[发明专利]基于掘进安全的越江海盾构隧道合理覆土设定方法

说明书

本发明实施例提供了一种基于掘进安全的越江海盾构隧道合理覆土设定方法。包括：获取隧道设计与施工参数，确定隧道上覆地层与水层的物理力学参数；计算不同覆土厚度下保证盾构掘进安全的泥水支护压力上限值；计算不同覆土厚度下保证盾构掘进安全的泥水支护压力下限值；计算不同覆土厚度下保证掘进安全的盾构泥水支护压力允许差值；确定掘进过程中盾构泥水支护压力最大波动范围；令盾构泥水支护压力最大波动范围等于一定覆土厚度下的盾构泥水支护压力允许差值，得出最小覆土厚度，并考虑安全系数得到合理覆土厚度。本发明保证了越江海盾构隧道覆土厚度的合理性，防止了越江海盾构隧道掘进面的劈裂与失稳破坏。

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，尤其涉及一种基于掘进安全的越江海盾构隧道合理覆土设定方法。

背景技术

随着沿江沿海城市交通的发展，为缓解城市交通压力，修建大断面过江越海隧道成为一种趋势。过江越海软土隧道往往采用泥水平衡盾构进行施工。由于受到线路线形、地层条件和工程造价的制约，一般要求覆土厚度尽可能薄，称之为小覆土区间。盾构隧道在小覆土区间施工过程中，盾构掘进面临着水压较高、地层软硬交互、水下地形地貌多变以及盾构直径较大等诸多方面的挑战，若掘进面发生主动失稳破坏或泥水劈裂破坏，会导致江水倒灌、隧道坍塌等事故，因此必须设定合理的覆土厚度规避盾构掘进中的高风险事故。

现有技术中，特殊小覆土区间一般采用加固或加大覆土厚度等措施，受特殊条件制约时也采用把盾构始发和到达竖井加深等措施，增大了工程造价和施工难度。

因此，有必要设计一种基于盾构掘进安全的合理覆土设定方法，使盾构隧道施工更加安全、线性更加优越、成本更加经济。

发明内容

本发明的实施例提供了一种基于掘进安全的越江海盾构隧道合理覆土设定方法，以解决上述背景技术中的问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

本发明的实施例提供的一种基于掘进安全的越江海盾构隧道合理覆土设定方法，其特征在于，该方法包括：

获取越江海盾构隧道设计与施工参数，确定隧道上覆地层与上覆水层的物理力学参数；

计算出不同覆土厚度下保证盾构掘进安全的泥水支护压力上限值P_U(z)；

计算出不同覆土厚度下保证盾构掘进安全的泥水支护压力下限值P_L(z)；

计算出不同覆土厚度下保证掘进安全的盾构泥水支护压力允许差值P_d(z)；

根据所采用的盾构机泥水压力控制精度与施工过程中的泥水压力控制范围，确定掘进过程中盾构泥水支护压力最大波动范围P_v；

令所述盾构泥水支护压力最大波动范围P_v等于一定覆土厚度下的所述盾构泥水支护压力允许差值P_d(z)，得出最小覆土厚度z_min，将所述最小覆土厚度z_min乘以安全系数K_s得出满足掘进安全的越江海盾构隧道合理覆土厚度z_r。

优选地，所述的获取越江海盾构隧道设计与施工参数，确定隧道上覆地层与上覆水层的物理力学参数，包括：

根据越江海盾构隧道设计与施工方案，确定盾构的直径D，以及水面到隧道覆土顶面的距离h_w；

在隧道沿线获取隧道上覆地层土样，对土样进行重度试验、内摩擦角和粘聚力试验，确定施工现场内土的重度γ、有效重度γ’，内摩擦角和粘聚力c；

取施工区域内的江、海水测得江、海水的重度γ_w；