本發(fā)明屬于鐵路工程建設(shè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種昔格達(dá)組地層軟弱圍巖隧道初期支護(hù)下沉和仰拱封閉距離的預(yù)判方法，以提高隧道施工的安全性。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的大環(huán)境下，伴隨著西部開(kāi)發(fā)力度逐漸加大，鐵路交通建設(shè)必將先行。我國(guó)鐵路隧道將穿越艱險(xiǎn)地質(zhì)復(fù)雜山區(qū)，當(dāng)隧道穿越昔格達(dá)組地層等軟弱圍巖時(shí)，施工過(guò)程中初期支護(hù)下沉變形較大，當(dāng)初期支護(hù)仰拱(鋼架+噴混凝土)封閉，即初期支護(hù)閉合成環(huán)后變形才能穩(wěn)定。我國(guó)規(guī)范中要求軟弱圍巖隧道施工中，初期支護(hù)仰拱封閉位置距離掌子面不得大于35m，因此隧道施工中要及時(shí)的封閉初期支護(hù)。及時(shí)封閉仰拱能有效的控制初期支護(hù)的下沉，近年來(lái)初期支護(hù)的下沉與仰拱封閉時(shí)機(jī)的關(guān)系研究越來(lái)越受到相關(guān)學(xué)者、設(shè)計(jì)及施工人員的重視。昔格達(dá)組具有遇水軟化易變形，結(jié)構(gòu)破壞而喪失強(qiáng)度的特點(diǎn)，如果初期支護(hù)剛度不足，易造成初期支護(hù)產(chǎn)生較大位移而侵限，造成處理措施費(fèi)用增加，影響工期等不良后果。

目前，對(duì)軟巖隧道初期支護(hù)大變形的處理措施、被動(dòng)監(jiān)控量測(cè)較多，欠缺對(duì)軟弱圍巖隧道初期支護(hù)下沉量主動(dòng)預(yù)測(cè)方法的研究，也沒(méi)有預(yù)測(cè)初期支護(hù)沉降的方法。這對(duì)軟弱圍巖地層初期支護(hù)的設(shè)計(jì)與加固帶來(lái)了較大困難，經(jīng)常發(fā)生由于初期支護(hù)下沉量過(guò)大，導(dǎo)致須對(duì)其進(jìn)行侵限拆換的麻煩，必將對(duì)軟弱圍巖隧道施工的可靠性和安全性產(chǎn)生重大影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種隧道初期支護(hù)下沉和仰拱封閉距離的預(yù)判方法，以較準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)初期支護(hù)的沉降量，為初期支護(hù)預(yù)留變形量設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)，確保隧道安全通過(guò)昔格達(dá)組地層等軟弱圍巖地段。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的采取的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明一種隧道初期支護(hù)下沉和仰拱封閉距離的預(yù)判方法，包括如下步驟：

1、獲取隧道建設(shè)參數(shù)，包括隧道跨度b；

2、在初期支護(hù)頂部布置位移測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)初期支護(hù)下沉量u；

3、記錄仰拱距離掌子面的距離x。

4、通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，擬合初期支護(hù)下沉量與仰拱封閉距離的關(guān)系式為：

u＝ae^(x/2b)+b

式中：a，b為擬合系數(shù)，e為自然常數(shù)。

本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明通過(guò)仰拱封閉與隧道掌子面的距離，預(yù)判初期支護(hù)下沉量的方法，可以較準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)初期支護(hù)的沉降量，為初期支護(hù)預(yù)留變形量設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)，加強(qiáng)了隧道通過(guò)昔格達(dá)組地層等軟弱圍巖的安全可靠性，最大可能地實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)、合理、安全、高效、減少損失。

附圖說(shuō)明

本說(shuō)明包括如下兩幅圖：

圖1是初期支護(hù)位移隨時(shí)間變化監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)圖

圖2初期支護(hù)位移與仰拱封閉距離擬合曲線

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體的描述。

本發(fā)明一種隧道初期支護(hù)下沉和仰拱封閉距離的預(yù)判方法，包括如下步驟：

1、獲取隧道建設(shè)參數(shù)，包括隧道跨度b；

2、在初期支護(hù)頂部布置位移測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)初期支護(hù)下沉量u；

3、記錄仰拱距離掌子面的距離x。

4、通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，擬合初期支護(hù)下沉量與仰拱封閉距離的關(guān)系式為：

u＝ae^(x/2b)+b

式中：a，b為擬合系數(shù)，e為自然常數(shù)(約為2.718)

施工過(guò)程中，隧道在施工初期由于針對(duì)某一種軟弱地層，究竟需要對(duì)初期支護(hù)預(yù)留多少沉降量并不確定，故往往先預(yù)留較大的量值，以免發(fā)生侵限病害。然后通過(guò)大量實(shí)測(cè)沉降數(shù)據(jù)與仰拱封閉距離關(guān)系，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，可以得到a,b擬合系數(shù)值。在后續(xù)施工中可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)仰拱封閉距離直接計(jì)算出下沉量值，使施工控制變被動(dòng)為主動(dòng)。

以一在建時(shí)速160km/h的雙線隧道為例，該隧道設(shè)計(jì)參數(shù)為：采用直線段標(biāo)準(zhǔn)斷面，無(wú)加寬，隧道跨度12.96m。

如圖1，在施工期間布置初期支護(hù)拱頂位移沉降測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)初期支護(hù)下沉量u(mm)，仰拱封閉距離為30m時(shí)，初支沉降量為18.08mm。

如圖2，記錄仰拱距離掌子面的距離x(m)，與初期支護(hù)下沉量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

根據(jù)掌子面距離x與初期支護(hù)下沉量的對(duì)應(yīng)關(guān)系可得擬合系數(shù)a、b，由此得出，通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，擬合初期支護(hù)下沉量與仰拱封閉距離的關(guān)系為：u＝28.8e^(x/2b)-29.4。

以上所述只是用圖解說(shuō)明本發(fā)明隧道初期支護(hù)下沉和仰拱封閉距離的預(yù)判方法的一些原理，并非是要將本發(fā)明局限在所示和所述的具體結(jié)構(gòu)和適用范圍內(nèi)，故凡是所有可能被利用的相應(yīng)修改以及等同物，均屬于本發(fā)明所申請(qǐng)的專利范圍。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
隧道初期支護(hù)下沉和仰拱封閉距離的預(yù)判方法，以較準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)初期支護(hù)的沉降量，為初期支護(hù)預(yù)留變形量設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)，確保隧道安全通過(guò)昔格達(dá)組地層等軟弱圍巖地段。包括如下步驟：獲取隧道建設(shè)參數(shù)，包括隧道跨度B；在初期支護(hù)頂部布置位移測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)初期支護(hù)下沉量u；記錄仰拱距離掌子面的距離x；通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，擬合初期支護(hù)下沉量與仰拱封閉距離的關(guān)系式為：u＝ae(x/2B)+b。

技術(shù)研發(fā)人員：楊建民;王志杰;張涵;余大龍;舒東利;李煜川;王磊;岳磊;楊波;周志民
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.14
技術(shù)公布日：2017.10.20