跟二次襯砌，支護(hù)應(yīng)盡快封閉成環(huán)。初期支護(hù)混凝土采用濕噴工藝，二次襯砌拱頂采用噴射混凝土，拱墻采用模筑混凝土。二次襯砌全部完成后，開始三次襯砌施工，下層斷面?zhèn)葔Σ捎脝芜吶切蹦Ｖ危邪逯Ъ芊Ｖ?，上層斷面拱墻采用鋼模板臺車模筑。四臺階支護(hù)及施工開挖方案如圖2所示。

圖2 四臺階支護(hù)及施工開挖方案（單位：cm）Fig.2 Support and construction plan of 4-bench method（cm）

2 五臺階和四臺階方案初步比選

2.1 計算條件及參數(shù)

1）計算理論：荷載-結(jié)構(gòu)模式；

2）計算程序：采用ANSYS計算程序；

3）荷載確定：考慮圍巖壓力、水壓力、結(jié)構(gòu)自重及地面荷載和洞內(nèi)中板上的車輛荷載；

4）假定襯砌背后圍巖能提供徑向彈性反力；

5）圍巖豎向壓力按全土柱考慮，水平壓力按靜止土壓力考慮，地面超載取30 kPa；

6）計算模型中圍巖物理力學(xué)參數(shù)如表2所示。

表2 計算模型土層參數(shù)Table 2 Physical and mechanical parameters of soil strata

2.2 五臺階15部方案

主要對五臺階15部方案2種工況下的結(jié)構(gòu)安全性進(jìn)行分析，2種工況分別為全斷面開挖完成后的工況和臨時支撐拆除過程中的最不利工況。

2.2.1 全斷面開挖后計算結(jié)果

全斷面開挖完成后內(nèi)力計算結(jié)果見圖3。

圖3 五臺階15部方案全斷面開挖完成后內(nèi)力計算結(jié)果Fig.3 Structural internal force of tunnel after excavation（5-bench 15-step method）

通過分析圖3可知，除個別應(yīng)力集中點外，初期支護(hù)結(jié)構(gòu)最不利受力位置在仰拱處，該處最大軸力為2 053.9 kN，最大彎矩為560.0 kN·m，初期支護(hù)和臨時支護(hù)強(qiáng)度能夠滿足安全要求。

2.2.2 下半斷面臨時支撐拆除后計算結(jié)果

五臺階15部方案拆撐順序為：三次襯砌仰拱施作—拆下半斷面橫撐和豎撐—修下半斷面?zhèn)葔椭邪濉鹕习霐嗝鏅M撐和豎撐—修上半斷面三次襯砌。

圖4為五臺階15部方案拆撐過程中最不利工況的計算結(jié)果。通過計算可知，該工況最不利受力位置在墻角處，該處最大軸力為3 117.1 kN，最大彎矩為1 924.9 kN·m，該處厚度為1.11 m，拆撐方案可以滿足施工期間的結(jié)構(gòu)安全要求。

圖4 五臺階15部方案下半斷面臨時支撐拆除后內(nèi)力計算結(jié)果Fig.4 Structural internal force of tunnel after removing the support of the lower half cross-section（5-bench 15-step method）

2.3 四臺階8部方案

本節(jié)主要對四臺階8部方案2種工況下的結(jié)構(gòu)安全性進(jìn)行分析，2種工況分別為全斷面開挖完成后的工況和臨時支撐拆除過程中的最不利工況。

2.3.1 全斷面開挖完成后

全斷面開挖完成后內(nèi)力計算結(jié)果見圖5。

通過分析圖5可知，除個別應(yīng)力集中點外，初期支護(hù)結(jié)構(gòu)最不利受力位置在仰拱處，該處最大軸力為2 364.7 kN，最大彎矩為469.8 kN·m，初期支護(hù)和臨時支護(hù)強(qiáng)度能夠滿足安全要求。

2.3.2 拆下半斷面橫撐和豎撐

四臺階8部方案拆撐順序為：拆下半斷面橫撐—施作三次襯砌仰拱—修下半斷面?zhèn)葔椭邪濉鹕习霐嗝鏅M撐和豎撐—施作上半斷面三次襯砌—拆下半斷面豎向臨時支撐。

圖6為四臺階8部方案拆撐過程中最不利工況的計算結(jié)果。通過計算可知，該工況最不利受力位置在墻角處，該處最大軸力為2 191.7 kN，最大彎矩為1 506.5 kN·m，該處厚度為0.6 m。下半斷面臨時支撐拆除后、三次襯砌施作并達(dá)到一定強(qiáng)度前，下半斷面邊墻及仰拱處的第1層初期支護(hù)和第2層初期支護(hù)受力較大，不能滿足施工安全要求。

圖5 四臺階8部方案全斷面開挖完成后內(nèi)力計算結(jié)果Fig.5 Structural internal force of tunnel after excavation（4-bench 8-step method）

2.3.3 對比分析

五臺階15部方案和四臺階8部方案施工期間的安全性計算分析結(jié)果對比如下：

1）在管幕超前支護(hù)作用下，采用五臺階15部方案和四臺階8部方案在開挖期間都能夠滿足結(jié)構(gòu)安全要求。

2）臨時支撐拆除對結(jié)構(gòu)力學(xué)行為影響較大，2種方案的施工安全性差異明顯，特別是下半斷面臨時支撐拆除時機(jī)至關(guān)重要，當(dāng)在三次襯砌施作前拆除下半斷面臨時支撐時，下半斷面結(jié)構(gòu)受力不能滿足安全要求。

3）四臺階8部方案跨度較大，開挖期間支護(hù)結(jié)構(gòu)變形相對較大，凍土體開裂漏水風(fēng)險高于五臺階15部方案。

圖6 四臺階8部方案下半斷面橫撐和豎撐拆除后內(nèi)力計算結(jié)果Fig.6 Structural internal force of tunnel after removing the support of the lower half cross-section（4-bench 8-step method）

4）4臺階8部方案下半斷面臨時支撐拆除后、三次襯砌施作并達(dá)到一定強(qiáng)度前，下半斷面邊墻及仰拱處的第1層初期支護(hù)和第2層初期支護(hù)受力較大，不能滿足施工安全要求，需采取防范措施；特別是施工期間需注意減少該處的暴露時間，及時施作下半斷面三次襯砌和中板結(jié)構(gòu)。

5）5臺階15部方案采用拆撐前先施作三次襯砌仰拱，然后采用拆下半斷面橫撐和豎撐—修下半斷面?zhèn)葔椭邪濉鹕习霐嗝鏅M撐和豎撐—修上半斷面三次襯砌的拆除方案是安全可行的。

3 隧道開挖施工三維數(shù)值模擬

3.1 數(shù)值模型

利用FLAC3D詳細(xì)模擬研究五臺階15部方案施工。根據(jù)經(jīng)驗，本次計算模型縱向取50 m，隧道埋深約6 m，豎向取至地表［11］，橫向取120 m，整個計算區(qū)三維尺寸為120 m×60 m×50 m（橫×豎×縱）［12］。計算模型如圖7和圖8所示。

圖7 計算模型Fig.7 Calculation model

圖8 管幕及支護(hù)結(jié)構(gòu)模型Fig.8 Model of pipe curtain and supporting structure

5個臺階15個分區(qū)開挖及襯砌施作工序如下：

1）開挖斷面由上而下分為A、B、C、D、E共5個臺階，每一臺階又劃分為3個分區(qū)，共15個分區(qū)。對于第1臺階，先對A-1分區(qū)進(jìn)行縱向水平注漿加固，然后邊開挖邊對A-2分區(qū)進(jìn)行橫向水平加固，A-2分區(qū)滯后于兩側(cè)分區(qū)約5 m。各分區(qū)每開挖1～2個工字鋼間距時，就應(yīng)緊跟施作初期支護(hù)與臨時支護(hù)結(jié)構(gòu)；二次襯砌分別在各分區(qū)內(nèi)部施作，距離開挖面約10 m左右。同時，對下部第2臺階進(jìn)行豎向注漿加固。

2）第2臺階與第1臺階縱向間隔20 m開挖，第3臺階與第2臺階縱向間隔15 m開挖，第4臺階與第3臺階縱向間隔15 m開挖，第5臺階與第4臺階縱向間隔10 m開挖。2—5臺階開挖次序及初期支護(hù)、臨時支護(hù)、二次襯砌施工次序和時機(jī)與第1臺階類似。

3）在第5臺階二次襯砌達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，開始施作仰拱處三次襯砌，拆除第3道和第4道橫向臨時支撐及下部豎向臨時支撐，每次拆撐距離約6 m，施作側(cè)墻三次襯砌及中板結(jié)構(gòu)。

4）拱腰及中板三次襯砌達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，拆除第1道和第2道橫向臨時支撐及上部豎向臨時支撐，每次拆撐距離約6 m，并緊跟施作上半斷面左右邊墻及拱頂處的三次襯砌結(jié)構(gòu)。以上各部錯位循環(huán)逐步向前推進(jìn)，直至暗挖段三次襯砌結(jié)構(gòu)修筑完成。

3.2 計算參數(shù)

3.2.1 圍巖物理力學(xué)參數(shù)

拱北隧道隧址區(qū)內(nèi)工程地質(zhì)如表3所示。

表3 土層物理力學(xué)參數(shù)Table 3 Physical and mechanical parameters of different strata

3.2.2 支護(hù)結(jié)構(gòu)物理力學(xué)參數(shù)

根據(jù)拱北隧道設(shè)計支護(hù)方案，結(jié)合超前大頂管、凍土及隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)所采用的材料特性［13］，支護(hù)結(jié)構(gòu)物理力學(xué)參數(shù)取值如表4所示。

表4 支護(hù)結(jié)構(gòu)物理力學(xué)參數(shù)［14］Table 4 Physical and mechanical parameters of support structure［14］

3.3 應(yīng)力和位移分析點位圖

結(jié)合上述計算模型，選定本次支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力及位移計算監(jiān)測點如圖9和圖10所示。

圖9 初期支護(hù)、臨時支護(hù)及二次襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析點位圖Fig.9 Internal force monitoring points of the primary support，temporary support and secondary lining

圖10 初期支護(hù)及臨時支護(hù)結(jié)構(gòu)變形分析點位圖Fig.10 Deformation monitoring points of the primary support and the temporary support structures

3.4 計算結(jié)果分析

選取Z＝26 m截面為研究對象，初期支護(hù)、臨時支護(hù)及二次襯砌計算結(jié)果見圖11—12及表5。

圖11 初期支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算結(jié)果Fig.11 Internal force of the primary support structures

圖12 臨時支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算結(jié)果Fig.12 Internal force of the temporary support structures

表5 二次襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算結(jié)果Table 5 Internal force of secondary lining

3.4.1 位移計算結(jié)果

3.4.1.1 第1臺階通過斷面Z＝26 m后位移分布見圖13。

圖13 第1臺階開挖后位移分布圖Fig.13 Distribution of displacement after bench I excavation

通過分析圖13可知，第1臺階開挖后，由開挖引起的地表下沉量為6.4 mm，隧道拱頂最大下沉量為9.3 mm。

3.4.1.2 第5臺階通過斷面Z＝26 m后

應(yīng)力分布見圖14。

圖14 第1臺階開挖后應(yīng)力分布圖Fig.14 Distribution of stress after bench I excavation

通過分析圖14可知，第5臺階開挖后，由開挖引起的地表累積下沉量為4.3 mm，隧道拱頂最大累積下沉量為5.6 mm［15］。

3.4.2 計算結(jié)果分析

1）通過三維數(shù)值模擬可知，在管幕支護(hù)下，采用設(shè)計的支護(hù)參數(shù)及工序能滿足施工期間的受力要求。

2）各部開挖后應(yīng)及時進(jìn)行初期支護(hù)的施作，同時，條件具備后應(yīng)盡快施作第2層襯砌結(jié)構(gòu)，以減小開挖引起的拱頂下沉和地表沉降變形。

4 結(jié)論與建議

通過對五臺階15分區(qū)施工方案和四臺階8分區(qū)施工方案支護(hù)結(jié)構(gòu)受力變形規(guī)律分析和對拱北隧道暗挖段開挖施工力學(xué)行為的三維數(shù)值模擬研究，得出以下結(jié)論：

1）在管幕超前支護(hù)作用下，采用五臺階15部方案和四臺階8部方案在開挖期間都能夠滿足結(jié)構(gòu)安全要求；但后者由于第4臺階跨度達(dá)9.2 m、高度達(dá)7.8 m，初期支護(hù)及臨時支護(hù)結(jié)構(gòu)受力及變形增大較多，開挖后周邊凍結(jié)圈由于結(jié)構(gòu)變形而開裂涌水，風(fēng)險大。

2）5臺階15部方案的合理施工工序為：先分臺階分部開挖，及時進(jìn)行初期支護(hù)的施作，同時，條件具備后應(yīng)盡快施作第2層襯砌結(jié)構(gòu)；待全斷面開挖完成后，施作三次襯砌仰拱，然后拆下半斷面橫撐和豎撐，每次拆除長度為4.8 m；最后修下半斷面?zhèn)葔椭邪?，完成后再拆上半斷面橫撐和豎撐。

3）臨時支撐拆除時機(jī)對結(jié)構(gòu)力學(xué)行為影響較大，拆除方案的制定必須與凍結(jié)和解凍時機(jī)同時考慮。根據(jù)計算結(jié)果，由于仰拱處結(jié)構(gòu)所受水土壓力荷載較大，臨時支撐拆除前應(yīng)先施作三次襯砌結(jié)構(gòu)，確保拆除安全。

本文三維數(shù)值模擬時未考慮頂管施工對地表變形的影響，也未考慮施工期間滲漏水問題對地表變形的影響；因此，地表變形計算結(jié)果可能與實際施工有一定出入。為進(jìn)一步準(zhǔn)確預(yù)測隧道施工對地表位移的影響，需進(jìn)一步考慮上述影響因素，以提出控制地表變形的有效措施。

（References）：

［1］ 孫旻，徐偉.軟土地層管幕法施工三維數(shù)值模擬［J］.巖土工程學(xué)報，2006，28（1）：1497-1500.（SUN Min，XU Wei.3D numerical simulation of pipe-curtain method in soft soils［J］.Chinese Journal of Geotechnical Engineering，2006，28（1）：1497-1500.（in Chinese））

［2］ 伍國軍，陳衛(wèi)忠，戴永浩，等.淺埋大跨公路隧道施工過程和支護(hù)優(yōu)化的研究［J］.巖土工程學(xué)報，2006，28 （9）：1118-1123.（WU Guojun，CHEN Weizhong，DAI Yonghao，et al.Study on excavation sequences and support optimization for shallow-buried and large-spanned tunnels ［J］.Chinese Journal of Geotechnical Engineering，2006，28（9）：1118-1123.（in Chinese））

［3］ 喻渝，趙東平，曾滿元，等.客運(yùn)專線超大斷面隧道施工過程三維力學(xué)分析［J］.現(xiàn)代隧道技術(shù)，2005，42（4）：20-24.（YU Yu，ZHAO Dongping，ZENG Manyuan，et al.Analysis of the 3D behavior of tunnels with super large cross-sectiononspeciallinesforpassengersduring construction［J］.Modem Tunnelling Technology，2005，42 （4）：20-24.（in Chinese））

［4］ 魏龍海，王明年，陳煒韜，等.施工工法在翔安海底隧道中的應(yīng)用研究［J］.公路，2009，10（10）：255-259.（WEI Longhai，WANG Mingnian，CHEN Weitao，et al.Application and research on excavation method in Xiang'an Subsea Tunnel［J］.Highway，2009，10（10）：255-259.（in Chinese））

［5］ 魏龍海，王明年，陳煒韜，等.工程措施對控制大跨度海底隧道結(jié)構(gòu)變形的施工效果研究［J］.現(xiàn)代隧道技術(shù)，2008，45（4）：18-22，38.（WEI Longhai，WANG Mingnian，CHEN Weitao，et al.Effects of engineering measures on controlling the deformations of long-span subsea tunnel［J］.Modem Tunnelling Technology，2008，45（4）：18-22，38.（in Chinese））

［6］ 魏龍海，王明年，趙東平，等.翔安海底公路隧道陸域段變形控制措施研究［J］.巖土力學(xué)，2010，31（2）：577-581，587.（WEI Longhai，WANG Mingnian，ZHAO Dongping，et al.Study of deformation controlling measures for largespan shallow tunnel［J］.Rock and Soil Mechanics，2010，31（2）：577-581，587.（in Chinese））

［7］ 李輝，于少輝，楊朝帥，等.富水砂質(zhì)圍巖超前預(yù)加固大斷面隧道施工變形分析［J］.現(xiàn)代隧道技術(shù)，2013，50 （4）：128-137.（LI Hui，YU Shaohui，YANG Chaoshuai，et al.Analysis of the deformation induced by the advance pre-reinforcement construction of a large cross-section tunnel inwater-richsandyrock［J］.ModemTunnelling Technology，2013，50（4）：128-137.（in Chinese））

［8］ 馬富奎，劉濤，李利平.淺埋大跨隧道施工力學(xué)響應(yīng)模擬與監(jiān)測分析［J］.巖土力學(xué)，2006，27（增刊1）：339-344.（MA Fukui，LIU Tao，LI Liping.Excavation mechanics simulation and site monitoring analysis of large-span shallow tunnel［J］.Rock and Soil Mechanics，2006，27（S1）：339-344.（in Chinese））

［9］ 陳煒韜，王明年，張磊，等.預(yù)加固措施對隧道開挖穩(wěn)定性的影響研究［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2009（3）：531-535.（CHEN Weitao，WANG Mingnian，ZHANG Lei，et al.Influence of preinforcement measures on excavation stability oftunneling［J］.ChineseJournalofRock Mechanics and Engineering，2009（3）：531-535.（in Chinese））

［10］ 李凌宜.大斷面隧道支撐拆除與二襯施工影響分析［J］.施工技術(shù)，2013，42（17）：38-40.（LI Lingyi.Influence analysis of support demolition and secondary lining construction for large cross-section tunnel［J］.Construction Technology，2013，42（17）：38-40.（in Chinese））

［11］ 周太全，華淵，朱贊成，等.隧道開挖與支護(hù)有限差分法分析［J］.巖土力學(xué)，2005，26（1）：168-170.（ZHOU Taiquan，HUA Yuan，ZHU Zancheng，et al.Numerical analysis of rock mass stability during tunnel excavation and supporting using finite difference method ［J］.Rock and Soil Mechanics，2005，26（1）：168-170.（in Chinese））

［12］ 岳鵬威，陳文宇，李福恩.超前預(yù)支護(hù)技術(shù)在瀏陽河隧道施工中的應(yīng)用［J］.現(xiàn)代隧道技術(shù)，2012，49（6）：158-161.（YUE Pengwei，CHEN Wenyu，LI Fu'en.Application of advance support in the construction of the Liuyang River Tunnel［J］.Modem Tunnelling Technology，2012，49（6）：158-161.（in Chinese））

［13］ 石鈺鋒，陽軍生，楊峰，等.軟弱圍巖大斷面隧道相向施工圍巖穩(wěn)定性分析與掌子面加固研究［J］.公路交通科技，2013，30（5）：82-88，111.（SHI Yufeng，YANG Junsheng，YANGFeng，etal.Studyofstabilityof surrounding rock due to approaching of two excavation faces and face reinforcement in a large cross-section tunnel in weak stratum［J］.Journal of Highway and Transportation Research and Development，2013，30（5）：82-88，111.（in Chinese））

［14］ 康勇，楊春和，何正，等.煤系地層大跨度隧道圍巖結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性研究［J］.巖土力學(xué)，2010，31（增刊）：266-270.（KANG Yong，YANG Chunhe，HE Zheng，et a1.Stability analysis of surrounding rock structure of large-span tunnel passing through coal seams［J］.Rock and Soil Mechanics，2010，31（S）：266-270.（in Chinese））

［15］ 王志，杜守繼，張文波，等.淺埋鐵路隧道下穿高速公路施工沉降分析［J］.地下空間與工程學(xué)報，2009（3）：531-535.（WANG Zhi，DU Shouji，ZHANG Wenbo，et al.Analysis of construction settlement of shallow railway tunnel under crossing the highways［J］.Chinese Journal of Underground Space and Engineering，2009（3）：531-535.（in Chinese））

Construction Method of Ultra-shallow Super-large Cross-section Tunnel in Coastal Soft Soil Strata：Case Study on Gongbei Tunnel

WEI Longhai，CHENG Yong，LIU Jiguo
（CCCC Second Highway Survey，Design and Research Institute，Wuhan 430056，Hubei，China）

Gongbei tunnel，with an excavation cross-section area of 340 m2，is an ultra-shallow tunnel in coastal soft soil strata.The tunnel is to be constructed by bench method under the protection of the advance pipe curtain.In the paper，numerical study is made on the structural internal force and safety of the tunnel constructed by 5-bench 15-step method or 4-bench 8-step method by means of ANSYS program.Conclusions drawn are as follows：1）Both the 5-bench 15-step method and the 4-bench 8-step method can meet the structural safety requirements of the tunnel；however，these two methods have different safety impacts during the removing of the temporary support；2）If the tunnel is constructed by 4-bench 8-step method，the primary support and the secondary lining at the side walls and invert of the lower half of the tunnel will bear large internal force in the period from the removing of the temporary support to the installation of the third lining，therefore the 4-bench 8-step method has low safety performance；3）After the excavation of each step，the primary support shall be installed timely and the secondary lining shall be installed as soon as possible，so as to minimize the crown settlement and the ground surface subsidence.

ultra-shallow cover；super-large cross-section；coastal soft soil tunnel；construction method

10.3973/j.issn.1672-741X.2015.11.005

U 451

A

1672-741X（2015）11-1141-09

2015-08-14；

2015-11-02

魏龍海（1979—），男，安徽太和人，2009年畢業(yè)于西南交通大學(xué)，橋梁與隧道工程專業(yè)，博士，高級工程師，主要從事地下工程方面的設(shè)計和研究工作。