[发明专利]隧道及地下工程自稳修建法

权利要求书

1.一种隧道及地下工程自稳修建法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤a、计算围岩压力；

步骤b、根据围岩压力进行围岩稳定分析；

步骤c、地下工程挖掘和衬砌：

c1、开挖两侧导坑Ⅰ，对称修建优化复合拱墙；

c2、开挖环形导坑Ⅱ，架设活动钢拱架、修建拱部衬砌或者超浅埋筒壳平顶；

c3、开挖中间土方Ⅲ，修建地坪或预制反拱；

步骤d、按照步骤a、步骤b和步骤c的施工方法，依次向前完成对地下工程的其他各段的施工；

步骤a中围岩压力计算过程为，

深浅埋分界深度，

式中下沉土柱长L，为口部至掌子面长度即施工进深，当施工完成后，L为洞室全长；如为贯通隧道，则掌子面围岩消失，则认为下沉土柱为无限长，按平面问题处理；

下沉土柱半宽α为毛洞半宽(m)；y为洞室计算高度(m)；为地层内摩擦角；

故下沉土柱宽：

n'＝2n/(1+2n)……n’，n’为进深影响系数；式中n为下沉土柱长宽比，n＝L/2α1；

γ为围岩重度；c为粘聚力；ξ为侧压力系数；为地层内摩擦角；

浅埋洞室垂直地压

式中：H为覆盖层厚度m，其余同前；

深埋洞室的垂直地压

深浅埋洞室侧压力e侧＝α1*ξ/(α1-α)；

式中：侧压力系数ξ＝μ/(1-μ)；

α1为下沉土柱半宽；

α为毛洞半宽；y为洞室计算高度；为地层内摩擦角；

深浅埋洞室底压力σ底＝e侧*ξ。

2.根据权利要求1所述的一种隧道及地下工程自稳修建法，其特征在于：步骤b中，当所述q_浅和q_深计算荷载小于或等于0时，可以自稳施工；

当式q_浅和q_深计算荷载大于0时，应根据此荷载、洞室尺寸、拱形及承载体物理力学参数，进行承载拱的安全校核，根据其计算安全系数初步判断围岩稳定时间；然后，将有效衬砌时间控制缩短数倍，保证自稳施工安全进行。

3.根据权利要求1所述的一种隧道及地下工程自稳修建法，其特征在于：步骤c1中，所述复合拱墙包括条形基础、拱墙多功能预制拱片、外墙防水混凝土、拱脚现浇防水混凝土；所述条形基础设置在隧道的内壁下侧，所述外墙防水混凝土涂抹在隧道的内壁上，所述拱墙多功能预制拱片设置在外墙防水混凝土上，所述拱脚现浇防水混凝土浇筑在拱墙多功能预制拱片的上侧。

4.根据权利要求3所述的一种隧道及地下工程自稳修建法，其特征在于：步骤c2中，所述拱部衬砌包括拱部多功能预制拱片、拱部防水自密实混凝土；所述拱部防水自密实混凝土浇筑在环形导坑Ⅱ的内壁，所述拱部多功能预制拱片设置在拱部防水自密实混凝土的下侧，所述拱部多功能预制拱片设有所述活动钢拱架。

5.根据权利要求4所述的一种隧道及地下工程自稳修建法，其特征在于：步骤c2中，对超浅埋不能成拱的洞室采用筒壳平顶盖挖法最为安全、快速、节约，当地面存在植被、道路、建筑、构筑物，不能进行盖挖，需要采用暗挖时，则用筒壳平顶结构，土方挖到筒壳平顶下缘，立即安装固定槽形钢梁，并在其上铺设挡土板，然后抽出要开挖部分的挡土板后进行挖土、每次安装一块多功能预制拱片和拉紧4根钢筋，构成菱形钢筋网，并浇注拱部防水自密实混凝土，在20～30分钟内完成；完成后槽钢梁不再拆除，作为筒壳平顶受弯加强构件。

6.根据权利要求5所述的一种隧道及地下工程自稳修建法，其特征在于：步骤c3中，中间土方开挖后，开挖长度小于等于自稳长度。