隧道施工中初期支护与二次衬砌协同受力特性及施工优化研究

摘要

为解决隧道工程中初期支护与二次衬砌受力不协调导致的结构开裂、承载效率不足等问题，以某山岭公路隧道为工程背景，通过现场监测、室内试验与数值模拟相结合的方法，系统研究了不同施工工况下初期支护与二次衬砌的协同受力特性，揭示了支护结构内力传递规律与变形协调机制。研究表明：初期支护与二次衬砌的协同受力效果受围岩级别、支护时机、衬砌厚度及接触界面特性的显著影响；Ⅲ-Ⅳ级围岩隧道中，二次衬砌施作时机滞后初期支护完成时间7-10d时，协同承载系数可达0.72-0.85，较传统施工方案提升23%-31%；界面粘结强度达到1.2MPa以上时，可有效避免出现界面滑移破坏。基于研究结果，提出了"围岩分级适配支护参数+动态调整施作时机+界面强化处理"的施工优化方案，经工程实践验证，优化方案实施后隧道结构最大沉降量减小18%-25%，衬砌裂缝发生率降低60%以上，支护结构整体承载效率提升28%，为隧道工程安全高效施工提供了理论依据与技术支撑。