大断面竖井二次衬砌满堂支架设计及稳定性分析

下载:

PDF (4460KB)
输出: BibTeX | EndNote (RIS)

摘要针对大断面、高埋深竖井二次衬砌施工中临时支护体系设计缺乏系统研究的问题，本研究以深圳市下坪场3号竖井为工程背景，开展了满堂支架法在深竖井环境下的可行性与稳定性研究。基于规范化设计依据，完成了针对深竖井的支架构造体系方案和加固要点;构建了盘扣式钢管支架的三维有限元模型，考虑混凝土侧压、结构自重及施工荷载等典型工况，开展杆件应力、位移及线性屈曲模态分析，并结合监测数据验证了模型准确性。研究结果表明：在最大施工荷载工况下，立杆最大轴向应力为34.72 MPa，横杆节点最大位移量为21.17 mm，支架各模态临界荷载系数均大于4，符合规范规定的安全储备标准。研究成果在方法与工程应用上具有创新性,既填补了满堂支架在深竖井情形下受力与稳定性研究的空白，又为类似地下工程中大断面临时支护的设计与推广提供了技术参考和工程经验。

	服务
	把本文推荐给朋友
	加入引用管理器
	E-mail Alert
	RSS
	（）
	作者相关文章
	张小龙
	郭明耀
	向宇

关键词: 大断面竖井满堂支架设计数值模拟稳定性分析施工技术

Abstract: To address the lack of systematic research on temporary support system design for secondary lining in large-section and deep shafts, this study investigated the feasibility and stability of the full-hall scaffolding method, using Shaft No. 3 of the Xiaping drainage system in Shenzhen as the engineering case. Based on standardized design codes, a scaffolding scheme and key reinforcement measures suitable for deep shafts were developed. A three-dimensional finite-element model of the disk-coupler steel-tube scaffold was established in Midas/Civil, incorporating typical construction load cases including concrete lateral pressure, structural self-weight, and operational loads. Member stresses, displacements, and linear buckling modes were analyzed. The model accuracy was validated using monitoring data. Results showed that under the maximum construction load, the vertical post exhibits a maximum axial stress of 34.72 MPa, the maximum displacement at the horizontal joint reaches 21.17 mm, and all modal critical load factors exceeded 4, satisfying the safety reserve requirements specified in current codes. The findings demonstrated methodological and practical innovations: the study not only filled the gap in research on the mechanical behavior and stability of full-hall scaffolding in deep-shaft conditions, but also provided technical references and engineering experience for the design and wider application of large-section temporary support systems in underground construction.

Key words: large section shaft design of full-hall scaffolding numerical simulation stability analysis construction technology

发布日期: 2025-12-08

中图分类号:	U45
	TU92

基金资助: 国家自然科学基金资助项目（51874014）

通讯作者: 向宇(2001—)，男，湖南怀化人，硕士研究生，主要研究方向为岩土工程支护。 E-mail: M202320125@xs.ustb.edu.cn

作者简介: 张小龙(1988—)，男，内蒙古乌兰察布人，工程师，博士，主要研究方向为岩土、隧道及轨道交通设计。E-mail: zhangxiaolong_vici@163.com

引用本文:

张小龙, 郭明耀, 向宇. 大断面竖井二次衬砌满堂支架设计及稳定性分析[J]. 隧道与地下工程灾害防治, .
ZHANG Xiaolong, GUO Mingyao, XIANG Yu. Design and stability analysis of full-hall scaffolding for secondary lining in large-section shafts. Hazard Control in Tunnelling and Underground Engineering, 0, (): 1-14.

链接本文:

[1]	王雁冰, 张芳平, 李守业, 彭会椿, 雷振. 三向围压与液氧爆破荷载耦合作用下红砂岩损伤破裂特征研究[J]. 隧道与地下工程灾害防治, 2025, 7(3): 58-71.
[2]	金阳,姚颖康,刘汶,姬付全,曹昂. 不耦合偏心装药孔壁压力与岩体动态响应特性数值模拟研究[J]. 隧道与地下工程灾害防治, 2025, 7(3): 83-92.
[3]	郭建光,王星,董唱唱,薛永斌,王双庆,赵宏硕,王涵,王文虎. 浆液时效性与管片摩擦作用下管片上浮研究[J]. 隧道与地下工程灾害防治, 2025, 7(2): 73-80.
[4]	丁建奇, 王陈成, 朱向闪, 张翔, 傅刚, 徐敬民. 大直径隧道施工对临近建筑的作用机制[J]. 隧道与地下工程灾害防治, 2025, 7(1): 22-34.
[5]	苟晓军, 赵金泉, 季玮, 花晓鸣, 范占锋. 隧道不良地质构造雷达特征数值模拟[J]. 隧道与地下工程灾害防治, 2025, 7(1): 68-82.
[6]	赵旭明, 雷文君, 蔡明庆, 邰传民, 张林华. 观光隧道烟气流动特性研究[J]. 隧道与地下工程灾害防治, 2025, 7(1): 90-98.
[7]	王圣涛, 陈鹏涛, 刘爱武, 孙文昊, 张俊儒. 特大跨连续变断面隧道双导洞超前-中柱反向扩挖的施工力学行为[J]. 隧道与地下工程灾害防治, 2024, 6(4): 1-11.
[8]	李启弟, 梁庆国, 周仁, 杨家伟, 蔡遵乐. 甘青隧道初始地应力场分析及岩爆预测[J]. 隧道与地下工程灾害防治, 2024, 6(4): 50-60.
[9]	赵泽乾, 朱旻, 包小华, 杨春山, 陈湘生. 下穿码头危化品堆场的超大直径盾构隧道抗爆性能评估方法[J]. 隧道与地下工程灾害防治, 2024, 6(4): 61-71.
[10]	杨立,夏增选,娄文杰,刘杉,李奉庭,武科. 山区深埋公路隧道穿越断层破碎带施工稳定性[J]. 隧道与地下工程灾害防治, 2024, 6(3): 32-42.
[11]	田瑞端,莫冠旺,李响. 超大断面扁平结构隧道矿山法超欠挖优化控制研究[J]. 隧道与地下工程灾害防治, 2024, 6(2): 84-98.
[12]	刘向阳,罗兵兵,吴静,张学富,黄耀明,李林杰. 高地温施工隧道冰块与通风组合降温效果对比研究[J]. 隧道与地下工程灾害防治, 2024, 6(2): 66-75.
[13]	闫治国, 王紫锐, 沈奕, 刘康. 碳氢曲线下大直径盾构隧道结构热力特性[J]. 隧道与地下工程灾害防治, 2024, 6(2): 25-36.
[14]	彭益, 张文, 王汉勋, 张彬, 孙哲. 某海岛地下水封油库渗流场数值模拟[J]. 隧道与地下工程灾害防治, 2024, 6(1): 94-104.
[15]	张宁, 黄新杰, 王川, 徐彬, 张建成, 张波. 高压水射流切割混凝土试验与数值模拟[J]. 隧道与地下工程灾害防治, 2023, 5(4): 47-56.