[发明专利]一种基于二次衬砌后浇筑的多孔空间小净距隧道设计方法

说明书

本发明涉及隧道工程技术领域，为一种基于二次衬砌后浇筑的多孔空间小净距隧道设计方法，包括第一步，按功能要求拟定各孔隧道结构断面的初步方案；第二步，明确设计目标并制定各孔隧道开挖与支护的原则；第三步，根据各孔的相对位置关系拟定不同的开挖顺序组合，依据隧道的相对位置关系，按照先下层后上层的施工顺序；第四步，采用总安全系数法对任一开挖顺序组合下各孔隧道支护参数进行设计；第五步，对不同开挖顺序组合下的支护参数进行经济性、可实施性对比与优选，得到开挖顺序与各孔隧道支护参数的最优解。该方案主要解决了多孔空间小净距隧道的施工顺序问题及支护参数量化设计问题。具有经济、安全、高效的特点。

技术领域

本发明涉及隧道工程技术领域，具体涉及一种基于二次衬砌后浇筑的多孔空间小净距隧道设计方法。

背景技术

多孔空间小净距隧道为满足集约化用地和交通量增长需求，在同一场地密集修建2孔及以上、并行或叠(错)层的小净距隧道，隧道之间由于净距较小，空间交互关系复杂，支护结构承受的荷载随着隧道修建过程中相互扰动而变化，因此多孔空间小净距隧道的量化设计属于当今工程界的一大难题。

目前《铁路隧道设计规范》(TB10003-2016)和《公路隧道设计规范第一册土建工程》(JTG 3370.1-2018)等各行业设计规范均没有给出相关的荷载取值、支护参数计算方法。多孔空间小净距隧道的设计和分析主要依靠工程类比结合数值分析等方法，工程类比法本身无法对隧道的支护参数的安全性进行量化评价和设计，常规的数值分析方法可以模拟各孔隧道的施工过程，但仍存在以下三个方面的问题：(1)有限元分析对隧道的开挖与支护的模拟一般借助应力释放手段，其应力释放率的取值无法量化；(2)采用连续性介质模拟围岩将无法体现锚杆的支护效果；(3)数值分析常用的塑性区分布或者塑性区位置作为隧道开挖稳定性的判别标准，其本身无法精确反映出真实的破坏状态。

综上，既有的设计方法和理论无法对多孔空间小净距隧道的施工顺序与支护参数进行量化设计和分析。

发明内容

本发明提供了一种基于二次衬砌后浇筑的多孔空间小净距隧道设计方法，解决了以上所述的既有的设计方法和理论无法对多孔空间小净距隧道的施工顺序与支护参数进行量化设计和分析的技术问题。

本发明为解决上述技术问题提供了一种基于二次衬砌后浇筑的多孔空间小净距隧道设计方法，包括：

第一步，按功能要求拟定各孔隧道结构断面的初步方案；

第二步，明确设计目标并制定各孔隧道开挖与支护的原则；

第三步，拟定多孔空间小净距隧道的开挖顺序组合，依据隧道的相对位置关系，按照先下层后上层的施工顺序；

第四步，采用总安全系数法对任一开挖顺序组合下各孔隧道支护参数进行设计，包括：

S41，计算在任一开挖顺序组合下各孔隧道在各开挖阶段的设计支护力；

S42，计算在任一开挖顺序组合下各孔隧道的初期支护参数；

S43：计算在任一开挖顺序组合下各孔隧道的二次衬砌参数；

S44：重复步骤S41～S43，计算对其他开挖顺序组合下各孔隧道支护参数，以及对应的最终安全系数；

第五步，对不同开挖顺序组合下的支护参数进行经济性、可实施性对比与优选，得到开挖顺序与各孔隧道支护参数的最优解。

可选的，各所述孔隧道支护参数设计包括初期支护参数和二次衬砌支护参数，所述开挖顺序为确定二次衬砌在全部隧道洞通后统一施作的原则；

初期支护参数包含锚杆的规格、长度和间距，喷射混凝土的强度和厚度，钢架的类型和间距；

二次衬砌的支护参数包含二次衬砌混凝土强度、厚度与配筋参数。