翟成贤 刘 柳

(1.石家庄铁道大学交通工程学院，河北 石家庄 050043；2.石家庄铁道大学土木工程学院，河北 石家庄 050043； 3.河北交通职业技术学院路桥工程系，河北 石家庄 050091)

1 概述

随着城市化进程的加快，河南漯河市城区人口逐步增长，居民生活质量不断提高，冬季对供暖的需求也随之强烈。但是由于以前经济和技术原因，漯河市至今尚无热力集中供热管道。为了提高人民的福祉，以及城区的未来发展，决定实施集中供热建设项目。工程以华电漯河发电有限公司2×330 MW为热源，包括新建热力站22个、高温热水管网供热半径约14.27 km的供热管线22.55 km，主要向漯河市源汇区民用建筑和公共建筑提供采暖，可为源汇区约925.5万m2供热管网覆盖区域内的10万余用热户提供热源保障，并为西城区作预留。项目主管网穿越漯河市铁东区和源汇区。供热管网从热电厂引出后沿铁路向北敷设至纬一路，转向西敷设至金山路，再沿金山路—南环路—文化路—湘江路—嵩山路—长江路敷设至末端用户，热力管径为DN900，沿途引出支干线、支线接入各个热力站。在管网工程中有一穿污水隧道及施工竖井工程，施工顺序为先开挖、支护竖井，然后以竖井为通道进行隧道施工。为了确保竖井和隧道的施工安全，需对竖井和隧道的支护结构进行检算。

2 竖井和隧道支护结构检算

竖井净断面尺寸3.5 m×3 m，深度6.5 m，竖井口设置锁扣圈梁(圈梁横断面1 m×1 m)，竖井支护采用30 cm厚的“四肢型格栅钢架+双层钢筋网+喷射混凝土”，格栅钢架竖向间距0.7 m，钢筋网为φ6.5的10 cm×10 cm，喷射混凝土等级为C25，竖井有关尺寸见图1。隧道为直墙半圆拱结构，净断面尺寸1.5 m×1.6 m，长度25.5 m，隧道支护结构组成与竖井的相同，厚度为25 cm，格栅钢架沿隧道纵向每0.5 m设一榀，隧道格栅钢架如图2所示。钢筋采用HRB400，HPB300级。

结构检算采用“荷载—结构”模式，借助ANSYS有限元软件进行分析计算。

2.1 竖井支护结构检算

竖井位于工程地质单元Ⅰ区，主要为粉土、粉质黏土，其地层参数自上而下如表1所示。

结构计算参数见表2。考虑对称性，取1/4结构进行分析，计算模型如图3所示。

表1 工程周围土体物理力学参数

2.2 隧道结构检算

隧道周围地层与竖井相同(参数见表1)。取隧道纵向单位宽进行分析，并考虑对称性，选取1/2结构进行检算。支护参数如表3所示。计算模型如图4所示。

表2 竖井结构计算参数

表3 隧道结构计算参数

2.3 结果分析

2.3.1竖井

竖井各单元内力计算结果见图5。

最大弯矩120.74 kN·m在28号单元。当φ25，20 cm×20 cm的四肢型钢筋格栅支架沿竖井深度方向每0.70 m布设一榀时，由钢筋混凝土结构知识可得，每延米竖井支护结构抗弯能力为Mu=120.74 kN·m>结构最大承受弯矩M=48.22 kN·m。

2.3.2隧道

隧道各单元内力计算结果见图6。

最大弯矩8.27 kN·m在9号单元。当φ22，15 cm×15 cm的四肢型钢筋格栅拱架沿隧道纵向每0.50 m布设一榀时，由钢筋混凝土结构知识可得，每延米隧道支护结构抗弯能力为Mu=92.87 kN·m>结构最大承受弯矩M=8.27 kN·m。

3 结语

隧道与地下工程是一个灰色系统，很多因素难以搞清。因此，既要作结构计算，又不能完全依靠计算，通过计算可以做到心中有数，关键是要按设计和规范要求进行施工。对于本工程而言，从理论计算来看，设计的支护结构是比较安全的，如果精心组织施工，隧道和竖井掘进进尺均可以拉大到1.0 m，相应的钢筋格栅拱架沿隧道掘进方向、沿竖井深度方向每隔1.0 m布置一榀。这样，既可节省成本，又可加快施工进度。当然，现场监控量测必须跟上，根据监控量测结果，实施动态设计与施工。