[發明專利]一種隧道快速施工的緩沖層設計方法

有效

• 申請號: 202110397753.0
• 申請日: 2021-04-14
• 公開（公告）號: CN113338994B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 許崇幫;李磊
• 申請（專利權）人: 交通運輸部公路科學研究所
• 主分類號: E21D11/00
• 分類號: E21D11/00;E21D11/05;G06F30/13;G06F119/14
• 代理公司: 山東濟南齊魯科技專利事務所有限公司 37108
• 代理人: 張娟

本發明涉及隧道施工的技術領域，具體涉及一種隧道快速施工的緩沖層設計方法，包括如下步驟：(1)確立隧道快速施工的控制目標；(2)根據控制目標確定所需的計算參數；(3)選擇隧道緩沖層壓縮與荷載傳遞模式；(4)根據隧道緩沖層壓縮與荷載傳遞模式計算并確定緩沖層性能指標與設計參數，其中，性能指標為彈性模量，設計參數為厚度和最大壓縮變形量，與現有技術相比，本發明的有益效果是：本方法旨在提出了以避免隧道快速施工過程二次襯砌早期開裂為控制目標的緩沖層設計方法，賦予了緩沖層在快速施工中的功能，給出了緩沖層設計的計算方法。

技術領域

本發明涉及隧道施工的技術領域，具體涉及一種隧道快速施工的緩沖層設計方法。

背景技術

在山嶺隧道工程建設中，隧道工程設計與施工一般采用新奧法施工理念，即充分利用圍巖自承載能力，在初期支護變形達到基本穩定時，施工隧道二次襯砌結構，而在某些特殊環境下，如高地應力、軟巖(含膨脹巖)、黃土隧道及隧道工期苛刻時，要求隧道二次襯砌在初期支護完成后盡早施作，以增強隧道支護強度或快速施工的目的，但是，由于隧道二次襯砌厚度大、養護時間較長，其混凝土需要經過一段時長才能達到設計強度，因此，在這種特殊施工情況下，容易造成隧道二次襯砌混凝土早期開裂，危及隧道結構安全，不能有效實現快速施工的目標，這是隧道工程施工領域的難點和重點內容。

目前，為避免襯砌開裂等病害，多采用支護結構在快速施工中，鮮有將緩沖層應用的實例，緩沖層是一種應用于軟巖大變形隧道的結構形式，通過自身壓縮變形為襯砌提供變形空間，應用在快速施工中則需要根據其變形量進行詳細的計算及設計，以滿足施工要求。

因此，鑒于目前存在的問題，開發一種隧道快速施工的緩沖層設計方法不僅具有迫切的研究價值，也具有良好的經濟效益和工程應用潛力，這正是本發明得以完成的動力所在和基礎。

發明內容

為了克服上述所指出的現有技術的缺陷，本發明人對此進行了深入研究，在付出了大量創造性勞動后，從而完成了本發明。

具體而言，本發明所要解決的技術問題是：提供一種隧道快速施工的緩沖層設計方法，以解決現有的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種隧道快速施工的緩沖層設計方法，包括如下步驟：

(1)確立隧道快速施工的控制目標；

(2)根據控制目標確定所需的計算參數；

(3)選擇隧道緩沖層壓縮與荷載傳遞模式；

(4)根據隧道緩沖層壓縮與荷載傳遞模式計算并確定緩沖層性能指標與設計參數，其中，性能指標為彈性模量，設計參數為厚度和最大壓縮變形量。

在本發明中，作為一種改進，所述隧道快速施工的控制目標包括：

(1)隧道初期支護在隧道二次襯砌施作后至隧道二次襯砌結構承載性能達到設計值前的變形量不大于隧道緩沖層壓縮最大變形量HD_max；

(2)隧道二次襯砌結構承載性能達到設計值前，二次襯砌承擔的荷載不得大于承載函數值。

在本發明中，作為一種改進，所述步驟(2)中的計算參數包括：

(1)確定隧道初期支護圍巖變形時程曲線函數，其中，隧道圍巖變形時程函數為SD(t)，圍巖變形最大值為SD_max，圍巖變形達到最大值時的時長為T₁；

(2)確定隧道二次襯砌結構承載性能時程曲線函數，其中，隧道二次襯砌結構承載性能時程函數為CS(t)，設計值為CS_max，達到設計值時時長為T₂；