钻爆法隧道机械化施工二衬支护时机优化方法

作     者：陈子全 孙振宇 周子寒 李天胜 汪波 徐国文 蒋长伟 CHEN Zi-quan;SUN Zhen-yu;ZHOU Zi-han;LI Tian-sheng;WANG Bo;XU Guo-wen;JIANG Chang-wei

作者机构：西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室四川成都610031 北京交通大学隧道及地下工程教育部工程研究中心北京100044 重庆交通大学未来土木科技研究院重庆400074 

出 版 物：《中国公路学报》 (China Journal of Highway and Transport)

年 卷 期：2024年第37卷第7期

页      面：70-81页

核心收录：

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 081406[工学-桥梁与隧道工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 0837[工学-安全科学与工程] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 0701[理学-数学] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52378415) 四川省交通运输科技项目(2021-B-01) 隧道及地下工程教育部工程研究中心开放课题(TUC2022-01) 重庆市自然科学基金项目(2024NSCQ-MSX1483) 

主　　题：隧道工程 机械化施工 钻爆法 二次衬砌 支护时机 

摘      要：近年来中国钻爆法隧道大力倡导机械化全工序建造,这种机械装备集成化的现代施工模式虽可有效提升掘进效率,但超长的机械装备作业线布设距离将会严重滞后二次衬砌支护时机,对软弱破碎岩层的围岩-支护结构稳定性造成威胁。通过调研隧道设计、施工规范关于确定二衬支护时机的相关原则及控制指标,梳理机械化全工序施工的作业线布设方案,提出了钻爆法隧道机械化施工背景下二衬支护时机的动态优化方法,综合围岩弹塑性本构模型,以及喷射混凝土、钢架、锚杆、二次衬砌本构模型,建立了围岩-支护结构相互作用全历程解析方法用于求解承载极限比、荷载分担比,最后计算分析了围岩安全系数的分布规律。结果表明:通过算例分析验证了提出的机械化施工二衬支护时机动态优化方法的有效性;不同强化的初支方案对应了80~120 m的机械装备作业线布设距离(二衬最晚支护时机),且二次衬砌可分担7%~13%的围岩荷载;80、100、120 m机械装备作业线布设距离对应的初支方案下,围岩整体安全系数分别为1.19、1.30、1.26,均满足安全控制基准。