王 屹, 向 龙

(1. 四川兴蜀公路建设发展有限责任公司, 四川成都 610041； 2. 四川省交通厅公路规划勘察设计研究院, 四川成都 610041)

近年来，随着高速公路的建设及高速铁路的飞速发展和工程设计技术的进步，道路裁弯取直，使得隧道工程在道路工程中的比例越来越大。隧道洞口一般均为覆盖层加浅埋段，建设中极易出现塌方和冒顶等事故。目前主要设计原则为早进晚出以及大管棚进洞施工技术确保隧道洞口施工安全。本文结合隧道洞口受力分析和浅埋段划分，研讨大管棚设计长度，具有一定借鉴意义。

1 隧道浅埋段划分

在TB 10003-2005《铁路隧道设计规范》及JTG D70-2004《公路隧道设计隧规》[1-2]附录E与6.2.3条的相关公式计算深浅埋隧道分界深度：

Hp=(2～2.5)hq

(1)

hq=0.45×2S-1×ω

(2)

式中：Hp为深浅埋隧道分界深度(m)；

hq为荷载等效高度(m)；

S为围岩级别；

ω为隧道宽度影响系数，按下式计算；

ω=1+i(B-5)

(3)

B为隧道宽度(m)；

i为B每增减1 m时的围岩压力增减率，B>5m时取i=0.1。

IV、V级围岩取Hp=2.5hq，小于此深浅埋隧道分界深度，应按浅埋隧道计算荷载(表1)。

表1 围岩级别对应荷载等效高度

2 隧道浅埋段围岩压力

JTG D70-2004《公路隧道设计规范》中附录E浅埋荷载荷载计算方法中对埋深大于hq，小于Hq段落计算方法(图1)。

图1 规范中浅埋隧道围岩压力

由图1可见隧道上覆岩体EFHG的重力为W，两侧三棱岩体FDB或ECA的重力为Wl，未扰动岩体整个滑动上体的阻力为F，当EFHG下沉，两侧受到阻力T或T’，作用于HG面上的垂直压力总值Q为：

Q=W-2T′=W-2Tsinθ

(4)

进而推导出：

(5)

3 大管棚设计长度

管棚主要作用机理为[3]:

(1)梁拱效应：先行施设的管棚，以开挖面和后方支撑为支点，形成一个梁式结构，二者构成环绕隧洞轮廓的壳状结构，可有效抑制围岩松动和垮塌；