[发明专利]一种软土地区长距离上下重叠盾构隧道系统性设计方法

权利要求书

1.一种软土地区长距离上下重叠盾构隧道系统性设计方法，其特征在于：包括以下步骤：

(ⅰ)确定重叠隧道施工顺序

根据后建隧道对先建隧道的影响分析，本发明中重叠隧道施工顺序为先下后上；

(ⅱ)确定上下洞最优竖向净距D₀及最小竖向净距D_min

基于步骤(ⅰ)确定的施工顺序，研究后建隧道施工导致先建隧道的竖向位移随上下洞竖向净距变化关系，采用幂函数进行曲线拟合，通过曲线拟合获取拐点处的净距值D₀确定最优竖向净距，通过上洞施工期间下洞附加变形控制值δ对应的净距确定最小竖向净距D_min：y＝a(x+b)^-c+d，x≥0

其中：

y为先建隧道竖向位移

x为上下洞垂直净距

a、b、c、d为拟合系数

取y’＝-1时，x(y’＝-1)作为最优竖向净距D₀，当D＜D₀时，竖向净距的减小引起下洞竖向位移的几何级数增长，安全经济技术效益大幅下降，因此取该值作为最优竖向净距。

取y＝δ时，x(y＝δ)作为最小竖向净距D_min，当D＜D_min时，先建隧道位于后建隧道的主要影响区，下洞隧道竖向位移超过附加变形控制值δ，因此取该值作为最小竖向净距；

(ⅲ)获取后建隧道对先建隧道及周边地层影响规律

基于步骤(ⅰ)确定的施工顺序，研究获取后建隧道施工期间，先建隧道受力、位移、变形规律，以及夹层土体受力变化规律；

(ⅳ)制定不同净距条件下隧道自身风险设计方案

根据步骤(ⅲ)影响规律研究结论，针对上下洞竖向净距D≤D_min、D_min＜D≤D₀、D＞D₀三类工况，分别制定设计方案：

当D≤D_min时，应调整设计，若设计调整困难，采用管片结构加强、地层全加固、下洞临时内支撑及下洞应急压重的组合方案；

当D_min＜D≤D₀时，采用管片结构加强、地层局部加固、下洞临时内支撑及下洞应急压重的组合方案；

当D＞D₀时，采用管片结构加强、下洞应急注浆的组合方案。

2.根据权利要求1所述的一种软土地区长距离上下重叠盾构隧道系统性设计方法，其特征在于：所述步骤(ⅰ)、(ⅱ)、(ⅲ)基于数值模拟分析。

3.根据权利要求1所述的一种软土地区长距离上下重叠盾构隧道系统性设计方法，其特征在于：所述步骤(ⅰ)中，重叠隧道与平行隧道最大差异在于后建隧道对先建隧道的影响，以影响的趋势、极值和可控性作为施工顺序选取的主要依据。

4.根据权利要求1所述的一种软土地区长距离上下重叠盾构隧道系统性设计方法，其特征在于：所述步骤(ⅱ)中，下洞附加变形控制值δ应根据下洞控制保护要求确定，当无特殊要求时，下洞附加变形控制值δ取10mm。

5.根据权利要求1所述的一种软土地区长距离上下重叠盾构隧道系统性设计方法，其特征在于：所述步骤(ⅲ)中，上洞施工对下洞隧道及夹层土体的影响，总体表现为“先压后卸”的趋势，竖向净距越小趋势显著。

6.根据权利要求1所述的一种软土地区长距离上下重叠盾构隧道系统性设计方法，其特征在于：所述步骤(ⅳ)中，管片结构加强包括管片结构自身加强、环纵向连接螺栓加强、接缝防水加强。

7.根据权利要求1所述的一种软土地区长距离上下重叠盾构隧道系统性设计方法，其特征在于：所述步骤(ⅳ)中，地层全加固采用地面加固方式，加固范围为上下洞隧道及夹层土体上、下、左、右各3m的矩形范围，

8.根据权利要求1所述的一种软土地区长距离上下重叠盾构隧道系统性设计方法，其特征在于：所述步骤(ⅳ)中，地层局部加固采用洞内二次深孔加强注浆加固方式，加固深度为3m。