專利名稱：盾構(gòu)近距離下穿復(fù)合地基建筑物的變形控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種隧道工程技術(shù)領(lǐng)域的施工方法，特別是一種隧道近距離下穿復(fù)合地基建筑物的變形控制方法。
背景技術(shù)：
盾構(gòu)法隧道施工是一種在地表以下土層或松軟巖層中采用盾構(gòu)機掘進的施工方法，由于其具有安全性較高、效率較高、危害較小、經(jīng)濟優(yōu)良等優(yōu)點，已在能源、交通等領(lǐng)域的隧道建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用，成為地下隧道施工的重要方法之一。當其用于城市地鐵施工中時，一般都會穿過人口密集、房屋集中、交通繁忙、地下管線密布的城市區(qū)域，在新建盾構(gòu)隧道時難免會遇到與上方建筑物或管線近距離下穿的問題，而這種施工所引起的建筑物或管線的沉降有可能會危及到其結(jié)構(gòu)功能的完整性，而且可能會造成嚴重的經(jīng)濟損失和惡劣的社會影響。同時由于城市房屋所采用的地基加固形式?jīng)]有統(tǒng)一的標準，十分雜亂，當盾構(gòu)施工線路上方為復(fù)合地基建筑物時，隧道開挖對地基下方土體的擾動，可能導(dǎo)致建筑物下地基或者出現(xiàn)承載力不足并導(dǎo)致基礎(chǔ)沉降過大，或者產(chǎn)生不均勻沉降，為了減少建筑物的沉降變形，有必要提出一種施工方便、經(jīng)濟效益高、對環(huán)境影響小的盾構(gòu)近距離下穿復(fù)合地基建筑物的變形控制施工方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的要解決的技術(shù)問題在于提供一種有效的盾構(gòu)近距離下穿復(fù)合地基建筑物的變形控制方法。通過在盾構(gòu)近距離施工下穿前，對建筑物進行調(diào)研，得以了解該建筑物的具體情況，然后根據(jù)所掌握的建筑物情況(建構(gòu)特征)，如建筑物保護等級，基礎(chǔ)具體形式等，對其進行預(yù)保護，對既有建筑地基和基礎(chǔ)進行以加固為主的預(yù)保護設(shè)施；在預(yù)保護設(shè)施施工之后，通過三維有限元軟件對盾構(gòu)下穿期間的各施工順序和方法對盾構(gòu)下穿期間的各種情況進行數(shù)值模擬分析；在盾構(gòu)下穿建筑物之前，還對建筑物和周圍地表土體進行沉降監(jiān)測；在盾構(gòu)下穿期間，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)采用合適的推進方案；對已脫出盾尾的管片采用二次注漿和施加支托結(jié)構(gòu)，確保建筑物的后期沉降符合標準。為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，其具體實施步驟如下( I)對下穿的復(fù)合地基建筑物的現(xiàn)有情況進行調(diào)研；(2)對既有建筑地基和基礎(chǔ)進行以加固為主的預(yù)保護設(shè)施；(3)對盾構(gòu)下穿期間各施工順序和方法進行三維有限元模擬分析，找出建筑物薄弱區(qū)域及確定合適的初步盾構(gòu)推進方案；(4)對建筑物進行施工監(jiān)測包括建筑物的垂直沉降監(jiān)測和裂縫觀測，周邊地表沉降剖面監(jiān)測；
(5)盾構(gòu)下穿建筑物期間使用改進推進方案進行推進施工；(6)盾構(gòu)下穿后的二次注漿及支托結(jié)構(gòu)施工。本發(fā)明所述在盾構(gòu)下穿建筑物之前需對既有建筑地基和基礎(chǔ)進行以加固為主的預(yù)保護設(shè)施。本發(fā)明所述對盾構(gòu)下穿期間的各施工順序和方法需采用三維有限元軟件進行模擬分析，以得到盾構(gòu)在下穿期間合適的推進參數(shù)及建筑物的沉降等數(shù)據(jù)，然后確定合適的初步盾構(gòu)推進方案。本發(fā)明所述對在盾構(gòu)下穿建筑物前時設(shè)定的土倉壓力，為考慮地面荷載，復(fù)合地基和建筑物預(yù)保護設(shè)施影響，再使用土體靜壓力公式來推算土壓力。本發(fā)明所述在下穿建筑物期間，控制切口處上方的建筑物沉降需要根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)實時的調(diào)整土壓力。本發(fā)明所述對所述盾構(gòu)隧道施工下穿復(fù)合地基建筑物期間進行同步注漿，其單環(huán)管片同步注漿量不需要進行很大幅度的調(diào)整，注漿壓力實際設(shè)定時需加上管道造成的壓力損失。本發(fā)明所述對盾構(gòu)近距離下穿復(fù)合地基建筑物之后，在建筑物下方對應(yīng)的管片對管片外部土體施工支托結(jié)構(gòu)。本發(fā)明所述對在盾構(gòu)下穿建筑物期間，推進速度應(yīng)適當降低，而且還需要根據(jù)上方建筑物和地表沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)實時的調(diào)整。本發(fā)明所述對在盾構(gòu)下穿建筑物之后，對所述盾構(gòu)下穿后的二次注漿，在管片脫離盾尾幾個小時后對其進行二次注漿加固，采用先從兩端管片上部壓注1:1雙液漿形成環(huán)箍，隨后從環(huán)箍之間壓注水泥漿。本發(fā)明通過對盾構(gòu)近距離施工下穿復(fù)合地基建筑物進行前期資料調(diào)研，得到數(shù)值分析和盾構(gòu)推進初步方案所需的資料，然后在盾構(gòu)下穿建筑物之前對既有建筑外進行預(yù)保護設(shè)施，再根據(jù)預(yù)保護設(shè)施加固效果，利用三維有限元軟件對盾構(gòu)下穿期間的各施工順序和方法進行模擬分析以確定合適的初步盾構(gòu)推進方案。設(shè)置監(jiān)測點對建筑物和周邊地表進行變形沉降觀測。在盾構(gòu)下穿建筑物期間，采用合適的推進方案。最后在管片脫出盾尾之后，在建筑物下方對應(yīng)的管片往上施工支托結(jié)構(gòu)，這樣能夠有效的保證復(fù)合地基建筑物后期變形沉降符合標準。該控制方法、施工安全、經(jīng)濟效益高、對周邊環(huán)境影響小、控制變形效果好。


圖1為復(fù)合地基建筑物進行變形控制施工流程圖；圖2為對復(fù)合地基建筑物進行復(fù)合地基底部土體加固示意圖；圖3為盾構(gòu)上方支托結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例和附圖對本發(fā)明作進一步說明，在以下的描述中闡述了更多的細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明顯然能夠以多種不同于此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下根據(jù)實際應(yīng)用情況作類似推廣、演繹，因此不應(yīng)以此具體實施例的內(nèi)容限制本發(fā)明的保護范圍。附圖1 附圖3中附圖標記1-4表示的是建筑物1、建筑物復(fù)合地基2、預(yù)保護設(shè)施3、支托結(jié)構(gòu)4。同時結(jié)合圖1至圖3，在本發(fā)明的實施例中，結(jié)合發(fā)明人的一實踐情況，對盾構(gòu)近距離下穿復(fù)合地基建筑物的變形控制方法實施步驟說明如下。(I)對下穿的復(fù)合地基建筑物的現(xiàn)有情況進行調(diào)研；確定了該建(構(gòu))筑物I的保護等級為一級；建筑物I的上部結(jié)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu)房屋，使用深層攪拌樁進行地基加固；盾構(gòu)區(qū)間隧道主要通過土層為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，土質(zhì)情況非常差，且屬于高含水量、高壓縮性、低強度、低滲透性、高靈敏度，具有明顯的觸變性，隧道為正穿建筑物，穿越區(qū)域平面為直線段。建筑物周邊無其他重要建筑，地下環(huán)境良好，無較大直徑管線。(2)對復(fù)合地基建筑物進行預(yù)保護設(shè)施(預(yù)加固)，樁底加固示意圖見圖2。此處選預(yù)保護設(shè)施3的其中一種樁底注漿加固為例。在形成預(yù)保護設(shè)施3時，注漿管端部加工成多口噴射的注漿頭，噴射孔用防水止水膠帶封閉，再用橡膠皮封閉包扎，且注漿頭端部往上每隔5cm鉆射4排噴射小孔，孔徑為8mm，每排對稱布置2孔，呈梅花狀布置。樁底開始注漿時間選在盾構(gòu)下穿前I 2個月進行，注漿一經(jīng)開始連續(xù)進行，避免中斷。注漿量綜合考慮樁底、樁側(cè)土層的性質(zhì)、樁長、樁徑、承載力要求、施工工藝及盾構(gòu)機型等諸多因素。(3)對盾構(gòu)下穿期間各施工順序和方法進行三維有限元模擬分析，找出建筑物薄弱地區(qū)及確定合適的初步盾構(gòu)推進方案；使用調(diào)研所得的資料，得到模擬所需參數(shù)，使用三維有限元軟件進行有限元模擬分析。計算中，按照盾構(gòu)下穿前，下穿期，下穿后的施工工況對盾構(gòu)設(shè)置的掘進參數(shù)進行模擬，例如在盾構(gòu)下穿建筑物期間，土倉壓力的設(shè)定值考慮了地面建筑物荷載、深層攪拌樁和注漿加固的影響下土體的靜止側(cè)壓力。以得到初步合適的初步盾構(gòu)推進方案使得建筑物在盾構(gòu)下穿前，下穿期，下穿后的各個工況下的變形沉降均符合標準。( 4 )綜合現(xiàn)有情況調(diào)研、預(yù)加固以及三維有限元分析結(jié)果確定盾構(gòu)推進初步方案。(5)在盾構(gòu)過程中，對復(fù)合地基建筑物進行施工監(jiān)測，其包括建筑物的垂直沉降監(jiān)測和裂縫觀測，周邊地表沉降剖面監(jiān)測。根據(jù)盾構(gòu)施工的區(qū)域和影響范圍，監(jiān)測范圍為橫向為距兩條隧道中心線向外30米范圍，縱向為盾構(gòu)推進施工段前20米、后30米長度范圍，考慮盾構(gòu)機長度，縱向上設(shè)定總長度為60米。建筑物的垂直沉降監(jiān)測和裂縫觀測；具體是指所述建筑物的垂直沉降監(jiān)測通過在建筑物內(nèi)布置的監(jiān)測點進行監(jiān)測，及墻體裂縫觀測。在盾構(gòu)下穿期間，監(jiān)測頻率2次/天，如若發(fā)現(xiàn)建筑物有較大垂直變形，則需要增加監(jiān)測頻率。正常情況下在盾構(gòu)下穿建筑物0 10天內(nèi)，監(jiān)測頻率可設(shè)為I次/3天，10 30天內(nèi)，監(jiān)測頻率為I次/7天，待到I月后，如沉降速率變化±5mm/周內(nèi)時，設(shè)監(jiān)測頻率為I次/月。房屋及地表沉降累積值-30mm報警，房屋差異沉降報警指標0.3 %。根據(jù)建筑物極地表沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)來改進盾構(gòu)推進初步方案。(6)盾構(gòu)下穿復(fù)合地基建筑物期間使用改進推進方案進行推進施工。盾構(gòu)在下穿建筑物前后隧道端面內(nèi)土層情況基本一致，均為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，在下穿期，根據(jù)區(qū)間上方監(jiān)測數(shù)據(jù)實時修正盾構(gòu)掘進參數(shù)，其包括推進速度、土倉壓力、出土量、注漿量以及注漿壓力；注漿壓力通過太沙基土壓力理論計算及考慮實際運輸管道的壓力損失；每環(huán)管片推進速度控制在3cm/min內(nèi)。
(7)采取盾構(gòu)穿越后措施，即盾構(gòu)下穿后的二次注漿及支托結(jié)構(gòu)施工。在盾構(gòu)下穿建筑物之后，需要通過利用隧道內(nèi)管片上部二次注漿孔對土體進行注漿加固，同時在壁后注漿對建筑物及地表進行監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)及時調(diào)整壁后注漿參數(shù)。另外考慮到房屋基礎(chǔ)下土體非常軟，壁后壓注水泥漿漿液可能會亂竄，對周邊土體造成較大擾動，采用先從兩端管片上部壓注1:1雙液漿形成環(huán)箍，隨后從環(huán)箍之間壓注水泥漿。圖3為支托結(jié)構(gòu)施工示意圖。在此處，選用支托結(jié)構(gòu)4的一種土層錨桿。在管片脫離盾尾后2 4天后，從管片內(nèi)打孔，對管片外部土體施工支土層錨桿，盡早對復(fù)合地基建筑物進行保護。上述的對實施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于這里的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，對于本發(fā)明做出的改進和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種盾構(gòu)近距離下穿復(fù)合地基建筑物的變形控制方法，其特征在于，包括以下步驟1)確定對下穿的建筑物的建構(gòu)特征，該建構(gòu)特征包括建筑物保護登記、基礎(chǔ)形式；2)根據(jù)前述建構(gòu)特征，對建筑物的既有建筑地基和基礎(chǔ)進行以加固為主的預(yù)保護設(shè)施；3)對盾構(gòu)下穿期間各施工順序和方法進行三維有限元模擬分析，找出建筑物的建筑物薄弱區(qū)域及確定初步盾構(gòu)推進方案；4)對建筑物進行施工監(jiān)測，包括建筑物的垂直沉降監(jiān)測和裂縫觀測，周邊地表沉降剖面監(jiān)測，并調(diào)整初步盾構(gòu)推進方案得到改進推進方案；5)盾構(gòu)下穿建筑物期間使用改進推進方案進行推進施工；6)進行盾構(gòu)下穿后的二次注漿及支托結(jié)構(gòu)施工。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變形控制方法，其特征是，所述步驟I)中確定建筑物的建構(gòu)特征還包括確定建筑物基礎(chǔ)埋深及尺寸，建筑物所處位置的地質(zhì)勘探情況，建筑物與隧道的相對位置，建筑物周邊地上與地下兩方面的建筑物環(huán)境。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變形控制方法，其特征是，所述步驟6)中所述支托結(jié)構(gòu)施工是在盾構(gòu)下穿上方建筑物之后，從建筑物下方對應(yīng)的管片對管片外部土體施工支托結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變形控制方法，其特征是，在所述步驟3)中，采用三維有限元軟件、摩爾-庫倫模型，按照盾構(gòu)施工順序，對盾構(gòu)下穿已經(jīng)進行土體加固后的建筑物的各個工況進行模擬分析。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變形控制方法，其特征是，所述步驟4)中，所述建筑物的垂直沉降監(jiān)測通過在建筑物內(nèi)布置的監(jiān)測點進行監(jiān)測，及墻體裂縫觀測通過人工或者墻體裂縫觀測系統(tǒng)進行觀測。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變形控制方法，其特征是，所述步驟4)中，建筑物的所述周邊地表沉降剖面監(jiān)測通過在下穿建筑物兩側(cè)范圍內(nèi)地表沿盾構(gòu)軸線推進方向和垂直盾構(gòu)軸線推進方向布置的監(jiān)測點進行監(jiān)測。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變形控制方法，其特征是，在步驟5)中，對所述盾構(gòu)隧道施工下穿期間進行同步注漿，在盾構(gòu)下穿建筑物期間，其單環(huán)管片同步注漿量實質(zhì)上不需要進行調(diào)整，注漿壓力通過太沙基土壓力理論計算，并加上管道造成的壓力損失。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變形控制方法，其特征是還包括在步驟4)中，在盾構(gòu)下穿建筑物前根據(jù)在考慮地面超載，深層攪拌樁加固和注漿加固的情況下的土體靜壓力公式來推算土壓力，以確定盾構(gòu)切口剛進入建筑物區(qū)域時的土壓力設(shè)定值；在步驟5)中，在下穿建筑物期間，還根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)適時的調(diào)整土壓力以控制切口處上方的建筑物沉降。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變形控制方法，其特征是，在步驟6)中，對所述盾構(gòu)下穿后的二次注漿是在管片脫離盾尾數(shù)個小時后對其進行二次注漿加固，為防止璧后壓注水泥漿漿液會亂竄對周邊土體造成較大擾動，采用先從兩端管片上部壓注1:1雙液漿形成環(huán)箍，隨后從環(huán)箍之間壓注水泥漿。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變形控制方法，其特征是，在步驟5)中，在盾構(gòu)下穿建筑物期間，推進速度適當降低，而且推進速度還根據(jù)上方建筑物和地表沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)實時的調(diào)難
全文摘要
本發(fā)明提供一種有效的盾構(gòu)近距離下穿復(fù)合地基建筑物的變形控制方法。其中，通過在盾構(gòu)近距離施工下穿前，對建筑物進行調(diào)研，得以了解該建筑物的具體情況，然后根據(jù)所掌握的建筑物情況(建構(gòu)特征)，如建筑物保護等級，基礎(chǔ)具體形式等，對其進行預(yù)保護，對既有建筑地基和基礎(chǔ)進行以加固為主的預(yù)保護設(shè)施；在預(yù)保護設(shè)施施工之后，通過三維有限元軟件對盾構(gòu)下穿期間的各施工順序和方法對盾構(gòu)下穿期間的各種情況進行數(shù)值模擬分析；在盾構(gòu)下穿建筑物之前，還對建筑物和周圍地表土體進行沉降監(jiān)測；在盾構(gòu)下穿期間，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)采用合適的推進方案；對已脫出盾尾的管片采用二次注漿和施加支托結(jié)構(gòu)，確保建筑物的后期沉降符合標準。
文檔編號E21D9/14GK102996136SQ20121047882
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月21日
發(fā)明者袁翔, 鄧文全, 胡方劍, 吳永敏, 陳文祥, 袁琳, 李涵軍, 胡震敏 申請人:宏潤建設(shè)集團股份有限公司