隧道浅埋软弱围岩高压旋喷桩法地表加固的桩长确定方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114109394A(43)申请公布日2022.03.01(21)申请号202111236002.7(51)Int.Cl.(22)申请日2021.10.22E21D9/00(2006.01)E02D5/46(2006.01)(71)申请人西南交通大学地址610036四川省成都市二环路北一段申请人徐华广东省公路建设有限公司广东云茂高速公路有限公司中铁十一局集团第五工程有限公司(72)发明人徐华娄健冯波韩富庆曾思清蔡敏郭国和陈壮王清华张瑜李奕信邓尚强赵帅兵向寿明杨明兴白兰天(74)专利代理机构成都东恒知盛知识产权代理事务所(特殊普通合伙)51304代理人何健雄权利要求书2页说明书9页附图9页(54)发明名称隧道浅埋软弱围岩高压旋喷桩法地表加固的桩长确定方法(57)摘要本发明公开了一种隧道浅埋软弱围岩高压旋喷桩法地表加固的桩长确定方法，步骤如下：通过钻孔采样、地质勘探确定隧道浅埋段上覆土层性质和厚度；利用高压旋喷桩法地表加固后软弱围岩开挖形成的土拱效应，结合地表加固后桩体受力分布情况分析，将受力区域进行划分，主要受力区域为I分区，次要受力区为Ⅱ和Ⅱ'分区；确定不同埋深下软弱围岩高压旋喷桩加固区的土拱高度；根据各分区土拱高度确定高压旋喷桩桩长。通过本发明方法可大大缩短桩长，改变目前无论隧道埋深多大都需要从地表加固至隧底的设计方法，减少材料用量，缩短施工周期，节约隧道浅埋段加固成本，对保证隧道浅埋段高压旋喷桩地表加固工程的效果和经济性具有重要意义。CN114109394ACN114109394A权利要求书1/2页1.隧道浅埋软弱围岩高压旋喷桩法地表加固的桩长确定方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、通过钻孔采样、地质勘探确定隧道浅埋段上覆土层性质；S2、通过钻孔采样、地质勘探确定隧道浅埋段上覆土层厚度；S3、利用高压旋喷桩法地表加固后隧道浅埋段软弱围岩开挖形成的土拱效应，结合桩体受力分布情况将受力区域进行划分，将主要受力的区域划分为I分区，将次要受力区域划分为Ⅱ分区和Ⅱ'分区；S4、确定不同埋深下隧道浅埋段软弱围岩高压旋喷桩I分区土拱高度；S5、根据不同埋深下隧道浅埋段软弱围岩高压旋喷桩I分区土拱高度，确定Ⅱ分区和Ⅱ'分区土拱高度；S6、根据不同埋深下隧道浅埋段软弱围岩高压旋喷桩各分区土拱高度确定高压旋喷桩桩长。2.根据权利要求1所述的隧道浅埋软弱围岩高压旋喷桩法地表加固的桩长确定方法，其特征在于：所述步骤S1中的隧道浅埋段上覆土层性质是流塑‑可塑状黏性土、粉土、砂土、素填土、黄土、淤泥质土、耕植土、碎石土或全强风化岩中的一种或几种混合。3.根据权利要求1所述的隧道浅埋软弱围岩高压旋喷桩法地表加固的桩长确定方法，其特征在于：所述步骤S2中的隧道浅埋段上覆土层厚度≤20m。4.根据权利要求1所述的隧道浅埋软弱围岩高压旋喷桩法地表加固的桩长确定方法，其特征在于：所述步骤S3中的桩体受力分布情况是：I分区为主要受力区域，Ⅱ分区和Ⅱ′分区为次要受力区域。5.根据权利要求1所述的隧道浅埋软弱围岩高压旋喷桩法地表加固的桩长确定方法，其特征在于：所述的步骤S4中确定不同埋深下隧道浅埋段软弱围岩高压旋喷桩I分区土拱高度具体是：通过采用数值模拟的方式，建立不同埋深隧道浅埋段高压旋喷桩加固模型，分析不同埋深隧道模型开挖后的应力分布情况，进而确定不同埋深下I分区土拱高度。6.根据权利要求5所述的隧道浅埋软弱围岩高压旋喷桩法地表加固的桩长确定方法，其特征在于：通过采用数值模拟的方式，建立不同埋深隧道浅埋段高压旋喷桩加固模型具体是：分别建立5m、10m、15m、20m埋深隧道浅埋段高压旋喷桩加固模型。7.根据权利要求1所述的隧道浅埋软弱围岩高压旋喷桩法地表加固的桩长确定方法，其特征在于：所述的确定不同埋深下I分区土拱高度具体是：埋深H≤5m时，I分区土拱高度为4.5m；5m＜埋深H≤10m时，I分区土拱高度为埋深的1/2，且土拱高度不低于5m；10m＜埋深H≤20m时，I分区土拱高度为埋深的1/2。8.根据权利要求1所述的隧道浅埋软弱围岩高压旋喷桩法地表加固的桩长确定方法，其特征在于：所述确定Ⅱ分区和Ⅱ'分区土拱高度具体是：埋深H≤5m时，Ⅱ和Ⅱ'分区土拱高度与I分区土拱高度等高；5m＜埋深H≤20m时，Ⅱ和Ⅱ'分区土拱高度与I分区土拱高度根据桩体的应力分布近似拟合成光滑曲线，且保证桩体最大应力点在设计桩长范围内。9.根据权利要求1所述的隧道浅埋软弱围岩高压旋喷桩法地表加固的桩长确定方法，其特征在于：所述步骤S6中高压旋喷桩桩长具体为：2CN114109394A权利要求书2/2页埋深H≤5m时，旋喷桩竖向施作至地表；5m＜埋深H≤10m时，隧道跨度范围内的旋喷桩桩长超出隧道开挖轮廓线5