[发明专利]一种V级围岩隧道施工初支变形分级预警确定方法

说明书

本发明公开了一种V级围岩隧道施工初支变形分级预警确定方法，包括隧道二次衬砌厚度验算，首先确定隧道二衬设计厚度折减比例，再确定二衬截面安全系数，并进行二衬截面验算；隧道初支变形分级预警，确定二衬最小安全厚度后，此时对应的衬砌原设计厚度的折减厚度即是隧道初支侵限的最大允许值，建立起基于二衬设计厚度的初支变形分级预警方法，从而降低隧道初支变形侵限的可能性。本发明的有益效果是：此V级围岩隧道施工初支变形分级预警确定方法，从保护二衬最小厚度出发，通过验算初支可以侵限的最大值，降低因初支侵限而造成的初支返工的成本投入。

技术领域

本发明涉及一种V级围岩隧道施工预警确定方法，具体为一种V级围岩隧道施工初支变形分级预警确定方法，属于山岭隧道技术领域。

背景技术

公路隧道由于地质情况复杂多变，在施工中容易遇到浅埋段，滑坡断层、土体朔性变形等围岩自稳能力较差的情况，造成塌方、初支喷射混凝土开裂，钢拱架变形和下沉，导致二村厚度不够，换拱处理，工期延误等多方面的问题，严重影响到隧道的安全性和经济性.因此，加强初期支护，预防支护变形对隆道施工十分重要。

现有的针对现有软岩隧道初支变形预警值以预留变形量为参考标准，通过隧道开挖后初支变形量与预留变形量的占比来确定预警值，但现有的软岩隧道初支变形预警值以预留变形量为准，并未考虑二衬的最小安全厚度，进而无法验算初支可以侵限的最大值，增大了因初支侵限而造成的初支返工的成本投入。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决问题而提供一种V级围岩隧道施工初支变形分级预警确定方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种V级围岩隧道施工初支变形分级预警确定方法，包括以下步骤

步骤一、隧道二次衬砌厚度验算，首先确定隧道二衬设计厚度折减比例，再确定二衬截面安全系数，并进行二衬截面验算；

步骤二、隧道初支变形分级预警，确定二衬最小安全厚度后，此时对应的衬砌原设计厚度的折减厚度即是隧道初支侵限的最大允许值，建立起基于二衬设计厚度的初支变形分级预警方法，从而降低隧道初支变形侵限的可能性。

作为本发明再进一步的方案：所述步骤一中，对于隧道二衬的设计厚度，通过选取不同比例二衬原设计厚度，分别进行验算，为确定二衬最小安全厚度奠定基础。

作为本发明再进一步的方案：所述步骤一中，二衬截面安全系数的确定，具体包括：

根据《公路隧道施工技术规范》规定，可以根据材料的极限强度计算出偏心受压构件的极限承载力Nu，然后与实际内力比较，得出截面的抗压(抗拉)强度安全系数K，即：

K＝Nu/N≥[K]

当轴向力偏心距e＝M/N≤0.2h时，由材料抗压强度控制。此时：

式中：Ra混凝土的极限抗压强度；为构件纵向弯曲系数；α为轴向力的偏心影响系数；b为衬砌截面宽度；h为衬砌截面厚度。

当轴向偏心距e₀＝M/N≥0.2时，由材料的抗拉强度控制。此时：

式中：R_t为混凝土的极限抗拉强度。

作为本发明再进一步的方案：所述步骤一中，对二衬截面进行验算时，采用数值计算方法，对原设计厚度折减后的隧道二衬进行位移验算与受力验算，从而确定隧道二衬最小安全厚度。

作为本发明再进一步的方案：所述步骤二中，具体包括：

①当初支变形不大于隧道预留变形量时，此时可以将初支变形预警级别定为I级，在该预警级别下，隧道开挖施工可以按照既定方案正常进行，不需要采取特别处置应对措施；