隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷增長，交通運(yùn)輸需求的日益提高，針對原有路橋修建的
雙向四車道隧道已不能滿足交通運(yùn)輸?shù)男枨�。在國�?nèi)一些大中型城市里，擁堵的
交通運(yùn)輸問題目益嚴(yán)峻，隧道改擴(kuò)建技術(shù)探討已成為巖土工程領(lǐng)域新起的研究課
題。本文根據(jù)已完工的重慶機(jī)場路渝州隧道改擴(kuò)建工程的技術(shù)資料，對城市大跨
度、小凈距隧道的改擴(kuò)建工程施工方法、圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)力學(xué)特性進(jìn)行了施工力
學(xué)分析，主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
①綜合分析渝州隧道自然地理?xiàng)l件、交通需求和近接施工影響因素，指出重
慶機(jī)場路渝州隧道改擴(kuò)建工程選擇隧道原位擴(kuò)建中單側(cè)擴(kuò)建型式的必要性。
②根據(jù)渝州隧道的水文、地質(zhì)情況，結(jié)合地勘報告、公路隧道設(shè)計規(guī)范和已
有工程經(jīng)驗(yàn)，選取合理的圍巖物理力學(xué)參數(shù)，并利用MIDAS／GTS有限元分析軟件
進(jìn)行了三維數(shù)值模擬。對比渝州隧道改擴(kuò)建工程的監(jiān)測資料和有限元三維數(shù)值模
擬結(jié)果，論證了渝州隧道原位擴(kuò)建工程進(jìn)行數(shù)值模擬時采用MIDAS／GTS有限元分
析軟件的可行性。
⑧本文從11個監(jiān)測段模型中，選取四個具有代表性監(jiān)測段模型中的測點(diǎn)斷面
進(jìn)行施工力學(xué)性能分析，并總結(jié)近十年圍巖穩(wěn)定性的判別方法，選取了較為成熟
的屈服接近度指標(biāo)。根據(jù)圍巖豎向位移、圍巖等效應(yīng)力、屈服接近度、各種主、
剪應(yīng)力及錨桿的最大軸應(yīng)力等力學(xué)指標(biāo)，指出隧道擴(kuò)挖過程中的圍巖和初期支護(hù)
的力學(xué)特點(diǎn)。同時，在隧道擴(kuò)挖施工中隨施工步的進(jìn)行得出圍巖穩(wěn)定、噴射混凝
土設(shè)計參數(shù)經(jīng)濟(jì)、合理和錨桿長度可進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計的結(jié)論。
④本文對四個具有代表性的監(jiān)測段建立不同錨桿長度下的三維有限元模型，
并進(jìn)行了錨桿長度優(yōu)化分析。通過分析在不同錨桿長度下，圍巖位移、應(yīng)力、屈
服接近度和錨桿本身應(yīng)力的特征，得到了渝州隧道錨桿長度設(shè)計偏于保守，其優(yōu)
化長度為3．0m的結(jié)論。
⑤從對既有隧道結(jié)構(gòu)體系破壞程度的角度，根據(jù)現(xiàn)有城市大跨小凈距隧道改
擴(kuò)建的施工方案和已有的研究結(jié)果，對Ⅳ級和V級圍巖條件下，采用臺階法、層
層剝離法和回填法進(jìn)行隧道擴(kuò)挖施工進(jìn)行了二維數(shù)值模擬。由于回填法對既有隧
道結(jié)構(gòu)體系破壞程度最小，故其模擬結(jié)果表現(xiàn)出了良好的施工力學(xué)性能。綜合現(xiàn)
有施工技術(shù)和力學(xué)特性，得到了IV級圍巖條件下隧道擴(kuò)建施工宜采用臺階法，
v級圍巖條件下隧道擴(kuò)建施工宜采用回填法的結(jié)論。
關(guān)鍵詞：原位擴(kuò)建，近接施工，數(shù)值模擬，施工力學(xué)，擴(kuò)挖方案
