隧道洞内管棚超前预支护力学行为的理论分析

来源：中国血液净化杂志2020年第4期北京时间：

作者：宋战平, 田小旭, 周冠南, 李维维

单位：1. 西安建筑科技大学土木工程学院, 陕西西安 710055;2. 陕西省岩土与地下空间工程重点实验室, 陕西西安 710055;3. 中国铁建大桥工程局集团有限公司, 天津 300300"],"fundList_en":["National Natural Science Foundation of China (51578447); Science and Technology Project of Ministry of Housing Urban-rural Development (2017-K4-032)

摘要：为使管棚受力分析模型能更好地模拟管棚的实际受力状态，基于注浆加固区域的受力特性分析，提出了考虑注浆加固区整体性的管棚受力分析模型。考虑注浆加固区的整体性，对管棚超前支护体系进行受力特性分析，提出可表征注浆加固区整体性的特征参数。综合考虑管棚注浆加固区整体性的特征参数、开挖面前方松动岩土体的支撑作用以及初期支护变形滞后效应等因素的影响，将管棚划分为二次衬砌段、初期支护段、开挖无支护段、开挖面前方扰动段和未扰动段；基于Winkler弹性地基模型，建立可考虑管棚注浆加固区整体性影响的管棚受力分析模型，并推导了管棚挠度和内力的计算公式。通过工程实例的对比分析，考虑注浆加固区整体性的管棚受力分析模型的计算结果更接近实测数据，从而验证了构建管棚模型的合理性。基于建立的管棚受力分析模型，分析注浆加固区的整体性对管棚变形和内力的影响规律，结果表明加固区弹性模量可显著减小管棚的变形和内力。管棚的参数分析表明，在实际工程中，增加钢管直径不能有效降低管棚挠度和内力，减小管棚挠度和内力最有效的方法为合理布置管棚的安装间距和采取合理的注浆量。

关键词：隧道工程,管棚,受力分析,加固区,整体性,弹性地基梁

基金资助：国家自然科学基金项目（51578447）；住房和城乡建设部科学技术项目（2017-K4-032）