富水破碎带浅埋隧洞下穿省道开挖超前支护效果研究

张海旺; 王振明; 万发; 李廷冲; 廖文广; 黄湘宜

doi:10.3969/j.issn.1001-9235.2025.11.005

欢迎来到能源电力期刊网！

English Version 读者登录期刊登录

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

富水破碎带浅埋隧洞下穿省道开挖超前支护效果研究

水工隧洞安全与灾害防治专题 | 更新时间：2025-12-29

- 富水破碎带浅埋隧洞下穿省道开挖超前支护效果研究
- Effectiveness of Advanced Support for Shallow-Buried Tunnel Excavation Under-Crossing Provincial Highway in Water-Rich Fractured Zone
- 人民珠江 2025年46卷第11期页码：35-43
- 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：
  
  张海旺（1982—），男，高级工程师，主要从事水利、市政等工程管理相关工作。E-mail：56493041@qq.com
  万发（1991—），男，博士，主要从事水工岩土结构相关科研工作。E-mail：wfwanfa123@163.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金青年基金项目(42407253);中国水利水电第六工程局轨道工程公司-环北部湾C1标项目-029
- DOI：10.3969/j.issn.1001-9235.2025.11.005
  中图分类号： TV554
- 收稿：2025-03-29，
  
  修回：2025-05-13，
  
  录用：2025-05-13，
  
  网络出版：2025-05-20，
  
  纸质出版：2025-11-25
- 稿件说明：
移动端阅览
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

牟锐 . 下穿公路隧道大管棚施工地表沉降研究［J］. 现代隧道技术， 2012 ， 49 （ 3 ）： 104 - 108 .

耿大新，石钰锋，阳军生，等 . 浅覆大断面隧道长大管棚超前支护受力研究［J］. 华中科技大学学报（自然科学版）， 2016 ， 44 （ 6 ）： 98 - 103 .

胡凯艇，丁荣武 . 六不凹水库输水隧洞主要工程地质问题分析［J］. 人民珠江， 2023 ， 44 （ S2 ）： 193 - 198 .

何该运 . 水库输水隧洞地质勘察分析及评价［J］. 人民珠江， 2024 ， 45 （ S1 ）： 271 - 275 .

段献礼，江俐敏，饶宇，等 . 管棚注浆支护隧道开挖引起地表变形特征分析［J］. 地下空间与工程学报， 2021 ， 17 （ 4 ）： 1234 - 1243 .

王文，雷啸天，李德武 . 管棚受力和变形的分析预测方法及工程应用［J］. 岩土工程学报， 2022 ， 44 （ 2 ）： 352 - 359 .

宋战平，田小旭，周冠南，等 . 隧道洞内管棚超前预支护力学行为的理论分析［J］. 中国公路学报， 2020 ， 33 （ 4 ）： 89 - 98 .

王海涛，贾金青，郁胜 . 隧道管棚预支护的力学行为及参数优化［J］. 中国公路学报， 2010 ， 23 （ 4 ）： 78 - 83 .

凌金波，郭光旭，邓斌，等 . 浅埋大断面黄土隧道施工对管棚力学行为的影响［J］. 铁路技术创新， 2024 （ 1 ）： 120 - 127 .

姚志雄，周岐窗，郑国文，等 . 不良地质条件特大断面隧道支护特性研究及工程应用［J］. 现代隧道技术， 2023 ， 60 （ 5 ）： 88 - 98 .

王海涛，贾金青 . 管棚预支护条件下水下隧道开挖面三维稳定性分析［J］. 公路， 2012 （ 3 ）： 221 - 226 .

岳洪武，苗苗 . 浅埋暗挖软岩隧道管棚预注浆加固效果分析［J］. 现代隧道技术， 2021 ， 58 （ 2 ）： 111 - 117，134 .

宋战平，裴佳锋，潘红伟，等 . 浅埋偏压隧道洞口段超前大管棚支护效果分析［J］. 现代隧道技术， 2022 ， 59 （ 6 ）： 86 - 96 .

张基强，李嘉诚，吕显州，等 . 临河地铁隧道下穿干渠施工响应分析与控制措施［J］. 城市轨道交通研究， 2023 ， 26 （ 1 ）： 149 - 154 .

武松，汤华，罗红星，等 . 浅埋软岩公路隧道超前管棚支护机制与工程应用研究［J］. 岩石力学与工程学报， 2019 ， 38 （ S1 ）： 3080 - 3091 .

SUN Z Y ， ZHANG D L ， LI A ， et al . Model test and numerical analysis for the face failure mechanism of large cross-section tunnels under different ground conditions ［J］. Tunnelling and Underground Space Technology ， 2022 ， 130 . DOI： 10.1016/j.tust.2022.104735 http://dx.doi.org/10.1016/j.tust.2022.104735 .

ZHAO C Y ， LEI M F ， SHI C H ， et al . Function mechanism and analytical method of a double layer pre-support system for tunnel underneath passing a large-scale underground pipe gallery in water-rich sandy strata： A case study ［J］. Tunnelling and Underground Space Technology ， 2021 ， 115 . DOI： 10.1016/j.tust.2021.104041 http://dx.doi.org/10.1016/j.tust.2021.104041 .

SUN Z Y ， ZHANG D L ， LIU D P ， et al . Insights into the ground response characteristics of shallow tunnels with large cross-section using different pre-supports ［J］. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences ， 2024 ， 175 . DOI： 10.1016/j.ijrmms.2024.105663 http://dx.doi.org/10.1016/j.ijrmms.2024.105663 .

陈光辉 . 隧道掌子面稳定性上限分析方法及超前预加固设计研究［D］. 长沙：中南大学， 2023 .

李建贺，许然，高仝，等 . 浅埋暗挖隧洞下穿高速公路路基沉降控制［J］. 清华大学学报（自然科学版）， 2024 ， 64 （ 7 ）： 1252 - 1263 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

路堤填筑对下覆输水隧洞的影响及减载设计