关于隧道加固设计的分析

    摘要：本文作者结合盾构法施工原理，介绍了盾构法在隧道设计建设中的应用。 
　　关键词：隧道；加固设计；分析

 

　　

 

　　隧道是公路建设中一个重要的组成部分，既然避免不了就要保证设计的科学和施工质
量的优质。虽然隧道的抗震效果比地面结构要强，但是设计施工质量也明显低于地面工程。
认真应对公路隧道受地震严重破坏的预期，制动科学有效的设计方案，保证隧道抗震加固
的效果。高烈度地震对公路、铁路、隧道、桥梁、通讯、供水等设施都会造成巨大的破坏，对高
烈度地震区的公路隧道开展抗、减震的研究正逐渐得到人们的关注。根据四川汶川

5•12 特大

地震的震害调查结果分析报道

,道路工程中遭受地震破坏最严重的是路基,其次为桥梁,隧道

最轻。地震对隧道工程的破坏包括衬砌成片剥落掉块

,洞体横向剪断,纵向错动或剪切裂缝,边

墙上斜裂缝与竖向裂缝

,衬砌内鼓、开裂、拱顶外翘、衬砌压碎、剥落,洞口衬砌裂损、洞口高边

坡坍塌等。如果隧道所处地区地质情况较差，又是地震高发区，那么由于隧道出口为浅埋，
就极其容易出现坍塌现象。所以必须对高地震区的隧道设计进行研究。

 

　　

1 盾构隧道抗震计算方法 

　　抗震设计是需要进行科学的计算。近年来，隧道的设计施工技术普遍应用了复杂的横截
面和大尺寸横截面的盾构技术，要求在横截面部位进行抗震设计已经成为惯例。但是在实际
建设中，盾构隧道和周边土体之间的动力相互作用是很复杂和不确定的，盾构隧道横向上
抗震设计方法目前还没有特别成熟的经验，许多工程师和研究人员一直致力于此项技术的
研究。由于分析结果复杂，成熟的、适用的抗震设计方法还没有形成，处于研究阶段。隧道的
地震变形方法是一种静力分析方法的体现。在静力分析方法中，人们把自由土体反应位移认
定为施加在隧道结构上的地震荷载因素。最近一个时期，有人把此方法当作盾构隧道纵向抗
震设计的适用方法。目前，我国在隧道纵向抗震分析中，设计使用方法一般有以下几种：

 

　　

1.1 震度法。该种方法是将地震对隧道的影响看作隧道产生的惯性力，把这个惯性力作

为外力增加为隧道的荷载，以静力计算法获取隧道的内力、位移等响应值，从而判断其安全
性；

 

　　

1.2 响应位移法。响应位移法认为地震时，结构的加速度及变形是因为周围地层的响应

而产生的，隧道作为一种结构物与地层形成一个整体一起运动，从而使结构产生动应力和
动应变，由于不同深度、位置处的地层位置，所产生的运动与位移是不同的，使结构物在相
应深度处被迫产生不同的位移和运动，结构物在此情况下承受由强制变形产生的应力与应
变；

 

　　

1.3 动力反应分析法，隧道作为一种地下结构物，在其纵向分析中一般用的最多的是质

量弹簧模型法，其主要原理为：假定基岩上的表面地层作剪切振动，我们把表面地层看做
被分成多数垂直于隧道轴线的条带分割，每个条带用等效质量一弹簧系统

(一个质量、一个

弹簧和一个把质量与基岩相连的减振器组成

)代表，再把相邻的两个质量用弹簧和减振器连

接后形成一个系统，建立该系统的运动方程后，计算出每个质量处的位移情况，然后按弹
性地基梁理论计算隧道的位移和内力的具体数据。

 

　　上述三种方法中，都有各自的弊端，第一种方法就是普遍应用的传统结构抗震分析方
法，这样计算是不能反映出地下结构本身所具有的特点，后面两种方法是人们针对地下结