[发明专利]一种水下隧道暗挖施工注浆加固圈厚度的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水下隧道暗挖施工注浆加固圈厚度的设计方法。

背景技术

水下隧道采用矿山法进行施工时，为防止开挖面出现突水坍塌等工程事故，施工中通常采用超前注浆进行预加固，而后在注浆加固圈的保护下进行隧道开挖，以保证水下隧道的施工安全。然而，目前国内外对于水下隧道超前注浆加固参数的设计主要还是在经验的基础上按工程类比法进行，相关的公路和铁路隧道设计规范对水下隧道注浆加固圈厚度如何确定完全没有涉及。实际水下隧道工程设计中，注浆加固参数的确定往往根据设计工程师的个人经验进行判定，对于采用的注浆设计参数是否完全能够保证隧道安全施工的需要，或者确定的注浆参数是否过于保守，其安全系数有多大，包括设计工程师自己都无法确定。因此，一方面设计中为保证安全，设计工程师往往一味的加大注浆加固圈的厚度，以保证隧道的施工安全，从而增加了隧道的工程造价；另一方面，由于缺乏有效的分析和设计方法，无法根据隧道的地质条件进行针对性的设计，整座隧道往往采用完全相同的注浆加固设计参数，使得水下隧道在断层破碎带等地质薄弱位置又存在一定的施工风险。

总体来说，水下隧道注浆加固圈厚度的设计目前还停留在经验的基础上，无法满足我国水下隧道建设快速发展的需要。

因此，研制一种新型的定量化的水下隧道注浆加固圈厚度的设计方法已为急需。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种水下隧道暗挖施工注浆加固圈厚度的设计方法，采用该水下隧道暗挖施工注浆加固圈厚度的设计方法得到的加固圈厚度更能满足现场工程施工要求，从而一方面可保证隧道的施工安全，另一方面也可降低工程造价。

发明的技术解决方案如下：

一种水下隧道暗挖施工注浆加固圈厚度的设计方法，包括以下步骤：

步骤1：选取一组加固圈厚度参数，计算不同加固圈厚度条件下隧道施工工作面的稳定系数；

步骤2：基于不同加固圈厚度以及对应的稳定系数，根据最小二乘法，获得加固圈厚度-稳定系数回归曲线；

步骤3：根据该加固圈厚度-稳定系数回归曲线，即可得到某一设计的稳定系数条件下隧道所需的加固圈厚度。

在步骤1，某一加固圈厚度对应的稳定系数采用以下方法计算：

（1）计算围岩压力q；

①H≤等效荷载高度h_q时，

q=γ·H；

式中：γ为隧道上覆围岩重度；H为隧道埋深，指隧道拱顶至地面的距离；

②等效荷载高度h_q＜H＜深、浅埋隧道分界深度H_p时，

q=γH(1-H2Bλtgθ),]]>

λ=tgβ-tgφtgβ[1+tgβ(tgφ-tgθ)+tgφtgθ];]]>

式中：λ为侧压力系数；β为破裂面与水平面的夹角；φ为似摩擦角，θ为摩阻角。

③H)≥深、浅埋隧道分界深度H_p时，

q=γ·h_q；

（2）采用以下公式计算作用于注浆加固圈外的静水压力：