Effectiveness of Advanced Support for Shallow-Buried Tunnel Excavation Under-Crossing Provincial Highway in Water-Rich Fractured Zone

ZHANG Haiwang; WANG Zhenming; WAN Fa; LI Tingchong; LIAO Wenguang; HUANG Xiangyi

doi:10.3969/j.issn.1001-9235.2025.11.005

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Effectiveness of Advanced Support for Shallow-Buried Tunnel Excavation Under-Crossing Provincial Highway in Water-Rich Fractured Zone

更新时间：2025-12-29

- Effectiveness of Advanced Support for Shallow-Buried Tunnel Excavation Under-Crossing Provincial Highway in Water-Rich Fractured Zone
- PEARL RIVER Vol. 46, Issue 11, Pages: 35-43(2025)
- 作者机构：
  
  1.中国水利水电第六工程局有限公司，辽宁沈阳 110169
  2.珠江水利委员会珠江水利科学研究院，广东广州 510610
  3.长沙理工大学水利与海洋工程学院，湖南长沙 410114
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.3969/j.issn.1001-9235.2025.11.005
  CLC： TV554
- Received：29 March 2025，
  
  Revised：2025-05-13，
  
  Accepted：13 May 2025，
  
  Published Online：20 May 2025，
  
  Published：25 November 2025
- 稿件说明：
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张海旺，王振明，万发，等.富水破碎带浅埋隧洞下穿省道开挖超前支护效果研究［J］.人民珠江，2025，46（11）：35-43.

ZHANG Haiwang,WANG Zhenming,WAN Fa,et al.Effectiveness of Advanced Support for Shallow-Buried Tunnel Excavation Under-Crossing Provincial Highway in Water-Rich Fractured Zone[J].PEARL RIVER,2025,46(11):35-43.
张海旺，王振明，万发，等.富水破碎带浅埋隧洞下穿省道开挖超前支护效果研究［J］.人民珠江，2025，46（11）：35-43. DOI： 10.3969/j.issn.1001-9235.2025.11.005.

ZHANG Haiwang,WANG Zhenming,WAN Fa,et al.Effectiveness of Advanced Support for Shallow-Buried Tunnel Excavation Under-Crossing Provincial Highway in Water-Rich Fractured Zone[J].PEARL RIVER,2025,46(11):35-43. DOI： 10.3969/j.issn.1001-9235.2025.11.005.

摘要

针对富水破碎带浅埋隧洞下穿省道的安全控制难题，以环北部湾广东水资源配置工程C1标根子隧洞工程为背景，采用数值模拟和现场实测的方法对小导管和管棚超前支护进行了研究，并分析了小导管、管棚、小导管+管棚3种超前支护方案的支护效果。结果表明：①流固耦合数值模型可较好地模拟预测富水破碎带浅埋隧洞下穿省道施工支护过程；②采用双重支护和管棚支护相比于小导管支护可有效降低并控制地表沉降；③管棚支护形成的拱效应，会在管棚最外侧的拱脚管棚处给初期支护形成较大的应力集中，因此在布置管棚支护范围时，需考虑可能存在的应力集中给初期支护受力造成的不利影响。该管棚和小导管双重支护方案可有效保障隧洞下穿地表省道的安全性。

Abstract

To address the safety control challenges of shallow-buried tunnels under-crossing provincial highways in water-rich fractured zones

this study took the Genzi Tunnel project (C1 section) of the Guangdong Water Resources Allocation Project in the Beibu Gulf Metropolitan Area as a case study. Numerical simulations and field measurements were employed to investigate the advanced support using small conduits and pipe sheds

and the effectiveness of three advanced support schemes was analyzed: small conduits alone

pipe sheds alone

and combined small conduits with pipe sheds. The findings show that ① The fluid-solid coupling numerical model effectively simulates and predicts the support process during the construction of shallow-buried tunnels under-crossing provincial highways in water-rich fractured zones. ② Dual support and pipe shed support schemes can effectively reduce and control surface subsidence compared to the small conduit scheme. ③ The arching effect generated by pipe sheds induces substantial stress concentrations during initial support at the vault springing of outermost pipe shed elements. Therefore

it is necessary to consider the adverse effect of the possible stress concentration on the initial support force when arranging the support scope of the pipe shed. The dual support scheme integrating pipe sheds and small conduits proves effective in ensuring safety during the construction of tunnels under-crossing provincial highways.

关键词

Keywords

references

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