[发明专利]一种隧道快速施工的缓冲层设计方法

说明书

本发明涉及隧道施工的技术领域，具体涉及一种隧道快速施工的缓冲层设计方法，包括如下步骤：(1)确立隧道快速施工的控制目标；(2)根据控制目标确定所需的计算参数；(3)选择隧道缓冲层压缩与荷载传递模式；(4)根据隧道缓冲层压缩与荷载传递模式计算并确定缓冲层性能指标与设计参数，其中，性能指标为弹性模量，设计参数为厚度和最大压缩变形量，与现有技术相比，本发明的有益效果是：本方法旨在提出了以避免隧道快速施工过程二次衬砌早期开裂为控制目标的缓冲层设计方法，赋予了缓冲层在快速施工中的功能，给出了缓冲层设计的计算方法。

技术领域

本发明涉及隧道施工的技术领域，具体涉及一种隧道快速施工的缓冲层设计方法。

背景技术

在山岭隧道工程建设中，隧道工程设计与施工一般采用新奥法施工理念，即充分利用围岩自承载能力，在初期支护变形达到基本稳定时，施工隧道二次衬砌结构，而在某些特殊环境下，如高地应力、软岩(含膨胀岩)、黄土隧道及隧道工期苛刻时，要求隧道二次衬砌在初期支护完成后尽早施作，以增强隧道支护强度或快速施工的目的，但是，由于隧道二次衬砌厚度大、养护时间较长，其混凝土需要经过一段时长才能达到设计强度，因此，在这种特殊施工情况下，容易造成隧道二次衬砌混凝土早期开裂，危及隧道结构安全，不能有效实现快速施工的目标，这是隧道工程施工领域的难点和重点内容。

目前，为避免衬砌开裂等病害，多采用支护结构在快速施工中，鲜有将缓冲层应用的实例，缓冲层是一种应用于软岩大变形隧道的结构形式，通过自身压缩变形为衬砌提供变形空间，应用在快速施工中则需要根据其变形量进行详细的计算及设计，以满足施工要求。

因此，鉴于目前存在的问题，开发一种隧道快速施工的缓冲层设计方法不仅具有迫切的研究价值，也具有良好的经济效益和工程应用潜力，这正是本发明得以完成的动力所在和基础。

发明内容

为了克服上述所指出的现有技术的缺陷，本发明人对此进行了深入研究，在付出了大量创造性劳动后，从而完成了本发明。

具体而言，本发明所要解决的技术问题是：提供一种隧道快速施工的缓冲层设计方法，以解决现有的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种隧道快速施工的缓冲层设计方法，包括如下步骤：

(1)确立隧道快速施工的控制目标；

(2)根据控制目标确定所需的计算参数；

(3)选择隧道缓冲层压缩与荷载传递模式；

(4)根据隧道缓冲层压缩与荷载传递模式计算并确定缓冲层性能指标与设计参数，其中，性能指标为弹性模量，设计参数为厚度和最大压缩变形量。

在本发明中，作为一种改进，所述隧道快速施工的控制目标包括：

(1)隧道初期支护在隧道二次衬砌施作后至隧道二次衬砌结构承载性能达到设计值前的变形量不大于隧道缓冲层压缩最大变形量HD_max；

(2)隧道二次衬砌结构承载性能达到设计值前，二次衬砌承担的荷载不得大于承载函数值。

在本发明中，作为一种改进，所述步骤(2)中的计算参数包括：

(1)确定隧道初期支护围岩变形时程曲线函数，其中，隧道围岩变形时程函数为SD(t)，围岩变形最大值为SD_max，围岩变形达到最大值时的时长为T₁；

(2)确定隧道二次衬砌结构承载性能时程曲线函数，其中，隧道二次衬砌结构承载性能时程函数为CS(t)，设计值为CS_max，达到设计值时时长为T₂；