本發(fā)明涉及隧道工程技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種多導(dǎo)洞隧道下穿橋樁的沉降控制方法。
背景技術(shù):
隨著各大城市地下工程項目的增多,特別是在目前國內(nèi)基礎(chǔ)建設(shè)高漲的大環(huán)境下,北京、上海等城市規(guī)劃了大量的地下隧道工程項目?,F(xiàn)階段城市交通中大量使用立交橋,并且許多隧道建設(shè)中不可避免地要下穿橋樁。目前下穿橋樁的施工過程中控制橋樁沉降的方法主要有兩種:
第一種是針對橋樁總沉降進行控制的方法。這種方法對于差異沉降沒有采用局部加強。
第二種是對橋樁的總沉降和沉降速率進行控制的方法。這種方法在最終沉降到達穩(wěn)定之前,對建筑物安全會有一定的風(fēng)險。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是針對目前存在的問題,提供一種多導(dǎo)洞施工隧道下穿橋樁的沉降控制方法,其能夠針對差異沉降、總沉降和沉降速率進行控制,從而保證了建筑物的安全。
本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn):
本發(fā)明提供一種多導(dǎo)洞隧道下穿橋樁的沉降控制方法,其包括:
步驟S1,在現(xiàn)場多導(dǎo)洞隧道下穿的橋樁上布上多個監(jiān)測點,在監(jiān)測點安裝監(jiān)測儀;
步驟S2,根據(jù)多導(dǎo)洞隧道下穿的多根橋樁周圍不同區(qū)域在被開挖過程中對多導(dǎo)洞隧道上覆土體造成的影響程度,將下穿多根橋樁的多導(dǎo)洞隧道分為多個不同開挖區(qū)域;
步驟S3,依據(jù)監(jiān)測點以及不同的開挖區(qū)域建立數(shù)值模型,并利用數(shù)值分析軟件對不同開挖區(qū)域進行分階段施工過程進行模擬,并計算得到各施工階段對橋樁沉降影響的百分比,用百分比乘以給定的各自相應(yīng)工程標準值,再加上類比工程經(jīng)驗值,得到開挖隧道的各施工階段的控制數(shù)值;
步驟S4,利用數(shù)值模擬計算得到不同開挖區(qū)域的沉降數(shù)值,并利用這些數(shù)據(jù)得到沉降等值線,即地層沉降云圖,根據(jù)地層沉降云圖確定不同級別的注漿加固區(qū)域;
步驟S5,在進行隧道開挖之前,對不同級別的注漿加固區(qū)域進行超前加固;
步驟S6,現(xiàn)場針對多導(dǎo)洞隧道的不同開挖區(qū)域進行分階段開挖;并在開挖多導(dǎo)洞隧道的過程中,通過監(jiān)測儀采集現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù);
步驟S7,將現(xiàn)場實際的監(jiān)測數(shù)據(jù)與步驟S3得到的各施工階段的控制數(shù)值進行比較,在施工過程中根據(jù)兩者實時對比結(jié)果,調(diào)整注漿強度及施工速度。
更優(yōu)選地,所述步驟S2具體包括:
靠近最外側(cè)橋樁的下方區(qū)域?qū)ι细餐馏w造成的影響最大,將此區(qū)域劃為第一開挖區(qū)域;在第一開挖區(qū)域的外側(cè)且遠離最外側(cè)橋樁的區(qū)域,劃為第二開挖區(qū)域,其對上覆土體會造成較大影響;在第一開挖區(qū)域的下方區(qū)域,對上覆土體產(chǎn)生的影響次于第二開挖區(qū)域,將其劃為第三開挖區(qū)域;在第二開挖區(qū)域的下方區(qū)域,對上覆土體產(chǎn)生的影響次于第三開挖區(qū)域,將其劃為第四開挖區(qū)域;在第一開挖區(qū)域的左側(cè)以及第二開挖區(qū)域的右側(cè)區(qū)域,對上覆土體造成的影響次于第四開挖區(qū)域,將其劃為第五開挖區(qū)域;在第五開挖區(qū)域的下方區(qū)域,對上覆土體造成的影響小于第五開挖區(qū)域,將此區(qū)域劃為第六開挖區(qū)域。
更優(yōu)選地,所述開挖隧道的各施工階段的控制數(shù)值中,數(shù)值模擬計算結(jié)果占60%~70%,類比工程經(jīng)驗值占30%~40%。
更優(yōu)選地,步驟S3中,所述對不同開挖區(qū)域進行分階段施工過程包括:
第一開挖區(qū)域先開挖,然后相隔10m左右開挖第二開挖區(qū)域,隨后在與第二開挖區(qū)域的掌子面相隔10m左右開挖第三開挖區(qū)域,接著在與第三開挖區(qū)域的掌子面相隔10m左右開挖第四開挖區(qū)域,再接著在與第四開挖區(qū)域的掌子面相隔10m左右開挖第五開挖區(qū)域,最后與第五開挖區(qū)域的掌子面相隔10m左右開挖第六開挖區(qū)域。
由上述本發(fā)明的技術(shù)方案可以看出,本發(fā)明具有如下技術(shù)效果:
1)在保障單根橋樁絕對沉降的同時,根據(jù)隧道開挖影響的不同,對于沉降較大處進行強化注漿,對于沉降較小處進行一般注漿甚至不注漿,以此減小多根橋樁之間的差異沉降,并且能節(jié)省注漿費用,達到安全經(jīng)濟的目的;
2)將總體變位控制量分解到每一步施工階段中,使每一步施工階段都有明確的變形控制目標,具有很強的可操作性;
3)對重點觀測的測點變位控制有整體規(guī)劃,可以明確施工控制的重點,做到有的放矢;
4)及時掌握測點變位監(jiān)測值和設(shè)計預(yù)測值的偏離動態(tài),分析原因,及時處理,避免了風(fēng)險的積累,使安全施工處于積極主動的地位。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的實施流程圖;
圖2為本發(fā)明實施例中的監(jiān)測點的布置位置以及不同開挖區(qū)域的位置示意圖;
圖3為本發(fā)明實施例中確定的不同級加固注漿區(qū)的位置示意圖。
附圖中:
第一開挖區(qū)域1、第二開挖區(qū)域2、第三開挖區(qū)域3、第四開挖區(qū)域4、第五開挖區(qū)域5、第六開挖區(qū)域6。
具體實施方式
為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本申請的技術(shù)方案,以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明。
本發(fā)明綜合空間和時間效應(yīng),采用區(qū)域不等強注漿和分階段監(jiān)控量測反饋施工的方法,嚴格控制橋樁的安全,對橋樁的沉降速率進行控制,并且把橋樁的沉降分解成各個不同的階段進行變形預(yù)測控制,最終保證了橋梁結(jié)構(gòu)等建筑物的安全。
本發(fā)明提供一種多導(dǎo)洞施工隧道下穿橋樁的沉降控制方法,其實施流程如圖1所示,包括如下步驟:
步驟S1,在現(xiàn)場多導(dǎo)洞隧道下穿的橋樁上布上多個監(jiān)測點,在監(jiān)測點安裝監(jiān)測儀。
如圖2所示,在現(xiàn)場橋樁結(jié)構(gòu)上布上監(jiān)測點A和監(jiān)測點B,在該監(jiān)測點安裝監(jiān)測儀,以便對監(jiān)測點周邊區(qū)域的橋樁沉降情況進行監(jiān)測,通過采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)能夠了解各施工階段地層與支護結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化,以確保在施工過程中變形過大時及時采取措施保證安全。
所選擇的監(jiān)測點應(yīng)準確實時反映橋樁沉降,在監(jiān)測期間保護好這些監(jiān)測點。上述監(jiān)測儀要采用可靠的儀器進行監(jiān)測。
步驟S2,根據(jù)多導(dǎo)洞隧道下穿的多根橋樁周圍不同區(qū)域在被開挖過程中對多導(dǎo)洞隧道上覆土體造成的影響程度,將下穿多根橋樁的多導(dǎo)洞隧道分為多個不同開挖區(qū)域。
根據(jù)經(jīng)驗,一般下穿多根橋樁的多導(dǎo)洞隧道的開挖過程中,靠近最外側(cè)橋樁的區(qū)域?qū)ι细餐馏w的影響最大,其余區(qū)域次之。根據(jù)開挖多導(dǎo)洞隧道過程中橋樁周圍不同區(qū)域?qū)ι细餐馏w造成的影響程度,將待穿多根橋樁的多導(dǎo)洞隧道的開挖區(qū)域進行劃分。如圖2所示,將待下穿多根橋樁的多導(dǎo)洞隧道分為第一開挖區(qū)域1、第二開挖區(qū)域2、第三開挖區(qū)域3、第四開挖區(qū)域4、第五開挖區(qū)域5、第六開挖區(qū)域6。具體如下:
靠近最外側(cè)橋樁的下方區(qū)域?qū)ι细餐馏w造成的影響最大,將此區(qū)域劃為第一開挖區(qū)域1;在第一開挖區(qū)域1的外側(cè)且遠離最外側(cè)橋樁的區(qū)域,劃為第二開挖區(qū)域2,其對上覆土體會造成較大影響;在第一開挖區(qū)域1的下方區(qū)域,對上覆土體產(chǎn)生的影響次于第二開挖區(qū)域2,將其劃為第三開挖區(qū)域3;在第二開挖區(qū)域2的下方區(qū)域,對上覆土體產(chǎn)生的影響次于第三開挖區(qū)域3,將其劃為第四開挖區(qū)域4;在第一開挖區(qū)域1的左側(cè)以及第二開挖區(qū)域2的右側(cè)區(qū)域,對上覆土體造成的影響次于第四開挖區(qū)域4,將其劃為第五開挖區(qū)域5;在第五開挖區(qū)域5的下方區(qū)域,對上覆土體造成的影響小于第五開挖區(qū)域5,將此區(qū)域劃為第六開挖區(qū)域6。
步驟S3,依據(jù)監(jiān)測點以及不同的開挖區(qū)域建立數(shù)值模型,并在該數(shù)值模型中與現(xiàn)場橋樁結(jié)構(gòu)監(jiān)測點相同的位置布上相應(yīng)的監(jiān)測點;并利用數(shù)值分析軟件對不同開挖區(qū)域進行分階段施工過程進行模擬,并計算得到開挖隧道的各施工階段對橋樁沉降影響的百分比,用百分比乘以給定的各自相應(yīng)工程標準值,再加上類比工程經(jīng)驗值,得到開挖隧道的各施工階段的控制數(shù)值。
該步驟S3中:
1)數(shù)值模型中選取的監(jiān)測點應(yīng)與現(xiàn)場布的監(jiān)測點相吻合,以保證數(shù)值計算結(jié)果的準確性。
2)在各施工階段的控制數(shù)值的確定過程中,數(shù)值模擬計算結(jié)果占60%~70%,其他類似工程經(jīng)驗占30%~40%。
3)單根橋樁總沉降控制在5mm以內(nèi),兩根橋樁的差異沉降控制在2mm以內(nèi)。
利用數(shù)值分析軟件做數(shù)值模擬計算過程中,對不同開挖區(qū)域進行分階段施工過程如下:
第一開挖區(qū)域1先開挖,然后相隔10m左右開挖第二開挖區(qū)域2,隨后在與第二開挖區(qū)域2的掌子面相隔10m左右開挖第三開挖區(qū)域3,接著在與第三開挖區(qū)域3的掌子面相隔10m左右開挖第四開挖區(qū)域4,再接著在與第四開挖區(qū)域4的掌子面相隔10m左右開挖第五開挖區(qū)域5最后與第五開挖區(qū)域5的掌子面相隔10m左右開挖第六開挖區(qū)域6。
步驟S4,利用數(shù)值模擬計算得到不同開挖區(qū)域的沉降數(shù)值,并利用這些數(shù)據(jù)得到沉降等值線,即地層沉降云圖,根據(jù)地層沉降云圖確定不同級別的注漿加固區(qū)域。
第一開挖區(qū)域1所產(chǎn)生的沉降記為沉降i;第二開挖區(qū)域2所產(chǎn)生的沉降記為沉降ii;第三開挖區(qū)域3所產(chǎn)生的沉降記為沉降iii;第四開挖區(qū)域4所產(chǎn)生的沉降記為沉降iv;第五開挖區(qū)域5所產(chǎn)生的沉降記為沉降v;第六開挖區(qū)域6所產(chǎn)生的沉降記為沉降vi;當整個隧道斷面全部開挖完成后,隧道上覆土體會逐漸產(chǎn)生固結(jié)變形后的沉降,記為沉降vii。依據(jù)這些沉降數(shù)值得到地層沉降云圖。
地層沉降云圖中,沉降值較大處地層損失較大,應(yīng)進行較強的注漿加固以彌補損失,根據(jù)該地層沉降云圖將注漿加固區(qū)域進行劃分,得到如圖3所示的一級注漿加固區(qū)、二級注漿加固區(qū)和三級注漿加固區(qū),其中一級注漿加固區(qū)需要相對強化加固,二級注漿加固區(qū)需要一般加固,三級注漿加固區(qū)需要相對弱化加固。
根據(jù)數(shù)值分析和地層變形原理確定不同程度注漿加固區(qū)域,目的在于在保證單根橋樁沉降滿足限值時,盡可能加固靠近隧道區(qū)域的橋樁的上覆蓋土體,以抵消隧道開挖對較近橋樁的影響。
步驟S5,在進行隧道開挖之前,對不同級別的注漿加固區(qū)域進行超前加固。
要針對不同級別注漿加固區(qū)域進行注漿加固,注漿質(zhì)量需要得到保障,需要對已注漿區(qū)域進行取芯檢查。
步驟S6,現(xiàn)場針對多導(dǎo)洞隧道的不同開挖區(qū)域進行分階段開挖;并在開挖多導(dǎo)洞隧道的過程中,通過監(jiān)測儀采集現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)。
分階段開挖多導(dǎo)洞隧道的步驟同步驟S3中的開挖隧道的各施工階段,為:第一開挖區(qū)域1先開挖,然后相隔10m左右開挖第二開挖區(qū)域2,隨后在與第二開挖區(qū)域2的掌子面相隔10m左右開挖第三開挖區(qū)域3,接著在與第三開挖區(qū)域3的掌子面相隔10m左右開挖第四開挖區(qū)域4,再接著在與第四開挖區(qū)域4的掌子面相隔10m左右開挖第五開挖區(qū)域5最后與第五開挖區(qū)域5的掌子面相隔10m左右開挖第六開挖區(qū)域6。
監(jiān)測儀采集到的現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線實時傳輸?shù)娇刂破?,以便后續(xù)依據(jù)這些監(jiān)測數(shù)據(jù)掌握每個開挖階段橋樁沉降的發(fā)展特征。
步驟S7,將現(xiàn)場實際的監(jiān)測數(shù)據(jù)與步驟S3得到的各施工階段的控制數(shù)值進行比較,在施工過程中根據(jù)兩者實時對比結(jié)果,調(diào)整注漿強度及施工速度,以減小結(jié)構(gòu)差異沉降和控制速率沉降,達到預(yù)測橋樁沉降和保證橋梁結(jié)構(gòu)安全的目的。
步驟S7中:
為了保證現(xiàn)場實際的監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確可靠,在與控制數(shù)值對比之前,要剔除現(xiàn)場實際的監(jiān)測數(shù)據(jù)中的壞值,以確保現(xiàn)場實際的監(jiān)測數(shù)據(jù)與控制數(shù)值比對的準確合理。
現(xiàn)場實際的監(jiān)測數(shù)據(jù)要與數(shù)值模擬計算的控制數(shù)值之間進行實時地動態(tài)對比,以確保施工安全。
后期沉降階段,通過橋樁現(xiàn)場實際的監(jiān)測數(shù)據(jù),及時反饋、動態(tài)施工,若超過沉降的控制數(shù)值,采取后續(xù)的加固及補救措施,有效進行橋樁沉降速率控制。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例公開如上,但實施例并不限定本發(fā)明。在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi),所做的任何等效變化或潤飾,同樣屬于本發(fā)明之保護范圍。因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當以本申請的權(quán)利要求所界定的內(nèi)容為標準。