[發(fā)明專利]基于掘進安全的越江海盾構隧道合理覆土設定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810264302.8
• 申請日: 2018-03-28
• 公開（公告）號: CN108573095B
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發(fā)明（設計）人: 袁大軍;王將;李興高;沈翔;金大龍;吳俊;王小宇;許亞樓
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;E21D9/06
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 黃曉軍

本發(fā)明實施例提供了一種基于掘進安全的越江海盾構隧道合理覆土設定方法。包括：獲取隧道設計與施工參數(shù)，確定隧道上覆地層與水層的物理力學參數(shù)；計算不同覆土厚度下保證盾構掘進安全的泥水支護壓力上限值；計算不同覆土厚度下保證盾構掘進安全的泥水支護壓力下限值；計算不同覆土厚度下保證掘進安全的盾構泥水支護壓力允許差值；確定掘進過程中盾構泥水支護壓力最大波動范圍；令盾構泥水支護壓力最大波動范圍等于一定覆土厚度下的盾構泥水支護壓力允許差值，得出最小覆土厚度，并考慮安全系數(shù)得到合理覆土厚度。本發(fā)明保證了越江海盾構隧道覆土厚度的合理性，防止了越江海盾構隧道掘進面的劈裂與失穩(wěn)破壞。

技術領域

本發(fā)明涉及隧道施工技術領域，尤其涉及一種基于掘進安全的越江海盾構隧道合理覆土設定方法。

背景技術

隨著沿江沿海城市交通的發(fā)展，為緩解城市交通壓力，修建大斷面過江越海隧道成為一種趨勢。過江越海軟土隧道往往采用泥水平衡盾構進行施工。由于受到線路線形、地層條件和工程造價的制約，一般要求覆土厚度盡可能薄，稱之為小覆土區(qū)間。盾構隧道在小覆土區(qū)間施工過程中，盾構掘進面臨著水壓較高、地層軟硬交互、水下地形地貌多變以及盾構直徑較大等諸多方面的挑戰(zhàn)，若掘進面發(fā)生主動失穩(wěn)破壞或泥水劈裂破壞，會導致江水倒灌、隧道坍塌等事故，因此必須設定合理的覆土厚度規(guī)避盾構掘進中的高風險事故。

現(xiàn)有技術中，特殊小覆土區(qū)間一般采用加固或加大覆土厚度等措施，受特殊條件制約時也采用把盾構始發(fā)和到達豎井加深等措施，增大了工程造價和施工難度。

因此，有必要設計一種基于盾構掘進安全的合理覆土設定方法，使盾構隧道施工更加安全、線性更加優(yōu)越、成本更加經(jīng)濟。

發(fā)明內容

本發(fā)明的實施例提供了一種基于掘進安全的越江海盾構隧道合理覆土設定方法，以解決上述背景技術中的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術方案：

本發(fā)明的實施例提供的一種基于掘進安全的越江海盾構隧道合理覆土設定方法，其特征在于，該方法包括：

獲取越江海盾構隧道設計與施工參數(shù)，確定隧道上覆地層與上覆水層的物理力學參數(shù)；

計算出不同覆土厚度下保證盾構掘進安全的泥水支護壓力上限值P_U(z)；

計算出不同覆土厚度下保證盾構掘進安全的泥水支護壓力下限值P_L(z)；

計算出不同覆土厚度下保證掘進安全的盾構泥水支護壓力允許差值P_d(z)；

根據(jù)所采用的盾構機泥水壓力控制精度與施工過程中的泥水壓力控制范圍，確定掘進過程中盾構泥水支護壓力最大波動范圍P_v；

令所述盾構泥水支護壓力最大波動范圍P_v等于一定覆土厚度下的所述盾構泥水支護壓力允許差值P_d(z)，得出最小覆土厚度z_min，將所述最小覆土厚度z_min乘以安全系數(shù)K_s得出滿足掘進安全的越江海盾構隧道合理覆土厚度z_r。

優(yōu)選地，所述的獲取越江海盾構隧道設計與施工參數(shù)，確定隧道上覆地層與上覆水層的物理力學參數(shù)，包括：

根據(jù)越江海盾構隧道設計與施工方案，確定盾構的直徑D，以及水面到隧道覆土頂面的距離h_w；

在隧道沿線獲取隧道上覆地層土樣，對土樣進行重度試驗、內摩擦角和粘聚力試驗，確定施工現(xiàn)場內土的重度γ、有效重度γ’，內摩擦角和粘聚力c；

取施工區(qū)域內的江、海水測得江、海水的重度γ_w；