[發明專利]一種V級圍巖隧道施工初支變形分級預警確定方法

在審

• 申請號: 202111391736.2
• 申請日: 2021-11-19
• 公開（公告）號: CN114330045A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 官黎明;陳鵬高;張帥;危皓;周敏;薛江龍;劉世林;劉齊;薛斌;蘇鑫;楊茂杰;黃明利;黃猛
• 申請（專利權）人: 中交一公局橋隧工程有限公司;中交一公局集團有限公司;北京交通大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/13;E21F17/18;G06F119/14
• 代理公司: 北京壹川鳴知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11765
• 代理人: 孫麗朋

本發明公開了一種V級圍巖隧道施工初支變形分級預警確定方法，包括隧道二次襯砌厚度驗算，首先確定隧道二襯設計厚度折減比例，再確定二襯截面安全系數，并進行二襯截面驗算；隧道初支變形分級預警，確定二襯最小安全厚度后，此時對應的襯砌原設計厚度的折減厚度即是隧道初支侵限的最大允許值，建立起基于二襯設計厚度的初支變形分級預警方法，從而降低隧道初支變形侵限的可能性。本發明的有益效果是：此V級圍巖隧道施工初支變形分級預警確定方法，從保護二襯最小厚度出發，通過驗算初支可以侵限的最大值，降低因初支侵限而造成的初支返工的成本投入。

技術領域

本發明涉及一種V級圍巖隧道施工預警確定方法，具體為一種V級圍巖隧道施工初支變形分級預警確定方法，屬于山嶺隧道技術領域。

背景技術

公路隧道由于地質情況復雜多變，在施工中容易遇到淺埋段，滑坡斷層、土體朔性變形等圍巖自穩能力較差的情況，造成塌方、初支噴射混凝土開裂，鋼拱架變形和下沉，導致二村厚度不夠，換拱處理，工期延誤等多方面的問題，嚴重影響到隧道的安全性和經濟性.因此，加強初期支護，預防支護變形對隆道施工十分重要。

現有的針對現有軟巖隧道初支變形預警值以預留變形量為參考標準，通過隧道開挖后初支變形量與預留變形量的占比來確定預警值，但現有的軟巖隧道初支變形預警值以預留變形量為準，并未考慮二襯的最小安全厚度，進而無法驗算初支可以侵限的最大值，增大了因初支侵限而造成的初支返工的成本投入。

發明內容

本發明的目的就在于為了解決問題而提供一種V級圍巖隧道施工初支變形分級預警確定方法。

本發明通過以下技術方案來實現上述目的：一種V級圍巖隧道施工初支變形分級預警確定方法，包括以下步驟

步驟一、隧道二次襯砌厚度驗算，首先確定隧道二襯設計厚度折減比例，再確定二襯截面安全系數，并進行二襯截面驗算；

步驟二、隧道初支變形分級預警，確定二襯最小安全厚度后，此時對應的襯砌原設計厚度的折減厚度即是隧道初支侵限的最大允許值，建立起基于二襯設計厚度的初支變形分級預警方法，從而降低隧道初支變形侵限的可能性。

作為本發明再進一步的方案：所述步驟一中，對于隧道二襯的設計厚度，通過選取不同比例二襯原設計厚度，分別進行驗算，為確定二襯最小安全厚度奠定基礎。

作為本發明再進一步的方案：所述步驟一中，二襯截面安全系數的確定，具體包括：

根據《公路隧道施工技術規范》規定，可以根據材料的極限強度計算出偏心受壓構件的極限承載力Nu，然后與實際內力比較，得出截面的抗壓(抗拉)強度安全系數K，即：

K＝Nu/N≥[K]

當軸向力偏心距e＝M/N≤0.2h時，由材料抗壓強度控制。此時：

式中：Ra混凝土的極限抗壓強度；為構件縱向彎曲系數；α為軸向力的偏心影響系數；b為襯砌截面寬度；h為襯砌截面厚度。

當軸向偏心距e₀＝M/N≥0.2時，由材料的抗拉強度控制。此時：

式中：R_t為混凝土的極限抗拉強度。

作為本發明再進一步的方案：所述步驟一中，對二襯截面進行驗算時，采用數值計算方法，對原設計厚度折減后的隧道二襯進行位移驗算與受力驗算，從而確定隧道二襯最小安全厚度。

作為本發明再進一步的方案：所述步驟二中，具體包括：

①當初支變形不大于隧道預留變形量時，此時可以將初支變形預警級別定為I級，在該預警級別下，隧道開挖施工可以按照既定方案正常進行，不需要采取特別處置應對措施；