塌方段原位扩建四车道公路隧道“回填-台阶法”施工力学及安全分析

为了深入探究塌方段原位扩建四车道公路隧道施工力学及安全性的问题，以福州市马尾隧道原位扩建工程为背景，在准确确定塌方体空间范围及工程特性的基础上，针对性提出“回填-台阶法”施工技术，并对塌方段原位扩建四车道公路隧道“回填-台阶法”动态施工力学及安全性进行分析。研究结果表明：①运用理论分析、数值计算、多道瞬态瑞雷面波探测技术相结合的方法可准确地获得既有隧道塌方体的空间范围和尺度；②兼顾施工技术与工期双重目标，提出了塌方段原位扩建四车道公路隧道施工方案，即塌方冒顶区通过地表注浆与洞内中空玻璃纤维锚杆进行加固，扩建开挖采用“回填-台阶法”，实现快速施工；③“回填-台阶法”施工时，隧道上半断面（1^#部）的开挖是整个施工过程的关键，结构内力增长迅速；受隧道上方塌方体和既有隧道影响，最大正弯矩出现在左拱肩处；地表最大沉降量出现在隧道中线右侧3 m处，主要由上台阶开挖引起；围岩变形主要发生在3^#开挖前，4^#开挖时围岩变形基本收敛。马尾隧道施工过程中，地表沉降、围岩及支护体系变形、支护结构受力等监测结果均满足施工安全要求，验证了施工方案的可靠性和安全性，该研究成果可进一步丰富超大扁平断面隧道的修建技术，并为今后类似的工程提供一定的借鉴。