摘　要： 通過對深圳市地鐵5號線5307標段怡-黃區間隧道復雜圍巖地段圍巖和支護系統的現場測試，得到了鋼支撐、噴射混凝土等支護構件的受力和圍巖位移收斂狀況，建立相應的模型，進行了有限元數值分析，并對測試與計算結果進行了對比分析。研究結果表明：在復雜圍巖地段，采用現場動態監控量測與有限元仿真模擬相結合的方法可為隧道襯砌設計和施工的安全可靠性提供科學依據和技術指導。可為類似工程研究提供參考。

　　關鍵詞: 地鐵隧道;復雜圍巖;動態監測;有限元模擬

　　Abstract: based on the shenzhen metro line 5, 5307 satisfying-yellow tunnel section of complex area surrounding rocks and supporting system of surrounding rock of the field test, obtained the steel support, and shotcrete support components such as the stress and displacement convergence conditions and set up a corresponding model, a finite element numerical analysis, and to test and calculation results comparison analysis. The results of the study show that: in the complex area of surrounding rock, the in-situ dynamic monitoring measurement and finite element simulation method of combining the tunnel lining for the safety and reliability of the design and construction to provide the scientific basis and technical guidance. Can provide references for the similar projects.

　　Key words: the subway tunnel; Complex surrounding rock; Dynamic monitoring; Finite element simulation

　　中圖分類號：U456 文獻標識碼： 文章編號：

　　一 工程概況

　　深圳市地鐵5號線怡黃區間礦山法段施工橫通道位于1#豎井南側，從豎井南側井壁開馬頭門后下穿新秀立交輔道和匝道，橫通道拱頂埋深約7.9m。在橫通道正上方與橫通道呈垂直關系有一條污水箱涵，斷面為2×1.4m，底板埋深約為5.5m。橫通道采用復合式襯砌，初期支護采用Ф108超前大管棚+Φ28格柵鋼架+Φ25連接鋼+C25噴混凝土300mm+φ8雙層鋼筋網片+型鋼臨時支撐;二襯采用C30S8鋼筋防水砼，厚400mm;二襯和初支之間不設置柔性防水層。初支完成后在拱部120°范圍內預埋Φ初支背后回填注漿管，每2m布置一環，每環3孔，梅花型布置，對初襯背后壓注1：1純水泥漿，注漿壓力為0.4-0.6Mp。

　　區間隧道的顯著特點是“圍巖上軟下硬，結構斷面及施工工法多樣，工序轉換頻繁”。區間隧道上半斷面多為富水卵石土地層，下半斷面多為全風化、強風化及中風化凝灰質砂巖。隧道洞身段圍巖極為破碎，嚴重威脅著施工安全。通過對該隧道的現場測試，得到了許多寶貴的現場資料，這些資料對于了解圍巖的受力狀況，指導后期的施工都具有十分重要的意義[1-2]。

　　二 隧道監控量測

　　1. 量測方案

　　在該隧道區段除了進行地表沉降、隧道拱頂下沉和凈空收斂等常規的監控量測外，還在DK39+150處進行了多項應力的現場測試，這些測試項目包括鋼拱架應力測量，噴射混凝土層應力量測等。

　　采用JSS30型收斂計和水準儀分別進行洞內凈空收斂和拱頂下沉的量測;采用XJH-2型振弦式混凝土應變計和XJD-2(B)型鋼板應變計分別進行噴射混凝土層和鋼拱架應力量測。

　　2. 量測結果與分析

　　DK39+150斷面位移收斂-時間曲線見圖2、鋼拱架應力-時間曲線

　　(1)拱頂下沉和水平收斂曲線可分為3個階段：第一階段，急劇變形階段，此階段變形在開挖及初期支護后7d左右;第二階段，緩慢變形階段，此階段變形速率開始減緩，在30d之內;第三階段，穩定變形階段，此階段在開挖及初期支護35d之后，當日變形速率趨于零，變形逐漸穩定。

　　(2)鋼拱架應力前期增長也較快，7d就達到112.86MP。可見鋼拱架承擔了較大的圍巖初始釋放壓力，能有效地約束圍巖早期的快速變形，在初期支護中起到較大的作用。30天左右鋼拱架應力趨于穩定，穩定后的鋼拱架，拱腰和拱腳部受力較大，頂部受力相對較小，在施工中應適宜加設鎖腳錨桿以改善型鋼支護的受力狀態。

　　三 數值模擬計算

　　1. 有限元模型的建立

　　為保證計算的準確性，整體建模嚴格按照施工圖紙，隧道圍巖采用 Drucker–Prager準則[3-5]。圍巖采用4節點平面實體單元，錨桿采用2節點平面桿單元，初期支護采用2節點平面梁單元[3-5]。圍巖及支護結構物理力學參數各量測項目位移計算值均較實測值大，這可能和施工過程中初期支護沒有與圍巖緊密接觸有關。同時，隧道圍巖開挖初期位移速率較大，大部分在安裝儀器前已完成，因此，進行結果分析時必須考慮這部分位移。

　　四 結論

　　(1)現場量測結果表明，初期支護中的鋼拱架承擔了30%以上的圍巖初始釋放壓力，在初期支護中起到較大的作用。在軟弱破碎圍巖地段，初期支護應優先考慮采用鋼拱架。

　　(2)地鐵隧道開挖后，圍巖應力釋放較快，為了保證洞室的穩定性應及時施作初期支護，同時隧道兩側拱腳處的圍巖壓應力較大，應當加強輔助措施在施工中的應用，尤其適宜加設鎖腳錨桿以改善型鋼支護的受力狀態;仰拱的施作可以很好的改善支護結構的受力，在軟弱破碎圍巖地段，應及時施作仰拱。

　　(3)在復雜圍巖地鐵隧道的施工過程中，現場實測與有限元計算相結合可以更準確掌握圍巖及支護結構受力和位移情況，從而指導隧道的施工和設計。

　　參考文獻：

　　[1] 代高飛, 應松, 夏才初, 等. 高速公路隧道新奧法施工監控量測[J]. 重慶大學學報(自然科學版) , 2004, 27(02):132-135.

　　[2] 楊金虎, 陳家清, 何剛, 等.復雜環境條件下砂質粘土隧洞施工監控量測研究[J].巖石力學與工程學報2005,24(24):4588-4593.

　　[3] 王英學, 周佳媚, 高波. 偏壓滑坡地段圍巖受力特征測試分析[J].巖土力學2002, 23(6):792-794.

　　[4] 王祥秋, 楊德林, 高文化. 高速公路偏壓隧道施工動態監測與有限元仿真模擬[J].巖石力學與工程學報2005,24(2):284-289