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产业科技创新 Industrial Technology Innovation 34Vol.2 No.32明挖隧道深基坑变形监测及数值计算分析李 肖（中铁二十二局集团第四工程有限公司，天津 301700）摘要：通过对明挖法施工的隧道基坑进行围护桩内力、深层水平位移及地面沉降的监控量测数据和三维建模计算数据进行对比，研究基坑开挖过程中三者的变化规律，保证基坑开挖安全，结果表明，围护结构的内力随基坑开挖的深度增大而增大，最大值一般出现在开挖面和钢支撑附近；围护结构的水平位移曲线成梭型，中间大两头小，最大水平位移位置随开挖深度的加深逐渐下移，最终出现在第四道撑与坑底之间；地表沉降各工况曲线均成“凹”型，并随开挖深度的增大而增大，最大沉降处出现在距离基坑中心1倍基坑深度左右位置。
关键词：明挖隧道；围护桩内力；深层水平位移；地表沉降；监控量测；数值模拟中图分类号：TU753 文献标识码：A 文章编号：2096-6164（2020）32-0034-031 工程概况及地质条件随着我国经济技术发展，采用数字化模拟深基坑开挖过程越来越普遍成熟，充分的利用该项技术，能有针对性的对工程的安全施工提供指导，及时有效的把握基坑变形规律，结合实际监控量测数据，为不同开挖阶段的施工重点进行部署提供依据，通过持续监测，及早发现异常并采取相应措施，保证基坑安全。
本案例属于狭长隧道，由于钢支撑间距小，空间小，先撑后挖难以满足现场机械施工，开挖难度大，通过调整施工步续，变为先挖后撑，模拟了基坑开挖全过程。
1.1 工程概况某城际铁路联络线明挖隧道深基坑，基坑长4.53 km，宽13.0 m ～13.4 m，基坑开挖深度22 m ～25 m，采用放坡段土钉墙支护+基坑围护桩+止水帷幕+钢支撑的复合支护体系，放坡高度5 m，坡比1∶1，放坡平台1侧2 m，另一侧8 m，围护桩为桩径1 m，桩长32 m ～34 m，间距1.35 m 的C30钢筋混凝土灌注桩，冠梁为截面1 m×1 m 的C30钢筋混凝土，外侧设置桩径0.85 m，间距0.6 m 桩长26 m 三轴水泥搅拌桩止水帷幕，共设置4道围檩钢支撑水平间距3 m，每次开挖至钢支撑下0.5 m，基坑支护结构具体形式如图1所示。
隧道测量土方计算公式隧道工程是土木工程中的重要组成部分，隧道施工过程中需要进行土方计算，以确定开挖和填方的数量。
土方计算是隧道工程中的关键步骤，它可以帮助工程师确定需要开挖的土方量，从而为隧道的施工提供准确的数据支持。
在进行土方计算时，工程师需要使用一些特定的公式和方法来进行计算，以确保计算结果的准确性和可靠性。
在隧道工程中，土方计算是非常重要的一部分。
土方计算的目的是确定需要开挖或填方的土方量，从而为隧道的施工提供准确的数据支持。
土方计算的准确性直接影响着隧道工程的施工进度和质量，因此在进行土方计算时，工程师需要使用一些特定的公式和方法来进行计算，以确保计算结果的准确性和可靠性。
在进行隧道工程的土方计算时，工程师通常会使用一些特定的公式来进行计算。
其中，最常用的土方计算公式包括开挖土方量的计算公式和填方土方量的计算公式。
下面将分别介绍这两种土方计算公式的具体内容。
1. 开挖土方量的计算公式。
在进行隧道工程的土方计算时，需要首先确定需要开挖的土方量。
开挖土方量的计算公式通常采用体积法进行计算，其计算公式如下：开挖土方量 = 断面面积×开挖长度。
其中，断面面积是指隧道横截面的面积，通常可以通过测量隧道横截面的宽度和高度来确定；开挖长度是指需要进行开挖的隧道长度。
通过使用上述的开挖土方量计算公式，工程师可以快速准确地计算出需要开挖的土方量，为隧道的施工提供准确的数据支持。
2. 填方土方量的计算公式。
在进行隧道工程的土方计算时，填方土方量的计算同样是非常重要的一部分。
填方土方量的计算公式通常也采用体积法进行计算，其计算公式如下：填方土方量 = 断面面积×填方长度。
其中，断面面积和填方长度的计算方法与开挖土方量的计算方法相似。
通过使用上述的填方土方量计算公式，工程师可以快速准确地计算出需要填方的土方量，为隧道的施工提供准确的数据支持。
除了上述介绍的土方计算公式之外，工程师在进行隧道工程的土方计算时，还需要考虑一些其他因素。
隧道内施工测量及计算隧道内施工测量及计算是隧道工程中的重要环节，主要用于确定隧道施工过程中的施工位置、坐标、尺寸等参数，以保证隧道工程的施工质量和安全。
本文将从隧道内施工测量的目的、测量方法、测量仪器以及计算方法等方面进行详细介绍。
一、隧道内施工测量的目的1.隧道位置和坐标测量：通过测量确定隧道在地理空间中的位置和坐标，确定隧道的基准点。
2.隧道地质勘测：通过测量确定隧道内的地质情况，例如地层的厚度、倾角、岩石质量等参数，为隧道施工提供依据。
3.隧道断面测量：通过测量隧道的断面尺寸，掌握隧道横截面的几何形状，以便设计师根据测量结果进行施工方案的优化和调整。
4.隧道周边环境测量：通过测量隧道周边的地表沉降、地下水涌测量等参数，掌握隧道施工对周边环境的影响，为隧道的安全运营提供依据。
二、隧道内施工测量的方法1.直接测量法：通过使用测量仪器直接测量隧道的位置、坐标、尺寸等参数。
例如，可以使用方位仪、水准仪等仪器进行测量。
2.连续测量法：在隧道施工的不同阶段，分段进行测量。
例如，当隧道已经开挖到一定深度时，可以进行一段断面的测量，以掌握隧道开挖的效果和变形情况。
3.动态观测法：通过使用监测仪器和传感器，对隧道施工过程中的变形进行实时监测和记录。
例如，可以使用振动仪、变形仪等仪器进行测量。
三、隧道内施工测量仪器的选择1.隧道的长度和高度：如果隧道较长或较高，可以考虑使用全站仪进行测量，以提高测量精度和效率。
2.隧道内的环境条件：如果隧道内的环境条件较差，例如有灰尘、湿气等，可以选择耐污染、抗震动的仪器。
3.测量的需求和要求：根据测量的需求和要求，选择适合的仪器。
例如，如果需要进行高精度测量，可以选择精度较高的仪器。
四、隧道内施工测量的计算方法1.坐标的计算：根据测量结果，进行坐标的计算。
可以使用计算软件进行计算，也可以使用手工计算。
2.施工尺寸的计算：根据测量结果，计算施工尺寸，例如隧道的长度、宽度、高度等。
明挖法地铁区间隧道结构计算一、横断面几何尺寸及力学模型几何尺寸力学模型二、单元类型衬砌结构：beam3地层弹簧：Link10侧向约束：link11、beam3单元输入参数：（1）实常数（Real Constants）AREA –横截面积IZZ –横截面惯性矩HEIGHT –梁高由于衬砌中不同位置的厚度不一样，故需定义多个实常数。
（2）材料参数（Material Properties）EX——弹模DENS——密度PRXY——泊松比其它选项采用默认即可2、Link10单元（1）Real ConstantsAREA –横截面积，取单位面积1。
（2）Material PropertiesEX——弹模，需满足E*A=地层抗力刚度其它选项采用默认即可3、link1单元（1）Real ConstantsAREA –横截面积，取单位面积1。
（2）Material PropertiesEX——弹模，为了不影响计算结果取足够小，如1。
三、结点力计算1、均布荷载时中间结点：2/)(11-+-=n n x x p Fn两端结点：2/)(121x x p F -= 2/)(1--=N N N x x p F2、梯形荷载时中间结点：[]))(2())(2(611111n n n n n n n n y y p p y y p p Fn -++-+=++--两端结点：[]))(2(6112211y y p p F -+= []))(2(6111---+=N N N N N y y p p F三、建立ANSYS 模型/prep7et,1,beam3et,2,link10et,3,link1keyopt,2,3,1 !*****只受压******R,1,0.9,0.06075,0.9, , , ,R,2,1,0.0833,1, , , ,R,3,0.8,0.04267,0.8, , , ,R,4,0.4,0.00533,0.4, , , ,R,5,1, ,R,6,1, ,!定义混凝土衬砌材料mp,ex,1,3.45e10 mp,prxy,1,0.2 mp,dens,1,2500 mp,ex,2,5e7 mp,prxy,2,0.01 mp,ex,3,1mp,prxy,3,0.01!建立几何模型K,1,0,0K,2,0,6.06K,3,5.05,6.06K,4,10.1,6.06K,5,10.1,0K,6,5.05,0L,1,2L,2,3L,3,4L,4,5L,5,6L,3,6L,6,1!设置划分单元大小为0.5m/个Lsel,allLESIZE,all,0.5, , , , , , ,1 Type,1Mat,1Real,1Lmesh,2Lmesh,3Real,2Lmesh,5Lmesh,7Real,3Lmesh,1Lmesh,4Real,4Lmesh,6!复制建立地层弹簧nsel,s,loc,y,-0.1,0.1 NGEN,2,500,all, , , ,-1, ,1, NGEN,2,1000,24, , , 1, , ,1, allsel,all*do,i,24,46type,2real,5mat,2e,i,i+500*enddotype,3real,6mat,3e,24,1024nsel,s,loc,y,-1.1,-0.9nsel,a,,,1024d,all,allallsel,all四、计算结点荷载假定：p=2.2e5kN/m；q1=1e5kN/m；q2=1.7e5kN/m。
隧道跨度分类标准
隧道的跨度是指两个支撑结构（如墙、拱、柱等）之间的距离，它是隧道结构设计中关键的参数之一。
根据不同的分类标准，隧道的跨度可以分为几种不同类型。
1. 按跨度大小分类：
(1) 小跨度隧道：跨度小于6米。
(2) 中等跨度隧道：跨度在6米至12米之间。
(3) 大跨度隧道：跨度大于12米。
2. 按支撑结构类型分类：
(1) 洞身型隧道：洞壁为支撑结构，如明挖法隧道。
(2) 拱型隧道：拱为支撑结构，如浅埋法、盾构法隧道。
(3) 框架型隧道：框架为支撑结构，如液压支架法隧道。
3. 按地质条件分类：
(1) 坚硬岩石地层隧道：如全断面掘进法隧道。
(2) 岩溶、破碎岩层隧道：如冻土工法、注浆法隧道。
(3) 软土层和松散层隧道：如织物管片法、顶进法隧道。
以上是隧道跨度的常用分类标准，不同类型的隧道设计与施工也会有所不同。
京张高铁八达岭长城站大跨度深埋三连拱隧道设计及施工方法研究刘树红; 王婷; 吕刚; 刘建友【期刊名称】《《铁道标准设计》》【年(卷),期】2020(064)001【总页数】6页(P63-68)【关键词】铁路隧道; 连拱隧道; 围岩压力; 施工工序; 八达岭长城站【作者】刘树红; 王婷; 吕刚; 刘建友【作者单位】京张城际铁路有限公司北京 100070; 中铁工程设计咨询集团有限公司北京 100055【正文语种】中文【中图分类】U452.2; U455引言近年来，随着中国铁路的高速发展，已经不局限于传统明挖地下车站，出现了深埋地下车站[1-2]，在车站内设置正线及到发线，需设置三连拱等结构。
修建大断面三连拱隧道面临着许多问题[3]，如：连拱隧道开挖跨度大、施工工序多、开挖和支护交互进行，而整个施工过程中体系多次转换使围岩应力分布和衬砌荷载变得十分复杂[4-5]。
来弘鹏[6]、梁文添[7]、张杰[8]、申玉生[9]、徐振[10]、朱青峰等[11]在大跨度三连拱隧道施工过程分析及隧道施工工序优化方面做了大量研究，并取得了一些成果。
围岩压力作用模式和计算方法作为隧道围岩与支护结构作用关系的核心内容，直接关系到衬砌结构形式的选取和支护参数的确定，目前双连拱隧道在公路隧道工程中应用比较广泛，众多学者已经做了大量研究，如丁文其[12]、李鸿博[13]、李鹏飞[14] 等。
但对于大跨度深埋三连拱隧道荷载计算方法的研究，采用数值模拟手段分析合理的施工工序，并通过现场实际施工验证的案例较少。
本文依托京张高铁八达岭长城站工程，基于普氏平衡拱理论的基本假定，研究深埋三连拱隧道承载拱理论及隧道荷载分布规律，通过有限元软件分析三连拱隧道的合理施工工序，研究成果为大跨度深埋三连拱隧道定量化设计和安全快速施工积累经验。
1 工程概况1.1 大跨度三连拱隧道工程概况新建京张高铁八达岭长城站位于北京市延庆区八达岭滚天沟，毗邻八达岭长城，车站最大埋深102 m，地下建筑面积3.6万m2，是目前国内埋深最大的高速铁路地下车站[15]，车站总体透视图见图1。
Architectural Engineering I建筑工程・大跨度深覆土明挖隧道矩形框架结构研究沈铠杰【上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海200092］摘要：随着经济建设深化发展，大跨度、深覆土明挖隧道逐渐增多。
结合某工程实例，在常规矩形框架结构基础上，提出了多种针对大跨度、深覆土明挖隧道的结构型式。
而后采用有限元分别建立结构计算模型，进行结构尺寸和配筋设计。
对平顶框架、折板框架、双折板框架、空腔框架进行力学性能、经济指标、耐久性、适用性等分析。
研究结果表明：同等条件下，相比平顶框架，折板框架和空腔框架结构顶板弯矩降低；顶板混凝土用量分别降低24.8%、43.1%;顶板钢筋用量分别降低27.5%、41.0%o说明设置折板和空腔能改善结构受力，具有显著经济效益。
折板框架、空腔框架是大跨度、深覆土明挖隧道值得推广的结构型式。
研究成果为大跨度、深覆土明挖隧道结构设计提供了有益参考。
关键词：大跨度；深覆土；明挖隧道；结构型式；优化0引言城市地面土地资源的紧缺促进了城市地下空间的发展”21岐是地下空间的世纪叫城市地下交通，地下管线，地下物流系统，地下仓储空间，地下商业区，地下人防帀等在加强城市功能，改善城市环境，实现城市集约化和可持续发展中将发挥越擁重要的作用。
其中，城市地下道路建设无疑是其中规模庞尢综合效益显著，发展潜力巨大的一W。
目前地下道路隧道工飜据施工方式的不同主要分为明挖和暗挖礴。
明挖法隧道由于施工便利，安全可靠，造价经济，工期较短等优点，在场地条件允许的情况下被大量釆用。
同时，随着城市娅涯瞰区度不啣大，单孔隧道不断涌现；为避让现状建（构）筑物（如河道），为远期结构预留空间（如人行通道）,隧道埋深不断增大，覆土厚瞬过5m的隧道不断涌现”例如广州新白云国际机场第二高速公路北段隧道断面单室最大净宽达31.25m,最大覆土土达7m叫大跨度、極土必然引起结构内力增大，常规的明挖隧道矩形闭合缺结构是否仍然适用，是值得探讨的课题。
超大跨度明挖隧道施工方案1. 引言超大跨度明挖隧道是指其挖掘断面宽度大于30米，通常用于交通、水利、地铁等重大工程。
本文将介绍超大跨度明挖隧道的施工方案。
2. 施工前准备在进行超大跨度明挖隧道施工前，需要进行详细的工程测量和勘探，确定施工地质条件、地下水位、地下管线等信息，以便制定合理的施工方案。
同时，还需要进行施工团队的组建和培训，确保施工人员的技术能力和安全意识。
3. 工程划分超大跨度明挖隧道的施工可以划分为以下几个阶段:3.1 前期准备在施工前期，需要进行场地平整、设备安装和进场材料准备等工作。
同时还需要开展安全培训和措施落实，确保施工过程中的安全。
3.2 地面支护在开始挖掘隧道前，需要进行地面支护工作。
通常采用喷射混凝土和钢支撑结构，以增强地面的稳定性，防止地面塌方。
3.3 挖掘隧道在完成地面支护后，开始进行隧道的挖掘工作。
通常采用机械化施工方法，如隧道掘进机、挖掘装备等。
在挖掘过程中，需要注意对地质条件和地下管线的监测和控制。
3.4 隧道支护隧道挖掘完成后，需要进行隧道支护工作。
隧道支护主要包括锚杆、喷射混凝土和钢支撑等。
通过合理的支护设计和施工方法，确保隧道的稳定性和安全性。
3.5 后期施工在完成隧道的挖掘和支护后，还需要进行后期施工工作。
主要包括隧道内部的沥青防水层施工、路面铺设、隧道照明和通风等设施的安装等工作。
4. 施工技术和安全措施在进行超大跨度明挖隧道施工过程中，需要注意以下技术和安全措施:•使用现代化的施工设备和技术，提高施工效率和质量。
•对施工过程中的地质条件进行实时监测和控制，及时采取相应的措施。
•严格按照相关法规和标准进行施工安全管理，确保施工人员的安全。
•对施工人员进行必要的安全培训和教育，提高施工安全意识。
•加强与相关部门和单位的沟通与合作，共同解决施工过程中的问题和难题。
5. 施工进度和质量控制在进行超大跨度明挖隧道施工过程中，需要制定详细的施工进度计划，并进行严格的施工质量控制。
隧道爆破开挖进尺的计算公式
1. 爆破设计参数，包括爆破孔径、孔距、装药量、装药方式等。
爆破设计参数的选择会直接影响到开挖进尺的计算，通常需要根据
实际情况进行爆破设计和计算。
2. 岩土条件，不同的岩土条件对爆破开挖的影响也是很大的，
包括岩石的抗压强度、岩层的稳定性、地下水情况等。
这些因素会
影响爆破后的岩土松动范围和开挖进尺。
3. 爆破材料，爆破材料的选择和使用也会对开挖进尺产生影响，包括炸药的种类、炸药的爆破性能等。
综合考虑以上因素，一般情况下，可以用如下的简化公式来计
算爆破开挖进尺：
开挖进尺 = （爆破孔距 + 爆破孔径）× 爆破孔数。
但需要注意的是，这只是一个简化的计算公式，实际情况中需
要根据具体的爆破设计参数、岩土条件和爆破材料来进行详细计算
和分析。
同时，在进行爆破作业时，也需要严格遵守相关的安全规定和操作规程，确保爆破作业的安全和高效进行。
