以初期支護(hù)為主要承載結(jié)構(gòu)的復(fù)合式襯砌設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種以初期支護(hù)為主要承載結(jié)構(gòu)的復(fù)合式襯砌設(shè)計(jì)方法，包括初期支護(hù)的適用性判別、初期支護(hù)設(shè)計(jì)方法和二次襯砌設(shè)計(jì)方法；在地下水的pH值大于3、地下水中不含有硫酸鹽和水壓力小于0.2MPa的環(huán)境，采用初期支護(hù)作為復(fù)合式襯砌的主要承載結(jié)構(gòu)；初期支護(hù)為主要承載結(jié)構(gòu)的支護(hù)結(jié)構(gòu)可采用荷載—結(jié)構(gòu)計(jì)算模式，得出初期支護(hù)作為主要承載結(jié)構(gòu)的初期支護(hù)定量設(shè)計(jì)參數(shù)；二次襯砌僅僅作為安全儲(chǔ)備，承擔(dān)由于初期支護(hù)劣化和地震等偶然荷載，按結(jié)構(gòu)構(gòu)造和隧道運(yùn)營(yíng)環(huán)境要求確定參數(shù)。以初期支護(hù)作為主要承載結(jié)構(gòu)的隧道復(fù)合式襯砌設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮初期支護(hù)的作用，提高了隧道結(jié)構(gòu)質(zhì)量，加快了施工進(jìn)度。
【專利說明】
從初期支護(hù)為主要承載結(jié)構(gòu)的復(fù)合式襯棚設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種山嶺隧道的復(fù)合式襯擱技術(shù)，尤其設(shè)及一種W初期支護(hù)為主要承 載結(jié)構(gòu)的復(fù)合式襯擱設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 復(fù)合式襯擱已經(jīng)成為山嶺隧道的主要襯擱結(jié)構(gòu)類型，然而由于地下工程的復(fù)雜 性，到目前為止世界各國(guó)采用的復(fù)合式襯擱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法各不相同，我國(guó)不同行業(yè)規(guī)范的 要求也不相同。究竟初期支護(hù)在施工期間和運(yùn)營(yíng)期間究竟發(fā)揮多大作用，承擔(dān)多少荷載?通 過增加二次襯擱的厚度能提供多少安全儲(chǔ)備?運(yùn)些問題一直困擾著隧道設(shè)計(jì)者，使得設(shè)計(jì) 者難W在縱觀全局的基礎(chǔ)上確定出經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)方案。
[0003] 目前?？卺槍?duì)噴混凝±初期支護(hù)耐久性的研究還很少，我國(guó)鐵路有關(guān)規(guī)范也僅對(duì) 二次襯擱的耐久性提出了具體要求；
[0004] 目前初期支護(hù)的設(shè)計(jì)方法W工程類比為主，輔W地層一結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行計(jì)算。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種隧道結(jié)構(gòu)質(zhì)量高、施工進(jìn)度快的W初期支護(hù)為主要承載 結(jié)構(gòu)的復(fù)合式襯擱設(shè)計(jì)方法。
[0006] 本發(fā)明的目的是通過W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0007] 本發(fā)明的W初期支護(hù)為主要承載結(jié)構(gòu)的復(fù)合式襯擱設(shè)計(jì)方法，包括初期支護(hù)的適 用性判別、初期支護(hù)設(shè)計(jì)方法和二次襯擱設(shè)計(jì)方法；
[000引所述初期支護(hù)主要由錯(cuò)桿、噴射混凝±、鋼筋網(wǎng)及鋼架組成，所述初期支護(hù)的適用 性判別包括:在地下水的抑值大于3、地下水中不含有硫酸鹽和水壓力小于0.2M化的環(huán)境， 采用初期支護(hù)作為復(fù)合式襯擱的主要承載結(jié)構(gòu)；
[0009] 所述初期支護(hù)的設(shè)計(jì)方法包括:采用圍巖壓力拱的定義、圍巖壓力拱內(nèi)邊界值和 理論分析提出的塑性松動(dòng)壓力和形變壓力，初期支護(hù)為主要承載結(jié)構(gòu)的支護(hù)結(jié)構(gòu)采用荷 載一結(jié)構(gòu)計(jì)算模式，得出初期支護(hù)作為主要承載結(jié)構(gòu)的初期支護(hù)定量設(shè)計(jì)參數(shù)；
[0010] 所述二次襯擱設(shè)計(jì)方法包括:所述二次襯擱僅僅作為安全儲(chǔ)備，承擔(dān)由于初期支 護(hù)劣化和地震等偶然荷載，按結(jié)構(gòu)構(gòu)造和隧道運(yùn)營(yíng)環(huán)境要求確定參數(shù)。
[0011] 由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可W看出，本發(fā)明實(shí)施例提供的W初期支護(hù)為主要 承載結(jié)構(gòu)的復(fù)合式襯擱設(shè)計(jì)方法，W初期支護(hù)作為主要承載結(jié)構(gòu)的隧道復(fù)合式襯擱設(shè)計(jì)， 充分發(fā)揮初期支護(hù)的作用，提高了隧道結(jié)構(gòu)質(zhì)量，加快了施工進(jìn)度。
【附圖說明】
[0012] 圖1為本發(fā)明的m級(jí)圍巖復(fù)合式襯擱圖（新斷面）；
[0013] 圖2為本發(fā)明的IV級(jí)圍巖復(fù)合式襯擱圖（新斷面）；
[0014] 圖3為本發(fā)明的V級(jí)圍巖復(fù)合式襯擱圖（新斷面）；
[0015] 圖4為本發(fā)明的V級(jí)圍巖加強(qiáng)復(fù)合式襯擱圖（新斷面）；
[0016] 圖5為原設(shè)計(jì)的m級(jí)圍巖復(fù)合式襯擱圖；
[0017] 圖6為原設(shè)計(jì)的IV級(jí)圍巖復(fù)合式襯擱圖；
[0018] 圖7為原設(shè)計(jì)的V級(jí)圍巖復(fù)合式襯擱圖；
[0019] 圖8為原設(shè)計(jì)的V級(jí)圍巖加強(qiáng)復(fù)合式襯擱圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0021] 本發(fā)明的W初期支護(hù)為主要承載結(jié)構(gòu)的復(fù)合式襯擱設(shè)計(jì)方法，其較佳的具體實(shí)施 方式是：
[0022] 包括初期支護(hù)的適用性判別、初期支護(hù)設(shè)計(jì)方法和二次襯擱設(shè)計(jì)方法；
[0023] 所述初期支護(hù)主要由錯(cuò)桿、噴射混凝±、鋼筋網(wǎng)及鋼架組成，所述初期支護(hù)的適用 性判別包括:在地下水的抑值大于3、地下水中不含有硫酸鹽和水壓力小于0.2M化的環(huán)境， 采用初期支護(hù)作為復(fù)合式襯擱的主要承載結(jié)構(gòu)；
[0024] 所述初期支護(hù)的設(shè)計(jì)方法包括:采用圍巖壓力拱的定義、圍巖壓力拱內(nèi)邊界值和 理論分析提出的塑性松動(dòng)壓力和形變壓力，初期支護(hù)為主要承載結(jié)構(gòu)的支護(hù)結(jié)構(gòu)采用荷 載一結(jié)構(gòu)計(jì)算模式，得出初期支護(hù)作為主要承載結(jié)構(gòu)的初期支護(hù)定量設(shè)計(jì)參數(shù)；
[0025] 所述二次襯擱設(shè)計(jì)方法包括:所述二次襯擱僅僅作為安全儲(chǔ)備，承擔(dān)由于初期支 護(hù)劣化和地震等偶然荷載，按結(jié)構(gòu)構(gòu)造和隧道運(yùn)營(yíng)環(huán)境要求確定參數(shù)。
[0026] 本發(fā)明的W初期支護(hù)為主要承載結(jié)構(gòu)的復(fù)合式襯擱設(shè)計(jì)方法，通過系統(tǒng)的理論與 應(yīng)用研究，形成W初期支護(hù)作為主要承載結(jié)構(gòu)的隧道復(fù)合式襯擱設(shè)計(jì)理論體系，從而充分 發(fā)揮初期支護(hù)的作用，提高隧道結(jié)構(gòu)質(zhì)量，加快施工進(jìn)度，提升我國(guó)隧道建設(shè)水平。
[0027] 本發(fā)明包括初期支護(hù)的適用性判別、初期支護(hù)設(shè)計(jì)方法和二次襯擱設(shè)計(jì)方法。
[00%] (1)初期支護(hù)主要由錯(cuò)桿、噴射混凝上、鋼筋網(wǎng)及鋼架組成，由于地下工程使用環(huán) 境的復(fù)雜性直接影響初期支護(hù)的承載能力和耐久性。本發(fā)明提出了地下水的pH值大于3、地 下水中不含有硫酸鹽和水壓力小于〇.2MPa的環(huán)境，采用合理的斷面形式和參數(shù)初期支護(hù)可 作為復(fù)合式襯擱的主要承載結(jié)構(gòu)。
[0029] (2)本發(fā)明中，初期支護(hù)的設(shè)計(jì)方法采用圍巖壓力拱的定義、圍巖壓力拱內(nèi)邊界值 和理論分析提出的塑性松動(dòng)壓力和形變壓力，初期支護(hù)為主要承載結(jié)構(gòu)的支護(hù)結(jié)構(gòu)可采用 荷載一結(jié)構(gòu)計(jì)算模式，并給出了初期支護(hù)作為主要承載結(jié)構(gòu)的初期支護(hù)定量設(shè)計(jì)參數(shù)。
[0030] (3)二次襯擱僅僅作為安全儲(chǔ)備，承擔(dān)由于初期支護(hù)劣化和地震等偶然荷載，按結(jié) 構(gòu)構(gòu)造和隧道運(yùn)營(yíng)環(huán)境要求確定參數(shù)。
[0031 ]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果：
[0032] (1)初期支護(hù)做為主要承載結(jié)構(gòu)，將目前初期支護(hù)的定性設(shè)計(jì)改變?yōu)槎吭O(shè)計(jì)。
[0033] (2)采用初期支護(hù)質(zhì)量保證體系，有效提高結(jié)構(gòu)抗?jié)B性和承載能力，確保隧道結(jié)構(gòu) 工程質(zhì)量和耐久性，提高支護(hù)結(jié)構(gòu)質(zhì)量與作用，減少隧道工程建設(shè)成本。
[0034] (3)減薄了二次襯擱厚度，優(yōu)化了二次襯擱施做時(shí)機(jī)，施工進(jìn)度得W提高。
[00巧]具體實(shí)施例：
[0036]本發(fā)明在連鹽鐵路焦莊隧道實(shí)施，對(duì)m、IV、Y級(jí)圍巖進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)化后襯 擱斷面見附圖1~4,采用現(xiàn)有技術(shù)中的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)的斷面見附圖5~8,工程量及經(jīng) 濟(jì)效益對(duì)比見表1。施工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，滿足要求。
[0037] 表1時(shí)速120km/h單線隧道主要工程量及經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比：
[00；3 引
[0039] 注:表中數(shù)值為正代表優(yōu)化后較實(shí)際量大，反之實(shí)際量小。
[0040] W上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該W權(quán)利要求書的保護(hù)范 圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種以初期支護(hù)為主要承載結(jié)構(gòu)的復(fù)合式襯砌設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括初期支 護(hù)的適用性判別、初期支護(hù)設(shè)計(jì)方法和二次襯砌設(shè)計(jì)方法； 所述初期支護(hù)主要由錨桿、噴射混凝土、鋼筋網(wǎng)及鋼架組成，所述初期支護(hù)的適用性判 別包括： 在地下水的pH值大于3、地下水中不含有硫酸鹽和水壓力小于0.2MPa的環(huán)境，采用初期 支護(hù)作為復(fù)合式襯砌的主要承載結(jié)構(gòu)； 所述初期支護(hù)的設(shè)計(jì)方法包括： 采用圍巖壓力拱的定義、圍巖壓力拱內(nèi)邊界值和理論分析提出的塑性松動(dòng)壓力和形變 壓力，初期支護(hù)為主要承載結(jié)構(gòu)的支護(hù)結(jié)構(gòu)采用荷載一結(jié)構(gòu)計(jì)算模式，得出初期支護(hù)作為 主要承載結(jié)構(gòu)的初期支護(hù)定量設(shè)計(jì)參數(shù)； 所述二次襯砌設(shè)計(jì)方法包括： 所述二次襯砌僅僅作為安全儲(chǔ)備，承擔(dān)由于初期支護(hù)劣化和地震等偶然荷載，按結(jié)構(gòu) 構(gòu)造和隧道運(yùn)營(yíng)環(huán)境要求確定參數(shù)。
【文檔編號(hào)】E21D11/14GK105971629SQ201610453584
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年6月21日
【發(fā)明人】羅章波, 楊岳勤, 趙勇, 蘇新民, 楊國(guó)柱, 劉勇, 朱永全, 丁祥, 郭慶昊, 劉彥文, 胡玉林, 宋玉香, 李文江, 高新強(qiáng), 路美麗, 盧裕杰
【申請(qǐng)人】中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司, 石家莊鐵道大學(xué)