CN101487274A - 一种城市隧道穿越既有建(构)筑物注浆抬升方法 - Google Patents
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本发明公开了一种城市隧道穿越既有建(构)筑物注浆抬升方法,属于隧道地下建筑工程技术领域,其方法步骤包括:(1)竖向止浆围护施作;(2)既有建(构)筑物基础改造及地基注浆加固;(3)动态跟踪抬升注浆;(4)工后建(构)筑物恢复抬升,确保建(构)筑物的沉降和差异沉降量始终在可控范围内,同时单次最大抬升量达到2~3mm即应停止注浆;其效果是:止浆维护施作能有效限制土体侧移,提高后续注浆施工抬升既有建(构)筑物的效果,地基注浆加固能增加基础密实度,形成持力层,使得注浆抬升过程比较均匀,有效的抑制既有建(构)筑物后续沉降并减小差异沉降。
Description
技术领域
本发明涉及一种城市隧道穿越既有建(构)筑物注浆抬升方法,属于隧道地下建筑工程技术领域。
背景技术
如何在隧道开挖过程中有效控制地面沉陷以保护工程沿线建(构)筑物的安全,是城市地下工程建设面临的一项重要课题。城市中,越是人口密集、各种建(构)筑物林立的地区,隧道施工所产生的负面影响问题就越会凸显出来。无论是普通居民住宅还是其它功用的建(构)筑物,一旦由于隧道施工原因而发生沉降、开裂或倾斜等现象,不仅影响到建(构)筑物的正常使用,给居民正常工作和生活带来很大不便,还会对周边环境产生一系列的不利影响,造成难以预料的重大损失。
隧道施工影响下对建(构)筑物保护的原则是保证建(构)筑物的安全,且将有关变形控制在允许值范围内。常见的工程措施有:隔断法、土体加固、基础托换以及对建(构)筑物的加固等。
(1)隔断法,是在隧道与邻近建(构)筑物之间从地面或者地下设置隔断墙或隔离桩,将建(构)筑物基础与隧道开挖的主要扰动区域隔离开来,以减少和避免土体位移与沉降对周围建(构)筑物的影响,可再通过注浆方法实施微量调整。隔断墙墙体可由钢板桩、地下连续墙、树根桩、深层搅拌桩和挖孔桩等构成,主要用于承受由地下工程施工引起的侧向土压力和由地基差异沉降产生的负摩阻力,使之减小建(构)筑物靠隧道侧的土体变形。为防止隔断墙侧向位移,还可在墙顶部构筑联系梁并以地锚支承。为了阻止地层变形垂直向上传递,同样需采取隔离措施,沿水平向设置隔离构筑物,如通常在建(构)筑物基础与隧道顶部之间的地层中打设管棚来隔断变形。
(2)土体加固,包括隧道洞周土体的加固和建(构)筑物地基的加固,前者通过增大隧道周围土体的强度和刚度,减少或防止周围土体产生扰动和松弛,从而减少对近邻建(构)筑物的影响;后者通过加固建(构)筑物地基,提高其承载强度和刚度进而抑制建(构)筑物的沉降变形。一般采用化学注浆、喷射搅拌等地基加固的方法,当地面具有施工条件时,可采用从地面进行注浆或喷射搅拌的方式来进行施工;当地面不具备施工条件或不便从地面施工时,可采用洞内处理的方式,主要是洞内注浆。注浆是一种控制地层移动的常用方法,利用地层损失影响地面沉降的滞后现象,在隧道开挖影响范围与被控制的基础之间设置补偿注浆层(水平或垂直),即在土层沉降处注入适量的水泥或化学浆,以起到补偿地层的作用,然后通过施工过程中的监测数据,不断控制各注浆管的注浆量,实现隧道开挖与基础沉降的同步控制,从而减小地层的沉降及建(构)筑物的变形。
(3)建(构)筑物本体加固,就是对建(构)筑物结构进行加固,使其刚度加强,以适应地基土变形而引起建(构)筑物变形的一种工程保护方法。可通过加劲、加固墙、设置支撑等来直接对建(构)筑物上部结构进行加固,或通过加固桩、锚杆等对建筑基础进行加固。实际工程中需要根据建(构)筑物的结构和基础特点选用相适应的方法。
(4)基础托换,托换处理主要有门式桩梁、片筏基础、顶升及树根桩等方法。工程中较为常见的是桩基托换,大体有两种托换方式:①桩顶设扩大承台,做钻孔灌注桩,将桩基顶部荷载一部分转移到新建的桩基上,以达到提高提高原有桩基的承载力和抗变形能力的目的;②将桩基荷载通过托换全部转移到新建的桩基上去,而原有桩基则被拆除。一般在下列情况下需要进行桩基托换:①开挖通过桩基附近,削弱了桩的侧向约束,降低了桩的承载能力;②开挖穿过桩体本身,导致桩的承载力大幅下降或消失;③开挖从距离桩底很近的地方穿过,使桩端承载力受到严重损失。
目前对城市新建隧道穿越既有建(构)筑物的控制方法主要集中在对地层的加固和对既有建(构)筑物的加固方面,而通过注浆抬升对既有建(构)筑物实现动态控制还无系统方法。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明针对城市新建隧道穿越既有建(构)筑物提出了一种城市隧道穿越既有建(构)筑物的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下四个步骤:
步骤1:竖向止浆围护施作,建(构)筑物四周采用2~4排竖直注浆孔作为止浆帷幕,第一排注浆孔距离建(构)筑物边缘为2~5m,相邻两排注浆孔间距0.5~0.8m,钻孔直径80~100mm,同排钻孔中心距0.5~0.8m,钻孔采用梅花型布置,孔深至隧道顶端,采用二重管注无收缩双液浆、注浆方式采用后退式注浆的方法。
步骤2:既有建(构)筑物基础改造及地基注浆加固,在建(构)筑物四周施作三排注浆孔对建(构)筑物基底进行注浆加固。根据现场注浆条件,第一排注浆孔距离建(构)筑物边缘为1~4m,相邻两排注浆孔间距0.5~0.8m,钻孔直径80~100mm,同排钻孔中心距1~1.5m,钻孔采用梅花形布置。为了使建(构)筑物基底地层得到充分加固,三排注浆孔分别采取不同的角度和深度,由内到外与水平面的夹角分别为30°、45°、60°,孔深分别为0.9h、1.1h、1.2h。注浆压力控制在0.5~1.5Mpa。
步骤3:动态跟踪抬升注浆,动态跟踪注浆是在隧道开挖过程中,根据开挖施工引起建筑物沉降量的大小,进行实时注浆,填补地层中的孔隙,以控制沉降并为抬升注浆提供条件。动态跟踪注浆孔与建(构)筑物基地预加固注浆孔插空布置,不同的是第三排动态跟踪注浆孔分为2个,与水平面的夹角分别为60°、80°,孔深分别为1.2h,1.1h、孔中心距为1.5m。动态跟踪注浆顺序按“从沉降最大处开始,至较小处结束;沉降量大的地方多注浆,沉降量小的地方少注浆;多次反复进行,控制流量、压力和抬升速度;采用多台设备对称施工”的原则进行,并根据监测情况适时进行,当建(构)筑物沉降速率达到0.7mm/d或累计沉降量超过20mm时,应对建(构)筑物进行补偿注浆及时抵消建(构)筑物的沉降量,使建(构)筑物的沉降量和差异沉降始终在可控范围内,同时单次最大抬升值控制在3mm以内,抬升注浆时注浆压力控制在2.5Mpa以下。
步骤4:工后建(构)筑物恢复抬升,隧道开挖施工通过建(构)筑物后,通过基础下抬升孔进行抬升注浆。地面抬升注浆和洞内抬升注浆相结合,基于建(构)筑物监测值,以抬升量能抵消建(构)筑物沉降量为目标,使沉降量围绕稳定值小幅度波动,确保建(构)筑物的沉降和差异沉降量始终在可控范围内,同时单次最大抬升量达到2~3mm即应停止注浆。
本发明的有益效果是:
(1)适用于隧道穿越既有建(构)筑物时对既有结构的纠偏,便于实施,且实现了对纠偏过程的动态控制,施工效率高,费用低;
(2)适用于筏形基础,箱形基础,桩基础等多种基础形式的既有建(构)筑物;
(3)止浆围护的施作能够有效限制土体侧移,从而提高后续注浆施工抬升既有建筑的效果;
(4)通过既有建(构)筑物基础改造及地基注浆加固,增加基地密实度,形成持力层,且在注浆抬升过程中抬升比较均匀,避免产生较大的差异沉降;
(5)动态跟踪抬升注浆和工后恢复抬升可以有效进行地层加固,抬升既有建(构)筑物,有效的抑制了既有建(构)筑物后续沉降,同时减小其差异沉降。
附图说明
图1为本发明竖向止浆围护施作剖面图;
图2为本发明基础注浆加固剖面图;
图3为本发明注浆抬升剖面图;
图4为本发明基础注浆加固及注浆抬升平面图。
附图标记:1-既有建(构)筑物;2-形成止浆帷幕的注浆孔;3-新建隧道;4-基础加固注浆孔为①、②、③;5-注浆抬升孔为④、⑤、⑥、⑦;h为隧道埋深。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明再作详细说明。
本实例采用了本发明的技术方案进行施工,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不局限于下述的实例。
以某市某暗段隧道下穿一栋居民楼为例,该栋居民楼始建于1994年,为砖混结构住宅楼,其基础是浆砌整条毛石基础,埋深1.5m。该楼7层,总高度为20.1米,平面形状呈矩形,长56米,宽10.5m。首层为储物间,高2.1米,其余各层层高为3.0m。该段隧道围岩级别属VI级,无自稳能力,顶部土体含水量大,容易发生流土变形,隧道持力层压缩中等偏低,隧道拱顶距离地表12.3m。
为保证隧道穿越该栋楼的安全采用了注浆抬升的方法,具体施工步骤如下:
(1)竖向止浆围护施作:如图1所示,在楼房1长边采用4排竖直注浆孔2作为止浆帷幕,分别距离楼房边缘4m、4.5m、5m和5.5m,梅花型布置,中心距0.75m,钻孔直径约89mm,孔深12.3m。在楼房短边采用2排竖直注浆孔为止浆帷幕,分别距离楼房边缘3.5m和4m,梅花型布置,中心距0.75m,孔深12.3m。
(2)既有建(构)筑物基础改造及地基注浆加固:如图2、4所示,在楼房四周施作三排注浆孔4,每排由①、②、③三根注浆孔组成,对楼房基底进行注浆加固。楼房前后两侧三排注浆孔距楼房边缘分别为3m、3.5m、4m,楼房左右两侧三排注浆孔距房屋分别为2m、2.5m、3m,梅花形布置,中心距1.5m。三排注浆孔由内到外与水平面的夹角分别为30°、45°、60°,孔深分别为11m、13m、15m。
(3)动态跟踪抬升注浆:如图3、4所示,动态跟踪注浆孔5每排由④、⑤、⑥、⑦四根注浆孔组成,与楼房基地预加固注浆孔插空布置,第三排动态跟踪注浆孔分为2个分别为⑥、⑦,其与水平面的夹角分别为60°、80°,孔深分别为15m、13m,孔中心距为1.5m。当楼房沉降速率达到0.7mm/d或累计沉降量超过20mm时,应对楼房进行补偿注浆及时抵消房屋的沉降量,使楼房的沉降量和差异沉降始终在可控范围内,同时单次最大抬升值控制在3mm以内。
(4)工后建(构)筑物恢复抬升:隧道开挖施工通过后,可通过跟踪注浆孔进行抬升注浆,控制楼房的沉降量和差异沉降。地面抬升注浆和洞内注浆相结合,以楼房沉降监测值为控制标准,使其围绕稳定值小幅度波动,同时单次最大抬升量达到2~3mm即应停止注浆。
Claims (1)
1.一种城市隧道穿越既有建(构)筑物注浆抬升方法,其特征在于该方法包括以下四个步骤:
步骤1:竖向止浆围护施作:在建(构)筑物四周采用2~4排竖直注浆孔作为止浆帷幕,第一排注浆孔距离建(构)筑物边缘为2~5m,相邻两排注浆孔间距0.5~0.8m,钻孔直径80~100mm,同排钻孔中心距0.5~0.8m,钻孔采用梅花型布置,孔深至隧道顶端进行注浆形成止浆围护结构;
步骤2:既有建(构)筑物基础改造及地基注浆加固:在建(构)筑物四周施作三排注浆孔对建(构)筑物基底进行注浆加固,第一排注浆孔距离建(构)筑物边缘为1~4m,相邻两排注浆孔间距0.5~0.8m,钻孔直径80~100mm,同排钻孔中心距1~1.5m,钻孔采用梅花形布置;三排注浆孔分别采取不同的角度和深度,由内到外与水平面的夹角分别为30°、45°、60°,孔深分别为0.9h、1.1h、1.2h;注浆压力控制在0.5~1.5Mpa;
步骤3:动态跟踪抬升注浆:动态跟踪注浆孔与建(构)筑物基地预加固注浆孔插空布置,不同的是第三排动态跟踪注浆孔分为2个:与水平面的夹角分别为60°、80°,孔深分别为1.2h,1.1h、孔中心距为1.5m,动态跟踪注浆顺序按“从沉降最大处开始,至较小处结束;沉降量大的地方多注浆,沉降量小的地方少注浆;多次反复进行,控制流量、压力和抬升速度;采用多台设备对称施工”的原则进行,并根据监测情况适时进行,当建(构)筑物沉降速率达到0.7mm/d或累计沉降量超过20mm时,应对建(构)筑物进行补偿注浆及时抵消建(构)筑物的沉降量,使建(构)筑物的沉降量和差异沉降始终在可控范围内,同时单次最大抬升值控制在3mm以内,抬升注浆时注浆压力控制在2.5Mpa以下;
步骤4:工后建(构)筑物恢复抬升:隧道开挖施工通过建(构)筑物后,通过基础下抬升孔进行抬升注浆,地面抬升注浆和洞内抬升注浆相结合,基于建(构)筑物监测值,以抬升量能抵消建(构)筑物沉降量为目标,使沉降量围绕稳定值小幅度波动,确保建(构)筑物的沉降和差异沉降量始终在可控范围内,同时单次最大抬升量达到2~3mm即应停止注浆。
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