乔世刚, 杨广青, 曹康玲, 汪精河
为研究大断面砂质黄土隧道的合理台阶开挖工法,以中兰铁路最长的黄土隧道为研究对象,在室内土工试验获取围岩参数的基础上,采用数值模拟方法对比分析了三台阶法、三台阶七步法和三台阶临时仰拱法与超前管棚组合下的围岩变形控制效果,并考虑施工进度和造价因素,优选出合理工法。开展现场测试工作,评价了优选工法的有效性,结果表明:(1)对于拱顶沉降和水平收敛,三台阶临时仰拱法和三台阶七步法控制效果相当,三台阶法最差;(2)对于掌子面挤出位移,三台阶临时仰拱法控制效果最优,三台阶七步法控制效果最差;(3)对于三台阶临时仰拱法,围岩压力沿洞周分布较小,小于规范中松动压力计算值,围岩处于弹塑性状态,钢拱架弯矩较小,轴力较大,呈现小偏心受压特征,且安全系数均小于规范容许值。综合数值模拟和现场测试结果,三台阶临时仰拱+超前管棚组合工法兼顾了施工速度和围岩变形控制需求,可作为大断面砂质黄土隧道的优选工法。