[发明专利]一种双层导洞的上导洞预拱度施工方法

说明书

本发明提供一种双层导洞的上导洞预拱度施工方法，属于隧道施工技术领域。该方法首先在上下导洞所处区域进行地质钻孔勘探，确定各土层的力学参数，基于注浆压力试验确定各土层注浆后土体弹性模量相对注浆前土体弹性模量比例系数的变化曲线，然后，利用数值模拟的方法确定下导洞开挖引起的上导洞拱顶沉降值，以此作为上导洞的预拱度进行施工；在下导洞分段开挖时，基于土体弹性模量比例系数的变化曲线实现下导洞注浆土体参数的实时优化，从而使由于下导洞开挖引起的上导洞拱顶沉降至顶板平直。该方法有效避免了施工误差。

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，特别是指一种双层导洞的上导洞预拱度施工方法。

背景技术

目前，PBA工法在地铁隧道建设中广泛应用，PBA工法(洞桩法)的设计理念注重以较小的环境扰动代价尽快完成主要结构框架受力构件，其工法设计理念构思巧妙、工序转换严谨，实现方法灵活，施工安全性高，是当下国内外较为先进的暗挖施工方法。张海明在《地下空间与工程学报》2017，(13):469-476中的《地铁车站PBA法导洞施工诱发地表沉降规律研究》，公开了PBA工法中先上后下的导洞开挖顺序可有效减小地表沉降，纪文杰在《安徽理工大学学报》2020，(40):21-26中的《PBA工法横通道及导洞施工对地表沉降的影响》，公开了先开挖上层横通道相较先开挖下层横通道所引起的地表沉降量大幅降低。任建喜在《铁道工程学报》2018，(9):88-92中的《PBA法地铁车站施工诱发地表变形规律研究》，公开了PBA工法的6导洞形式采用“先上后下”的开挖工序可有效减少由于群洞效应而引起的地表沉降。综上所述，PBA工法中先上后下的导洞开挖顺序可有效控制地表沉降，但其存在着由于下导洞开挖而引发上导洞沉降的问题。

针对这一问题，本发明提供了一种双层导洞的上导洞预拱度施工方法，本方法的核心是在上导洞的开挖过程中对上导洞设置一定高度的开挖预拱度，在进行下导洞的开挖时通过不断实时优化注浆参数的方式以使上导洞沉降至顶板平直，从而避免了由于上导洞沉降所造成的安全性问题。

发明内容

本发明针对当地铁隧道施工中采用“先上后下”的双层导洞开挖顺序时，难以较好地解决由于下导洞开挖所引起的上导洞拱顶沉降的问题，提供一种双层导洞的上导洞预拱度施工方法。

该方法包括步骤如下：

S1：在上下导洞所处区域进行地质钻孔勘探，提取土体钻芯，得到土样；

S2：测量土样力学参数，根据力学参数对土体进行分层，并对注浆设计范围内土样进行0.1、0.2、0.3、0.4、0.5MPa注浆压力实验，测量注浆结石体的力学参数，建立注浆结石体的弹性模量比例系数曲线K；

S3：根据设计注浆压力，由弹性模量比例系数曲线K确定注浆后土体的力学参数，将下导洞分为多个施工段，利用数值模拟方法计算下导洞施工完成后导致上导洞的拱顶沉降值；

S4：以S3中计算的各区段拱顶沉降值作为上导洞各区段开挖时的预拱度，并在上导洞拱顶中心线中点布置拱顶沉降监测点；

S5：下导洞按照S3中划分的施工段，分段进行注浆加固、开挖和支护施工并监测上导洞拱顶沉降值；

S6：一个施工段完成后，计算下导洞开挖引起的上导洞拱顶沉降监测值和S3中计算的上导洞拱顶沉降值的比值α,当前施工段注浆土体弹性模量的比例

ˉ

系数为k，计算下一施工段所需的弹性模量比例系数k＝αk,根据弹性模量比例系数曲线K确定下一施工段的注浆压力，以此循环，逐步向前施工，完成下导洞的施工。

其中，S1中在上下导洞所处区域进行地质钻孔勘探时钻孔深度至少应达到下导洞底板3米以下位置处。

S2中土体分层是根据土样的粘聚力、内摩擦角、弹性模量等力学参数进行分层；注浆结石体的力学参数包括粘聚力、内摩擦角、泊松比、弹性模量。