砂土液化地层大直径盾构隧道抗浮安全分析及处置方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115640631A(43)申请公布日2023.01.24(21)申请号202211251558.8G06F119/14(2020.01)(22)申请日2022.10.13(71)申请人中交第二公路勘察设计研究院有限公司地址430056湖北省武汉市经济技术开发区创业路18号(72)发明人崔庆龙刘继国舒恒魏龙海彭文波刘夏临马亚丽娜张军李金宋明(74)专利代理机构上海恒慧知识产权代理事务所(特殊普通合伙)31317专利代理师徐红银张琳(51)Int.Cl.G06F30/13(2020.01)G06F30/23(2020.01)权利要求书2页说明书8页附图10页(54)发明名称砂土液化地层大直径盾构隧道抗浮安全分析及处置方法(57)摘要本发明提供一种砂土液化地层大直径盾构隧道抗浮安全分析及处置方法，包括:判断砂土液化地层与隧道的位置关系；根据所述位置关系，分析所述砂土液化地层大直径盾构隧道抗浮受力，并计算抗浮安全系数；依据所述抗浮安全系数，判断所述大直径盾构隧道是否存在安全隐患。本发明针对砂土液化土层大直径盾构的抗浮问题，进行抗浮安全系数计算，杜绝砂土液化带来的安全隐患；本发明利用碎石桩液化处理后，隧道结构所受应力及变形均较小，液化处置后，结构广义剪应力进一步降低，结构的变形减小；结构周围土层广义剪应力最大值及土层竖直方向位移最大值均减小；隧道抗震性能明显提高。CN115640631ACN115640631A权利要求书1/2页1.一种砂土液化地层大直径盾构隧道抗浮安全分析方法，其特征在于，包括:判断砂土液化地层与隧道的位置关系；根据所述位置关系，分析所述砂土液化地层大直径盾构隧道抗浮受力，并计算抗浮安全系数；依据所述抗浮安全系数，判断所述大直径盾构隧道是否存在安全隐患。2.根据权利要求1所述的一种砂土液化地层大直径盾构隧道抗浮安全分析方法，其特征在于，所述砂土液化地层与隧道的位置关系包括三种，分别为：砂土液化地层在隧道上方；隧道穿越砂土液化地层；砂土液化地层在隧道下方。3.根据权利要求1所述的一种砂土液化地层大直径盾构隧道抗浮安全分析方法，其特征在于，当无液化地层时，隧道抗浮安全系数为：其中，K为安全系数；G土为上覆土重，G管为管片自重，G土为管片内部结构重；F浮为管片所受浮力，F摩阻为上覆土摩阻力。4.根据权利要求3所述的一种砂土液化地层大直径盾构隧道抗浮安全分析方法，其特征在于，当砂土液化地层在隧道上方时，隧道上方的液化土体不计入隧道抗浮计算时的覆土高度。5.根据权利要求3所述的一种砂土液化地层大直径盾构隧道抗浮安全分析方法，其特征在于，当隧道穿越砂土液化地层时，隧道洞身液化土体增加地震液化时隧道所受浮力，所述浮力等于静水压力和超孔隙水压力之和。6.根据权利要求5所述的一种砂土液化地层大直径盾构隧道抗浮安全分析方法，其特征在于，当隧道穿越砂土液化地层时，隧道抗浮安全系数为F液浮＝Pw+PexPex＝σ×Lu×B其中，F液浮为液化地层中隧道受到浮力；Pw为隧道底部所受静水压力；Pex为由于砂土液化造成隧道底部产生的超孔隙水压力；σ为上覆土有效应力；Lu为超孔隙水压比；B为隧道宽度。7.根据权利要求3所述的一种砂土液化地层大直径盾构隧道抗浮安全分析方法，其特征在于，当砂土液化地层在隧道下方时，隧道下方的液化土体不影响隧道抗浮。8.一种液化处置方法，其特征在于，基于权利要求1‑7任一项所述的砂土液化地层大直径盾构隧道抗浮安全分析方法获得的抗浮安全系数，当所述抗浮安全系数低于设定的阈值，则进行改良液化土体性质、结构加强、洞内二次注浆和设置排水消散通道的一种或多种。9.根据权利要求8所述的一种液化处置方法，其特征在于，所述设置排水消遣通道，即设置用于消散地震条件下的超孔隙水压力的碎石桩；所述碎石桩设置于隧道两侧及隧道之2CN115640631A权利要求书2/2页间，所述碎石桩平面布置采用直径1000mm、间距2m的梅花形布置形式，其长度插入非液化土层至少3m。10.根据权利要求9所述的一种液化处置方法，其特征在于，所述碎石桩的桩体材料选用含泥量不超过5％的砾石类硬质材料，其粒径为40‑150mm。3CN115640631A说明书1/8页砂土液化地层大直径盾构隧道抗浮安全分析及处置方法技术领域[0001]本发明涉及大直径盾构隧道技术领域，具体地，涉及一种砂土液化地层大直径盾构隧道抗浮安全分析及处置方法。背景技术[0002]大直径盾构隧道上浮问题包括施工期上浮和运营期上浮。针对施工期上浮问题，目前通常认为的原因包括覆土浅、同步注浆初凝时间慢、管片在泥浆中浮力大、泥浆后窜、地基回弹等，常采用措施包括盾构机压重、增加剪力销、设置凹凸榫、局部地基加固、同步注双液浆、盾构机轴线下压、减小