CN102733816B - 一种盾构近距离穿越建筑物时的变形控制方法 - Google Patents
一种盾构近距离穿越建筑物时的变形控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种盾构近距离穿越建筑物时的变形控制方法，首先，采用数值分析方法分析不同支护压力比和不同注浆效果条件下盾构掘进对地层及建筑物的影响，提出最佳的支护应力比和对浆液性能的要求；其次，加强盾构开挖面稳定控制，可通过渣土改良的方式将压力舱内的渣土改良成流塑状态，减少压力控制的波动，还通过计量渣土的实际出渣质量和理论出渣质量的对比，控制超挖；最后，应加强对壁后注浆液性能控制，采用高密度、具有触变性浆液，不发生浆液的流失达到及时充填盾尾空隙。在盾构掘进过程中，还应加强安全监控，及时调整盾构掘进参数，确保临近建筑物的安全。本发明大量减少地层加固费用，更加有效利用地下空间。
Description
技术领域
本发明涉及一种盾构近距离穿越建筑物时的变形控制方法，属于地下工程施工技术领域。
背景技术
由于地下空间开发强度越来越高，盾构掘进有时不得不近距离穿过建筑物。目前常用的方法是对受盾构施工影响范围内的土体进行注浆加固，施工周期长，成本高，在目前的招标制度低价中标的前提下，施工承包商往往愿意铤而走险，不进行加固处理，由于技术上不过关往往无法保障开挖面的稳定造成重大的安全事故。目前，对于土压平衡式盾构，通常认为通过支护压力平衡开挖面前方的土水压力的概念来控制开挖面稳定，但是实际上在遇到砂性土和风化岩层时往往很难做到土压平衡开挖，螺旋排土器口出现的喷涌和出于对刀具的保护往往出现欠压施工，导致超挖引起地表过大沉降甚至地表塌陷，见诸于屡屡报道的地铁施工引起的地表塌陷事故、甚至建筑物开裂倾斜事故往往是由于该原因引起的。
发明内容
发明目的：本发明提供一种盾构近距离穿越建筑物时的变形控制方法，旨在解决越来越多的盾构近距离穿越建筑物和地下管线的施工控制以最大限度降低对建筑物影响的问题。采取龙门吊称量排放的渣土总质量减去加进去水得到排放渣土的总质量，通过与理论开挖排放渣土总质量进行比较能够较好地控制盾构超挖的问题。同时为了减少压力舱内渣土对刀盘刀具的磨损，将压力舱内渣土改良成“流塑状态”，能够更加稳定地控制开挖面的支护压力，减少支护压力的波动带来不利的影响，也便于通过螺旋排土器排出。
对盾构掘进形成的盾尾空隙需要采用充填效果更好的高密度、触变性壁后注浆液，能够使注入盾尾空隙的浆液不发生流失，更加及时充填盾尾空隙，确保减少地层损失和稳定地层。
技术方案：一种盾构近距离穿越建筑物时的变形控制方法，包括如下步骤：
一、建立盾构掘进有限元数值分析模型，分析不同支护压力比和不同注浆效果条件下盾构掘进对地层及建筑物的影响，提出最佳的支护应力比和对浆液性能的要求；
二、盾构掘进时通过严格控制出渣量，确保避免超挖，更好地控制开挖面稳定；
三、选用高密度、触变性的盾尾注浆液，确保及时充填盾尾空隙，避免浆液的流失；
四、盾构掘进速度应低速通过，同时对建筑物应加强监控，并根据监测数据进行反馈调整。
所述步骤一中，对已建地铁隧道，应控制沉降量在20mm以内，框架结构的相邻柱基沉降倾斜在0.0021以内、砌体结构承重墙的局部倾斜在0.002以内。
所述步骤二中，严格控制超挖可通过注入气泡或者高分子聚合物来润滑刀盘和刀具，同时改良压力舱内渣土达到较好的流塑状态，具有低渗透性、低强度和合适的流动度，从而更加有利于控制渣土排放达到控制超挖。
所述步骤二中，严格控制超挖可通过龙门吊车计重称计算每环出渣总质量，并减去注入气泡时加进去的水和渣土输送履带冲洗加入的水，与盾构推进每环的理论渣土总质量相差应控制3%以内。
步骤三中，所述高密度的盾尾注浆液是指密度在1.9g/cm3以上；触变性是指浆液注入盾尾空隙后能够在20分钟之内浆体的剪切屈服强度快速提高从而达到抑制浆液向开挖面的流失。
步骤四中，所述盾构掘进速度应控制10mm/min以内。
所述最佳的支护应力指建筑物影响最小；所述对浆液性能的要求包括对盾尾壁后注浆液的密度、固结变形、流动性、初凝时间性能要求。
高分子聚合物为高分子的聚丙烯酰胺。
有益效果：与现有技术相比，本发明所提供的盾构近距离穿越建筑物时的变形控制方法，提出了开挖面稳定控制新方法，即通过支护压力和渣土排放控制两方面来达到，通过压力舱内渣土改良来达到更好控制开挖面支护压力，通过计算渣土的排放量来控制盾构超挖。同时通过注入高密度、触变性浆液达到更好充填盾尾空隙，防止浆液流失。可以大量减少地层加固费用，同时也可以更加有效利用地下空间。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
某地铁盾构埋深14.5m，盾构直径6.34m，由粉土、粉质粘土、粘土、砂土及卵砾石组成，地下水位在地表以下3.0m。在紧邻盾构隧道旁2.5m处有一阀板基础住宅楼建筑物（地上12层，地下2层），阀板厚500mm，底板埋深5.1m，该楼长、宽、高分别为87.61m、13.12m、37.40m。盾构平行于建筑物长向推进。
盾构掘进时，采用较低推进速度，平均6.7mm/min，在砂性土地层中注入30%左右掺入量的气泡将压力舱内渣土改良达到流塑状态。同时，严格控制渣土排放量，各环排放的渣土与理论应排放的渣土相差在2.1~3%之间。壁后注浆量达到理论注入量的140~160%之间，浆液的密度1.96g/cm3。沉降监测表明：地表最大沉降控制+5~-10mm以内，该住宅楼没有出现明显的墙体裂缝，盾构近距离穿越建筑物基本上没有对建筑物造成影响。
Claims (4)
1.一种盾构近距离穿越建筑物时的变形控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、建立盾构掘进有限元数值分析模型，分析不同支护压力比和不同注浆效果条件下盾构掘进对地层及建筑物的影响，提出最佳的支护应力比和对浆液性能的要求；
步骤二、盾构掘进时通过控制出渣量，避免超挖；
步骤三、选用高密度、触变性的盾尾注浆液，及时充填盾尾空隙；
步骤四、盾构掘进速度应低速通过，同时对建筑物应加强监控，并根据监测数据进行反馈调整；
所述步骤一中，对建筑物的影响是指，对已建地铁隧道，应控制沉降量在20mm以内，框架结构的相邻柱基沉降倾斜在0.0021以内、砌体结构承重墙的局部倾斜在0.002以内；
所述步骤二中，控制超挖时，通过注入气泡或者高分子聚合物来润滑刀盘和刀具；
所述步骤二中，控制超挖时，通过龙门吊车计重称计算每环出渣总质量，并减去注入气泡时加进去的水和渣土输送履带冲洗加入的水，与盾构推进每环的理论渣土总质量相差控制3%以内；
步骤三中，所述高密度的盾尾注浆液是指密度在1.9g/cm3以上；触变性是指浆液注入盾尾空隙后能够在20分钟之内浆体的剪切屈服强度快速提高从而达到抑制浆液向开挖面的流失。
2.如权利要求1所述的盾构近距离穿越建筑物时的变形控制方法，其特征在于：步骤四中，所述盾构掘进速度控制10mm/min以内。
3.如权利要求1所述的盾构近距离穿越建筑物时的变形控制方法，其特征在于：所述最佳的支护应力指建筑物影响最小；所述对浆液性能的要求包括对盾尾壁后注浆液的密度、固结变形、流动性、初凝时间性能要求。
4.如权利要求1所述的盾构近距离穿越建筑物时的变形控制方法，其特征在于：高分子聚合物为高分子的聚丙烯酰胺。
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