下臺階含仰拱一次開挖工法仰拱早期受力研究

李建華， 鄧 濤， 劉大剛， 趙思光， 蔡閩金

(1. 中鐵隧道局集團(tuán)有限公司勘察設(shè)計(jì)研究院， 廣東 廣州 511458；2. 西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院， 四川 成都 610031)

0 引言

隧道仰拱對提高隧道結(jié)構(gòu)的承載力，抑制圍巖內(nèi)塑性區(qū)的擴(kuò)展，約束隧道洞周位移的發(fā)展，提高襯砌結(jié)構(gòu)的安全度等方面都有非常重要的作用[1]。朱合華等[2]在研究仰拱施工時(shí)機(jī)對圍巖變形及結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響后認(rèn)為初期支護(hù)完成后立即施作仰拱有利于充分利用初期支護(hù)的作用力； 王宇等[3]在分析臺階法施工中仰拱封閉距離對隧道穩(wěn)定性的影響后得出仰拱與上部初期支護(hù)對接成環(huán)可使圍巖的受力由雙向受力轉(zhuǎn)變?yōu)槿蚴芰Γ瑢?shí)現(xiàn)整個(gè)支護(hù)體系的均衡受力； 仇文革[4]基于隧道縱向空間效應(yīng)，將仰拱受力狀態(tài)與施設(shè)時(shí)間聯(lián)系起來,利用近景攝影技術(shù)觀測隧道施工變形機(jī)制后分析得出仰拱越早施作效果越佳，且越早與上部襯砌對接成閉合環(huán)，越能發(fā)揮仰拱的作用。

從業(yè)界對仰拱功用及作用機(jī)制的研究結(jié)論來看，將仰拱的施作時(shí)機(jī)提前在改善結(jié)構(gòu)變形方面有著獨(dú)到的優(yōu)勢[5-8]。基于這一點(diǎn)，下臺階含仰拱一次開挖工法作為一種針對軟巖鐵路隧道施工變形控制的施工方法被提出，該工法與傳統(tǒng)臺階法的主要區(qū)別在于施工時(shí)仰拱會(huì)緊跟下臺階同步開挖。多個(gè)工點(diǎn)的現(xiàn)場試驗(yàn)證實(shí)了工法在提高施工工效及控制隧道結(jié)構(gòu)變形方面的明顯優(yōu)勢。然而，由于工法的特殊性，緊跟下臺階施作的仰拱在施作后的早期會(huì)承受來自表面覆土、扒碴機(jī)械以及圍巖變形壓力3個(gè)方面的荷載，這對仰拱的早期抗壓強(qiáng)度提出了較高的要求。施工現(xiàn)場通過采用早高強(qiáng)混凝土施作仰拱來避免仰拱出現(xiàn)承壓破壞的情況，但由于對仰拱實(shí)際承壓強(qiáng)度沒有較為準(zhǔn)確的判斷導(dǎo)致施工存在材料使用過度的現(xiàn)象。

在仰拱受力特性的研究方面： 周佳媚等[9]對不同初始地應(yīng)力狀態(tài)影響下的TBM施工隧道仰拱預(yù)制塊的受力狀態(tài)進(jìn)行了研究，確定了隨著豎向壓力的增大，仰拱中心的內(nèi)、外側(cè)應(yīng)力均增大； 隨著水平壓力的增大，仰拱中心內(nèi)側(cè)應(yīng)力減小、外側(cè)應(yīng)力基本不變。杜明慶等[10]對新第二雙線福川隧道仰拱受力形態(tài)進(jìn)行了現(xiàn)場測試，分析了受隧道二次襯砌自重及上部圍巖荷載、隧道基底圍巖膨脹、軌道道床及列車荷載作用下的仰拱受力形態(tài)。肖支敏等[11]以云南地區(qū)某高速公路隧道為依托，分析外水壓力、基底軟化2種典型基底狀況對隧道仰拱受力的影響，從而明確隧道仰拱病害成因。丁冬冬等[12]針對寶蘭客專上莊隧道仰拱底鼓開裂現(xiàn)象，采用現(xiàn)場監(jiān)控量測的方法和數(shù)值模擬方法得到了泥巖遇水軟化前后隧道仰拱的受力特性。

綜上所述，業(yè)界對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定狀態(tài)下的仰拱受力特性已有較為廣泛的研究，但是針對仰拱早期的受力形式，特別是仰拱提前施作狀態(tài)下的受力特征研究較為欠缺?；谶@一點(diǎn)并結(jié)合下臺階含仰拱一次開挖工法應(yīng)用現(xiàn)狀，本文選取工法試驗(yàn)點(diǎn)之一的中條山隧道為工程依托，通過數(shù)值分析結(jié)合現(xiàn)場變形監(jiān)測數(shù)據(jù)的方式對仰拱早期受力進(jìn)行分析，旨在明確仰拱早期受力形態(tài)并給出仰拱早期強(qiáng)度控制標(biāo)準(zhǔn)，對工法的改進(jìn)具有理論支撐意義。

1 工程概況

新建鐵路蒙西至華中地區(qū)鐵路煤運(yùn)通道重點(diǎn)工程MHSS-3標(biāo)段中條山隧道位于山西省運(yùn)城市，線路穿越中條山山脈。隧道起始于運(yùn)城市鹽湖區(qū)解州鎮(zhèn)，設(shè)計(jì)為雙洞單線隧道。隧道進(jìn)口段屬于F2中條山北麓大斷裂帶，圍巖以片麻巖為主，風(fēng)化面呈黃褐色，巖石風(fēng)化較嚴(yán)重，節(jié)理裂隙較發(fā)育，短小雜亂無序，圍巖破碎，整體性差，圍巖等級為Ⅴ級，埋深為40～70 m，地下水不發(fā)育，掌子面巖體干燥。隧道高10.47 m，跨度為7.68 m。隧道輪廓斷面如圖1所示。

圖1 隧道輪廓斷面圖(單位： cm)

隧道地質(zhì)條件較差，施工時(shí)考慮通過減少仰拱單獨(dú)開挖對圍巖的多次擾動(dòng)并使隧道初期支護(hù)及時(shí)封閉成環(huán)來達(dá)到有效控制變形的目的，故在進(jìn)口段采用了下臺階含仰拱一次開挖工法。隧道仰拱最大開挖深度為0.9 m，下臺階高3.53 m，上臺階高6.1 m。隧道初期支護(hù)采用噴錨支護(hù)，全環(huán)噴混凝土厚度為25 cm，拱頂與側(cè)墻部位打設(shè)4 m長全長黏結(jié)式錨桿。

2 仰拱施作早期外荷載分析

2.1 下臺階含仰拱一次開挖工法

下臺階含仰拱一次開挖工法中仰拱緊跟下臺階施作，具體表現(xiàn)為下臺階與仰拱同時(shí)鉆眼裝藥并起爆，仰拱緊接下臺階架設(shè)鋼拱架并噴射混凝土。該工法的出發(fā)點(diǎn)是為了使隧道初期支護(hù)及時(shí)封閉成環(huán)，減少仰拱單獨(dú)開挖對圍巖擾動(dòng)，降低各個(gè)工序之間的相互干擾以及提高施工工效。該工法的現(xiàn)場試驗(yàn)在蒙華鐵路的3號及9號等標(biāo)段得到了有效的開展。根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果，采用一次開挖工法施工的區(qū)段隧道拱頂沉降及水平收斂變形均得到了有效的控制。在Ⅴ級圍巖區(qū)段，一次開挖工法相比于傳統(tǒng)臺階法拱頂沉降減小約30%，拱腰位置水平收斂減小約40%。這與該工法施工速率更快，初期支護(hù)成環(huán)更及時(shí)密切相關(guān)。工區(qū)月度進(jìn)尺統(tǒng)計(jì)資料顯示，由于一次開挖工法省去了仰拱單獨(dú)鉆眼爆破、出碴及支護(hù)的時(shí)間，單次循環(huán)作業(yè)時(shí)間有所減少。三臺階工法月平均進(jìn)尺為106.7 m，二臺階工法月平均進(jìn)尺為144 m，相比于之前采用傳統(tǒng)工法99.3 m/月和130 m/月的施工速率均有所提高。該工法仰拱施作后需要回填以方便行車，使得施工組織難度會(huì)有所增加。但從工法出發(fā)點(diǎn)來看，一次開挖工法在控制圍巖變形、提高施工工效方面，相比于傳統(tǒng)臺階法具有明顯優(yōu)勢，工法具有較大的推廣意義。一次開挖施工工法評價(jià)如表1所示。

表1 一次開挖施工工法評價(jià)

2.2 仰拱施作早期外荷載

下臺階含仰拱一次開挖工法中，上一施工循環(huán)結(jié)束，開始下一施工循環(huán)前需要利用挖機(jī)將鉆孔作業(yè)臺架吊裝至上臺階，這時(shí)需要利用爆破碴將已施作的仰拱進(jìn)行回填，以方便挖機(jī)行駛。根據(jù)現(xiàn)場施工進(jìn)度統(tǒng)計(jì)結(jié)果，仰拱混凝土噴射完畢至挖機(jī)吊裝臺架行駛至仰拱上方的時(shí)間間隔為2 h。施工工序如圖2所示。

圖2 施工工序圖

仰拱施作早期最不利受力狀態(tài)發(fā)生于挖機(jī)吊裝施工臺架行駛至仰拱上方時(shí)，此時(shí)仰拱承受的外荷載包括挖機(jī)重力荷載、回填虛碴重力荷載及圍巖變形荷載3個(gè)部分。仰拱受力形式如圖3所示。

2.2.1 挖機(jī)重力荷載

施工所采用的挖機(jī)型號為SY215C-9，為履帶式，挖機(jī)包含2條履帶。每條履帶寬0.6 m，長3.445 m，挖機(jī)質(zhì)量為21 800 kg?？紤]最不利情況下，挖機(jī)單邊履帶位于仰拱上方，此時(shí)仰拱承受挖機(jī)重力荷載為109 000 kN。

圖3 仰拱早期受力形式示意

2.2.2 覆土荷載

仰拱回填中心厚度為0.9 m，回填覆土重度取20 kN/m3。

2.2.3 圍巖荷載

與傳統(tǒng)臺階法相比，下臺階含仰拱一次開挖工法下仰拱施作時(shí)間提前，而且一次開挖面積增大，仰拱施作后圍巖處于快速變形階段，故圍巖產(chǎn)生的變形壓力不能忽略。

3 仰拱應(yīng)力響應(yīng)分析

當(dāng)仰拱施作完畢，仰拱與上臺階初期支護(hù)連接成環(huán)，圍巖產(chǎn)生變形對隧道結(jié)構(gòu)施加荷載的同時(shí)也會(huì)約束隧道結(jié)構(gòu)的變形。在對仰拱進(jìn)行受力分析時(shí)應(yīng)將整個(gè)圍巖和初期支護(hù)體系考慮在內(nèi)。一般情況下，荷載結(jié)構(gòu)模型和三維實(shí)體模型都能達(dá)到對仰拱受力進(jìn)行分析的目的，但由于挖機(jī)荷載是通過仰拱上方覆土作用于仰拱，同時(shí)考慮到仰拱表面為曲面，采用荷載結(jié)構(gòu)模型時(shí)面荷載的計(jì)算存在困難且計(jì)算結(jié)果會(huì)產(chǎn)生偏差，故選用三維實(shí)體模型進(jìn)行分析。

3.1 數(shù)值模型

分析借助有限差分析軟件FLAC3D。計(jì)算建立的三維數(shù)值模型如圖4所示。

圖4 數(shù)值分析模型

1)圍巖采用Mohr-Coulomb理想彈塑性模型，噴射混凝土采用Elastic各向同性彈性模型。

2)鋼拱架及鋼筋網(wǎng)通過剛度換算的方式轉(zhuǎn)換為混凝土施加至隧道初期支護(hù)。

3)錨桿支護(hù)通過提升錨固區(qū)域內(nèi)圍巖內(nèi)摩擦角與摩擦力的方式實(shí)現(xiàn)。

隧道初期支護(hù)結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計(jì)參數(shù)見表2，計(jì)算模型所選取的圍巖及支護(hù)結(jié)構(gòu)物理力學(xué)參數(shù)見表3。

表2 隧道初期支護(hù)參數(shù)

表3 模型計(jì)算參數(shù)[13]

由于仰拱及下臺階混凝土施作不久，其彈性模量處于增長階段，參考文獻(xiàn)[14-16]研究成果，取彈性模量增長理論模型為

E噴射,t=E噴射,0(1-e-αt)。

式中：E噴射,0為噴射混凝土最終彈性模量值；α為時(shí)間常數(shù)，取0.031。

計(jì)算可以得到2 h混凝土彈性模量為1.8 GPa。

3.2 圍巖壓力分析

考慮到分析僅針對仰拱施作早期(施作后2 h)的受力情況，此時(shí)圍巖變形尚未穩(wěn)定。利用數(shù)值軟件分析圍巖形變壓力作用下的仰拱受力模型不應(yīng)計(jì)算至平衡狀態(tài)，而需要確定與實(shí)際相符的終止時(shí)刻。

為確定合理的計(jì)算終止時(shí)刻，現(xiàn)從隧道初期支護(hù)結(jié)構(gòu)作用機(jī)制進(jìn)行分析。軟弱圍巖中初噴混凝土層可以作為拱型或環(huán)型的整體結(jié)構(gòu)物來考慮，由于噴層與圍巖的緊密貼合，使得噴層結(jié)構(gòu)的支撐條件變得連續(xù)，它在同圍巖共同變形中對圍巖提供支護(hù)抗力，保證圍巖穩(wěn)定。而作為結(jié)構(gòu)物的噴層亦將受到來自圍巖變形所引起的圍巖擠壓力，即形變壓力[17]。在正常受力狀態(tài)下，襯砌結(jié)構(gòu)與地層發(fā)生共同變形的過程中始終保持連續(xù)[18]，故隧道結(jié)構(gòu)的受力變形也就成了圍巖變形壓力最直接的反映。利用該反映來推算圍巖形變壓力作用形式的方法被稱為位移-荷載反演法[19]?；谠摲椒ǎ治隼贸跗谥ёo(hù)結(jié)構(gòu)變形量作為計(jì)算時(shí)間的控制節(jié)點(diǎn)對圍巖壓力進(jìn)行分析，可以較好地把控計(jì)算終止時(shí)間點(diǎn)。

現(xiàn)場對多個(gè)隧道斷面的拱頂沉降及水平收斂變形進(jìn)行了監(jiān)測，統(tǒng)計(jì)并分析這些變形監(jiān)測結(jié)果可以得到一個(gè)相對客觀的圍巖變形量評定標(biāo)準(zhǔn)。DK615+390斷面拱腰水平收斂變形監(jiān)測結(jié)果如圖5所示。

圖5 DK615+390斷面拱腰水平收斂變形監(jiān)測結(jié)果

Fig. 5 Monitoring results of convergence deformation of cross-section DK615+390

由圖5可知： 收斂變形在上臺階通過、下臺階(含仰拱)通過時(shí)均會(huì)出現(xiàn)較明顯的增長趨勢，且下臺階通過后的變形增量更明顯，最大變形速率為3.8 mm/d。

對DK615+350～+390區(qū)間內(nèi)各監(jiān)測斷面最大收斂變形速率及最終收斂值(下臺階經(jīng)過)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如表4所示。

表4 收斂變形統(tǒng)計(jì)

由表4可知： 下臺階經(jīng)過后的最大收斂變形速率為2.1～3.8 mm/d，對應(yīng)最終收斂位移為4.5～12.5 mm。由于現(xiàn)場監(jiān)測條件變動(dòng)或其他一些復(fù)雜因素，部分?jǐn)嗝娉尸F(xiàn)出初期變形速率大而最終收斂變形量較小的狀態(tài)，這導(dǎo)致統(tǒng)計(jì)得到的最終收斂變形波動(dòng)較大。在對比各斷面初期變形后發(fā)現(xiàn)，各斷面均呈現(xiàn)出如圖5所示的初期變形模式。這一點(diǎn)可以根據(jù)表4中初期收斂速率分布較為均勻，波動(dòng)較小得到驗(yàn)證。結(jié)合這一點(diǎn)，可以簡化考慮為在施作初期變形量隨時(shí)間是呈線性增長的。因此，可以確定仰拱施作2 h后的收斂變形增量為0.175～0.32 mm。

利用圖4所示模型對仰拱一次開挖工法進(jìn)行了模擬，開挖過程中對拱腰收斂變形進(jìn)行監(jiān)測。為使模型計(jì)算結(jié)果具有參考意義，通過參數(shù)反演方法對模型的彈性模量、內(nèi)摩擦角及內(nèi)摩擦力等計(jì)算參數(shù)進(jìn)行了試算，表3所選取的計(jì)算參數(shù)為多次試算后所得。該參數(shù)下模型計(jì)算所得最終收斂位移為8.97 mm，這與實(shí)際收斂變形較為接近。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，下臺階及仰拱初期支護(hù)施作后拱腰收斂變形與計(jì)算步之間的變化關(guān)系如圖6所示。

圖6 收斂變形數(shù)值計(jì)算結(jié)果

由圖6可知： 計(jì)算步為150時(shí)收斂變形增量為0.29 mm，與實(shí)際量測結(jié)果較為符合。同時(shí)根據(jù)計(jì)算結(jié)果來看150步以后曲線增長速率開始下降，因此選取該計(jì)算步作為時(shí)間控制節(jié)點(diǎn)比較保守，是合理的。150步下隧道初期支護(hù)最大主應(yīng)力如圖7所示。

圖7 初期支護(hù)結(jié)構(gòu)最大主應(yīng)力云圖(單位： Pa)

Fig. 7 Maximum principal stress nephogram of primary support structure (unit: Pa)

對仰拱上各單元的應(yīng)力情況，包括最大主應(yīng)力、水平方向應(yīng)力以及豎直方向應(yīng)力進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并將各單元應(yīng)力連線，得到如圖8所示的仰拱應(yīng)力分布曲線。

(a) 最大主應(yīng)力

(c) 水平方向應(yīng)力

Fig. 8 Stress distribution curves of inverted arch under deformation force of surrounding rock (unit: MPa)

由圖8可知： 1)在圍巖形變壓力作用下，仰拱最大壓應(yīng)力產(chǎn)生在拱腳位置，達(dá)到0.15 MPa，仰拱中間位置最大壓應(yīng)力為0.12 MPa。2)仰拱中間部分壓應(yīng)力方向接近水平方向，而在拱腳位置豎直方向應(yīng)力與水平方向應(yīng)力數(shù)值接近。

3.3 挖機(jī)及覆土荷載壓力分析

同樣利用圖4所示三維模型對挖機(jī)及覆土荷載作用進(jìn)行計(jì)算分析。由于前面已經(jīng)對圍巖壓力的作用部分進(jìn)行了求解，故在對該部分外荷載進(jìn)行分析時(shí)應(yīng)將圍巖壓力部分扣除。為實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，計(jì)算時(shí)將圍巖參數(shù)中的重度一項(xiàng)設(shè)置為0.1。分析通過在仰拱上方添加覆土實(shí)現(xiàn)回填虛碴荷載的施加，挖機(jī)荷載則以面荷載形式施加至覆土上方。這樣一來，計(jì)算得到僅來自于挖機(jī)及覆土荷載作用下仰拱的最大主應(yīng)力云圖，如圖9所示。

圖9 挖機(jī)及覆土荷載作用下的最大主應(yīng)力云圖(單位： Pa)

Fig. 9 Maximum principal stress nephogram of primary support under weights of excavator and cover soil (unit: Pa)

對仰拱上各單元的應(yīng)力情況，包括最大主應(yīng)力、水平方向應(yīng)力以及豎直方向應(yīng)力進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并將各單元應(yīng)力連線，得到如圖10所示的仰拱應(yīng)力分布曲線。

(a) 最大主應(yīng)力

(b) 豎直方向應(yīng)力

(c) 水平方向應(yīng)力

應(yīng)力曲線位于仰拱下方表示拉應(yīng)力。

圖10挖機(jī)及覆土荷載下的仰拱應(yīng)力分布曲線(單位： MPa)

Fig. 10 Stress distribution curves of inverted arch under weights of excavator and cover soil (unit: MPa)

由圖10可知： 1)挖機(jī)及覆土荷載作用下仰拱底部承受最大壓應(yīng)力為0.09 MPa，方向?yàn)樨Q直方向。2)仰拱水平方向承受應(yīng)力為拉應(yīng)力，最大值出現(xiàn)在仰拱底部，為0.05 MPa。

3.4 仰拱應(yīng)力響應(yīng)分析

對仰拱拱底與拱腳早期承受圍巖變形壓力、挖機(jī)與覆土荷載作用下的應(yīng)力響應(yīng)進(jìn)行對比，結(jié)果如表5所示。

表5 仰拱應(yīng)力對比表

注： 表中負(fù)值為壓應(yīng)力； 正值為拉應(yīng)力。

由表5可知： 1)從量值上分析，圍巖壓力所能引起的仰拱最大主應(yīng)力明顯大于挖機(jī)及覆土荷載，故圍巖壓力對仰拱早期受力影響最大； 考慮到挖機(jī)及覆土作用機(jī)制相似，而挖機(jī)重力大于覆土，故挖機(jī)荷載對仰拱早期受力影響次之，上覆土荷載對仰拱受力影響最小。2)從作用形式上分析，圍巖壓力的主要作用方向是水平方向，仰拱最不利受力位置位于拱腳； 覆土及挖機(jī)荷載則主要作用于豎直方向，最不利受力位置位于拱底； 覆土及挖機(jī)作用下仰拱水平方向呈現(xiàn)出受拉趨勢，這將減小拱腳部位的壓應(yīng)力。

將各部分荷載作用下的水平及豎直方向受力情況進(jìn)行疊加，并根據(jù)疊加后的水平及豎直方向應(yīng)力求解仰拱最大壓應(yīng)力分布情況，最終得到的仰拱受力情況如圖11所示。

圖11 仰拱最終應(yīng)力分布曲線(單位： MPa)

Fig. 11 Final stress distribution curve of inverted arch (unit: MPa)

由圖11可知： 仰拱早期在承受圍巖變形壓力、挖機(jī)及覆土自重荷載作用下所呈現(xiàn)出的應(yīng)力分布形態(tài)為“W”型，中間最大壓應(yīng)力值為0.14 MPa，兩側(cè)拱腳處的壓應(yīng)力值為0.09 MPa。

3.5 仰拱抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)

現(xiàn)場采用的仰拱早高強(qiáng)混凝土配比為膠凝材料476 kg/m3，水膠比為0.42，減水劑摻量為1.0%，速凝劑摻量為4%，砂率為58%，該配比混凝土施作的仰拱2 h抗壓強(qiáng)度能達(dá)到0.4 MPa以上。根據(jù)研究分析結(jié)果來看，仰拱早期所受應(yīng)力為0.14～0.15 MPa，現(xiàn)場施作仰拱強(qiáng)度富余量過大?？紤]安全系數(shù)為1.5的情況下，取0.2 MPa作為施工2 h的抗壓強(qiáng)度控制標(biāo)準(zhǔn)較為合適，現(xiàn)場所采用的早期高強(qiáng)度混凝土材料可以據(jù)此適當(dāng)減小速凝劑配比。

4 對比傳統(tǒng)臺階法的仰拱力學(xué)特性分析

為與傳統(tǒng)臺階法中滯后下臺階開挖狀態(tài)下的仰拱早期受力狀態(tài)進(jìn)行對比，采用與下臺階含仰拱一次開挖工法類似分析方法對傳統(tǒng)臺階法仰拱早期受力進(jìn)行分析，2種工法下仰拱早期受力對比如圖12所示。

圖12 仰拱早期受力情況對比(單位： MPa)

Fig. 12 Comparison of early stress of inverted arch under different excavation methods (unit: MPa)

由圖12可知： 傳統(tǒng)臺階法中仰拱早期受力呈現(xiàn)出兩邊大中間較小的特性，最大壓應(yīng)力位于拱腳，約0.09 MPa，受力小于一次開挖法。這是由于一次開挖法中仰拱施作時(shí)間提前，隧道一次開挖斷面面積增大，仰拱所受外荷載更為復(fù)雜所導(dǎo)致的。對比結(jié)果證明了該工法中仰拱施作采用早高強(qiáng)混凝土的必要性。

5 結(jié)論與建議

1)仰拱早期承受的各部分外荷載中，圍巖形變壓力對仰拱早期受力影響最大，挖機(jī)荷載次之，上覆土影響最小。

2)圍巖形變壓力的主要作用方向是水平方向，仰拱最不利受力位置位于拱腳；覆土及挖機(jī)荷載主要作用于豎直方向，最不利受力位置位于拱底。覆土及挖機(jī)作用下仰拱水平方向呈現(xiàn)出受拉趨勢，這有利于減小圍巖形變作用下的拱腳壓應(yīng)力。

3)仰拱在圍巖形變壓力、挖機(jī)及覆土自重荷載作用下的最終應(yīng)力分布形態(tài)呈“W”型，最大壓應(yīng)力產(chǎn)生于仰拱底部位置，為0.14 MPa。

4)仰拱早期所受最大應(yīng)力約0.14 MPa，考慮安全系數(shù)為1.5的情況下，取0.2 MPa作為施工2 h的抗壓強(qiáng)度控制標(biāo)準(zhǔn)較為合適。

5)與傳統(tǒng)臺階仰拱早期受力對比，結(jié)果證實(shí)了一次開挖工法仰拱施作采用早高強(qiáng)混凝土的必要性。

限于分析方法及現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)的局限性，研究還有待完善的地方，但研究所揭示規(guī)律性結(jié)論是符合實(shí)際的。