[发明专利]浅埋大断面隧道多步序施工变形控制方法

权利要求书

1.一种浅埋大断面隧道多步序施工变形控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）采集隧道工程参数，包括：工程地质条件、水文地质条件、结构参数、周边环境、施工方法；

（2）建立数值模拟模型：

根据步骤（1）中采集的参数数据，建立隧道多步序施工的数值模拟几何模型，定义材料特性及其本构模型，进行几何模型网格划分；在网格模型的基础上施加荷载和添加边界条件，定义施工阶段；

（3）运行程序，提取数值模拟计算结果：

运行数值模拟软件，对步骤（2）中的数值模拟几何模型进行计算分析，提取并记录变形数据：步序i引起的变形值D_i和最终变形值D；

（4）分配权重的计算与应用：

根据步骤（3）中提取数据D_i和D，确定分配权重计算规则：

变形控制值为C，若D≤C，计算施工步序i的分配权重及变形控制值；若D＞C，分析引起变形的原因，采取针对性的技术措施，重复步骤（2）和（3），目标是D≤C，进而计算得到F_i、C_i；

（5）监控量测管理与反馈：

按照分级原则确定施工步序i的监控量测控制标准值，相应的实行黄色、橙色和红色三级预警与反馈：其中，黄色预警值Y_i=K_i×0.75，橙色报警值B_i=K_i×0.85，红色控制值K_i=C_i； 

监控量测数据及时处理，根据施工步序i的监测值M_i，M_i≥Y_i启动橙色预警方案，M_i≥B_i启动黄色预警方案，M_i≥K_i启动红色预警方案。

2.根据权利要求1所述的浅埋大断面隧道多步序施工变形控制方法，其特征在于，

所述步骤（2）中的数值模拟几何模型为在数值模拟软件中直接建立或者通过AutoCAD制图软件制作再导入数值模拟软件中；

数值模拟几何模型的几何范围为：隧道的跨度为L，高度为H，水平方向至少取至边墙外3.0L处，上边界依据工程实际取定，下边界至少取至结构底3.0H深度处，隧道位于模型水平方向中心处；所述的材料特性及其本构模型为：软土地层采用修正剑桥模型，砂土地层采用摩尔-库伦模型，结构采用弹性体；

所述的边界条件为：模型上边界取为自由边界，下边界约束竖直方向的位移，其余边界约束法向位移；

所述的施工阶段通过定义单元的钝化、激活状态或者生、死来实现，并考虑围岩的荷载释放系数。

3.根据权利要求1所述的浅埋大断面隧道多步序施工变形控制方法，其特征在于：

步骤（4）中所述针对性技术措施包括采用辅助工法和/或优化施工方案。

4.根据权利要求3所述的浅埋大断面隧道多步序施工变形控制方法，其特征在于：

所述的辅助工法包括超前注浆大管棚支护、超前小导管注浆或跟踪补偿注浆；所述的优化施工方案包括调节施工循环进尺、控制开挖台阶长度或优化开挖循环时间。 

5.根据权利要求1所述的浅埋大断面隧道多步序施工变形控制方法，其特征在于：

所述步骤（3）和步骤（5）中数值模拟计算结果的提取和监控量测数据的处理根据下述规则进行：

测点位于导洞开挖影响范围内时，计其对测点的影响，开挖超前影响范围为Y/4，开挖滞后影响范围为3Y/4；其中Y为导洞开挖纵向错距。

6.根据权利要求1所述的浅埋大断面隧道多步序施工变形控制方法，其特征在于：

所述的步骤（5）中黄色预警方案为加密监测频率，加强预警点附近周边环境的观察和检查；橙色预警方案为对施工方案、施工进度、支护参数进行检查和完善；红色预警方案为应急技术措施，包括正面土体注浆、加强临时支撑、实施结构闭合或立即停止开挖施工、改变设计参数，效果预评估后继续施工。