摘要：针对施工中的沈阳地铁工程，开展了超前小导管预注浆环向布置范围对地铁隧道开挖的影响分析。模拟不同的小导管环向布置，对围岩应力、隧道各监测点位移进行综合比较，确定出超前小导管合理布置范围，对类似隧道工程有较大参考价值。

　　关键字：超前小导管;地铁隧道;数值模拟 引言 在城市地铁浅埋暗挖法施工过程中，地层土质的不稳定以及开挖强度过大等问题，都会引起地铁隧道出现塑性破坏，从而影响施工进程。为此，地铁隧道在施工中需采取一定的辅助施工措施，以保证施工时工作面围岩的稳定[1]。超前小导管注浆法是其中应用十分广泛的辅助施工方法。

　　小导管注浆是在隧道施工时，沿隧道拱部的外轮廓线以一定仰角向掌子面前方打入带泄浆孔的小导管[2]，通过注浆填充土体孔隙形成一定厚度的结合体。它能够控制开挖面的松弛、崩塌、沉降缺陷，提高掌子面的自稳性。小导管注浆可用于支护自稳时间短的软弱破碎带、浅埋软弱围岩和严重偏压隧道，对砂层、砂卵石层、断层破碎带、涌水隧道也有很好的效果。

　　移以及隧道的塑性破坏区域等都会出现明显的偏差，并以此来推断出合理的小导管注浆范围。

　　< >工程概述

　　图1 小导管形状图

　　小导管设于拱部范围内，沿着隧道环向范围内打入，环向间距0.3m，外插角7～10°，小导管呈梅花型布置[3]。每2榀格栅钢架打设一次，每环小导管间纵向搭接长度1.0m，小导管尾端与钢架焊接为一体，注浆加固。小导管环向布置示意图如图2所示，小导管注浆范围关于中轴对称，由a角控制。注浆材料为水泥浆，水泥浆浓度根据地层情况和凝胶时间要求而定，控制在0.8:1~1.5:1。其他注浆参数都是根据现场试验所得数据，完全符合且有利于施工条件。

　　图2 小导管环向布置图

　　< >计算模型建立

　　图3 隧道网格划分

　　3.2 物理力学参数

　　由于隧道所处的地层都是处于砂土范围之内，相对来说围岩的强度和稳定性都不是很高，所以在数值模拟时，只是把顶层杂填土层按弹性分析，其它地层都按塑性分析。围岩粘弹性物理力学参数(E、μ、γ、RC、Rt、η)、支护参数(锚杆、喷层和二衬的E、A、γ)和接触面参数(Ks、Kn、γ、C、φ、Vm、Rt)依据实验室试验和地质报告数据取值[5]。

　　3.3 模拟方法

　　此区间段隧道采取的是台阶法开挖，开挖过程为：

　　第1步：开挖前的初始状态。

　　第2步：开挖前小导管预注浆。

　　第3步：上分层开挖并保留核心土。

　　第4步：上分层隧道周边锚喷支护。

　　第5步：核心土、下分层和仰拱开挖。

　　第6步：新开挖断面锚喷支护，整个断面初期支护完成。

　　第7步：全断面模筑混凝土二次支护。

　　利用FISH语言编制程序，按开挖过程进行模拟，得到开挖完毕后的应力和位移。

　　< >模拟及分析

　　图4-1 无小导管时的sx

　　图4-2 2a=100°时的sx

　　图4-3 2a=120°时的sx

　　图4-4 2a=140°时的sx

　　图4-5 2a=180°时的sx

　　4.1.2 sy图

　　不同环向圆心角下sy，如图5-1～5-5。

　　图5-1 无小导管时的sy

　　图5-2 2a=100°时的sy

　　图5-3 2a=120°时的sy

　　图5-4 2a=140°时的sy

　　图5-5 2a=180°时的sy

　　4.1.3 s1图

　　不同环向圆心角下s1，如图6-1～6-5。

　　图6-1 无小导管时的s1

　　图6-2 2a=100°时的s1

　　图6-3 2a=120°时的s1

　　图6-4 2a=140°时的s1

　　图6-5 2a=180°时的s1

　　4.1.4 s2图

　　不同环向圆心角下s2，如图7-1～7-5。

　　图7-1 无小导管时的s2

　　图7-2 2a=100°时的s2

　　图7-3 2a=120°时的s2

　　图7-4 2a=140°时的s2

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