[发明专利]一种软土地区长距离上下重叠盾构隧道系统性设计方法

说明书

本发明公开了一种软土地区长距离上下重叠盾构隧道系统性设计方法，包括以下步骤：确定重叠隧道施工顺序、确定上下洞最优竖向净距D₀及最小竖向净距D_min、获取后建隧道对先建隧道及周边地层影响规律、制定不同净距条件下隧道自身风险设计方案。本发明首次系统性地提出软土地区长距离上下重叠盾构隧道设计方法，给出竖向净距控制值获取方法，针对不同净距依据其影响规律制定设计方案，为狭小地下空间重叠盾构隧道的设计提供了系统性解决方案，在今后类似重叠隧道设计中可直接采用。

技术领域

本发明属于地下工程设计领域，具体涉及一种软土地区长距离上下重叠盾构隧道系统性设计方法。

背景技术

城市地下空间的开发利用是国家的发展趋势，对未来人类的发展起着重要的作用，雄安新区更是提出地上地下同步规划的建设理念。与此同时，轨道交通也已进入高速发展阶段，近几年国内地铁更是处于规划、建设、开通运营的井喷时期。城市地下空间日趋紧张，采用各种工艺、工法提高地下空间的利用率已成为发展方向，在狭小地下空间修建轨道交通的案例大批量出现。

盾构隧道上下重叠布设占用空间小、选线自由度大、影响范围小、最大限度拉开与周边建构筑物的距离降低环境风险，已逐步在工程规划设计中采用。尽管目前国内外的学者都对上下重叠隧道进行了研究，但是已有的研究多针对特定的工程案例，且以工程地质较好的短距离重叠或交叉关系为主，关于软土地区长距离上下重叠隧道相关研究较少，缺乏系统性的设计解决方案。

因此，通过研究软土地区长距离上下重叠隧道施工及运营阶段的相互影响规律，给出该类工程系统性的设计方法是必要的，而且是紧迫的。

发明内容

本发明为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种软土地区长距离上下重叠盾构隧道系统性设计方法。

本发明的技术方案是：一种软土地区长距离上下重叠盾构隧道系统性设计方法，包括以下步骤：

(ⅰ)确定重叠隧道施工顺序

根据后建隧道对先建隧道的影响分析，本发明中重叠隧道施工顺序为可以但不限于先下后上。

(ⅱ)确定上下洞最优竖向净距D₀及最小竖向净距D_min

基于步骤(ⅰ)确定的施工顺序，研究后建隧道施工导致先建隧道的竖向位移随上下洞竖向净距变化关系，采用幂函数进行曲线拟合，通过曲线拟合获取拐点处的净距值D₀确定最优竖向净距，通过上洞施工期间下洞附加变形控制值δ对应的净距确定最小竖向净距D_min：

y＝a(x+b)^-C+d，x≥0

其中：

y为先建隧道竖向位移

x为上下洞垂直净距

a、b、c、d为拟合系数

取y’＝-1时，x(y’＝-1)作为最优竖向净距D₀，当D＜D₀时，竖向净距的减小引起下洞竖向位移的几何级数增长，安全经济技术效益大幅下降，因此取该值作为最优竖向净距。

取y＝δ时，x(y＝δ)作为最小竖向净距D_min，当D＜D_min时，先建隧道位于后建隧道的主要影响区，下洞隧道竖向位移超过附加变形控制值δ，因此取该值作为最小竖向净距。

(ⅲ)获取后建隧道对先建隧道及周边地层影响规律

基于步骤(ⅰ)确定的施工顺序，研究获取后建隧道施工期间，先建隧道受力、位移、变形规律，以及夹层土体受力变化规律。

(ⅳ)制定不同净距条件下隧道自身风险设计方案