锦屏隧道支护设计

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1、锦屏一级水电站场内交通工程隧道支护设计陈明非赵永刚（黄河勘测规划设计有限公司，郑州450003）摘要：锦屏一级水电站为国家重点工程，整个工程处于高山峡谷地带，场内交通隧道工程对工程建设起着至关重要作用，通过有限元ANSYS分析其支护设计，结果是合理可靠的。锦屏一级水电站隧道支护设计，可为其他厂矿道路中的隧道设计提供参考。关键词：水电站；场内交通；大截面；隧道支护JinpingHydropowerStationCascadeISiteAccessTunnelSupportDesignChenMing-fei,FengZhong-lin,ZhaoYong-gang(YellowRiverEngi

2、neeringConsultingCo,Ltd,zhengzhou450003)Abstract:JinpingHydropowerStationCascadeIisakeyprojectinChina,andlocatedathighlymountainousgorges.Theconstructionoftheaccesstunnelsareveryimportanttothewholeengineering,whoseAnalysisandcomputationoftunnelsupportdesignisreasonableandreliablebystudyonparametric

3、threedimensionfiniteelementanalysissoftware.ThetunnelsupportdesignofJinpingHydropowerStationCascadeIprovidestheessentialreferencepointsindesigningmineroadtunnels.Keywords:HydropowerStation;SiteAccess;LargeCross-section;TunnelSupport1工程概况锦屏一级水电站是国家级重点工程，位于四川省木里县和盐源县交界处。电站地处高山峡谷，地形地质条件恶劣，现有交通条件极差，前期交

4、通工程建设对整体工程建设及其关键。场内交通工程根据其使用功能和要求的不同，分别采用露天矿山道路二级、露天矿山道路三级标准。交通道路总长57.18km，隧洞42条，其中建筑限界12.0×5.0m的公路隧洞长约13.96km、10.5×5.0m的公路隧洞长约7.529km和8.5×4.5m的公路隧洞长约9.016km，公路隧洞总长31.022km，占线路总长的54.25%。2支护形式锦屏一级水电站场内交通工程的隧道设计为单洞双车道，隧道断面宽度有12.0m和8.5m两种。其中有多条隧道在洞内交叉，在交叉口及渐变段形成跨度大于21m的大洞室隧道断面、连拱隧道断面、小净距隧道断面。隧道均位于硬质岩体

5、中，该地区岩体强卸荷带厚度较大，隧洞围岩类别主要受卸荷带及节理发育程度控制。根据现有规范[1]整个坝址区隧道围岩包含Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类、Ⅴ类。隧道埋深有深埋和浅埋，并且Ⅱ类、Ⅲ类隧道洞口浅埋段有偏压。参考国内外已有的设计和施工宝贵经验[2][3][4][5]，根据围岩类别和埋深情况不同分别采用喷锚衬砌和复合式衬砌，其支护形式如下图(图1～图7)：图1Ⅱ类围岩的支护Fig.1ClassIISurroundingRockSupport图2Ⅲ类围岩的支护Fig.2ClassIIISurroundingRockSupport图3Ⅳ类围岩的支护Fig.3ClassIVSurroundingRockSup

6、port图4Ⅴ类围岩的支护Fig.4ClassVSurroundingRockSupport图5交叉大断面洞室围岩的支护Fig.5LargeIntersectedTunnelSurroundingRockSupport图6连拱断面围岩的支护Fig.6Arch-connectedTunnelSurroundingRockSupport图7小净距断面围岩的支护Fig.7SmallNetDistanceTunnelSurroundingRockSupport3计算理论及结果隧道围岩具有明显的流变性质，时间和水是影响隧道围岩性态的两个主要的因素。对于单洞双车道隧道工程的数值模拟计算采用了三维弹、塑性

7、理论。隧道施工具有显著的空间效应特点，特别是在施工掌子面附近，前面未开挖围岩的空间约束作用、后边隧道的平面力学特点非常明显。本工程单洞双车道隧道结构的计算理论为三维线弹性理论和二维弹塑性理论，利用ANSYS有限元数值分析方法[2]，复核设计方案中不同围岩情况下隧道结构最终的可靠性，具体为不同围岩情况衬砌的最大、最小主应力；位移；钢拱架的应力、锚杆的轴向应力等。数值计算的模型分为断面宽度12.m和8.5m的Ⅱ类