CN106968689A - 一种适应于隧道紧邻建筑物施工的分区不等强注浆加固方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适应于隧道紧邻建筑物施工的分区不等强注浆加固方法，该方法根据隧道与建筑物之间的位置关系确定注浆加固区的范围；对注浆加固区进行分区；在隧道开挖至紧邻建筑物位置之前，对隧道与建筑物之间的地层进行钻孔并在建筑物基础底部布置多个沉降监测点；对注浆加固区进行不等强注浆处理分区加固；在注浆完成之后，再进行隧道下穿建筑物的开挖施工，同时对建筑物基础底部的沉降监测点进行实时监测，并根据监测结果确定是否对注浆加固区进行补强注浆；待隧道开挖完成二衬施作后，通过提取沉降监测点的沉降数据，判断隧道紧邻建筑物施工的分区注浆加固的最终效果。本发明保证了隧道施工时建筑物的均匀沉降和协调变形，并降低了加固成本。

Description

一种适应于隧道紧邻建筑物施工的分区不等强注浆加固方法

技术领域

本发明涉及隧道建筑领域，尤其涉及一种适应于隧道紧邻建筑物施工的分区不等强注浆加固方法。

背景技术

在隧道施工中，下穿建筑物的情况时有发生。在下挖隧道的同时，需要严格控制隧道开挖引起的建筑物最大沉降量。注浆加固控制技术作为加固地层、减小地层沉降、保护地面既有建筑物安全的一种有效措施，在隧道下穿既有建筑物的工程中得到了大量的应用。但目前的注浆预加固技术主要是从控制建筑物总体沉降量入手考虑的，采用单一强度浆体加固地层，并没有充分考虑建筑物差异沉降和结构协调变形，可能造成加固不良或者增加加固成本。

发明内容

为克服目前单一强度浆体加固地层存在的问题和不足,本发明提供一种适应于隧道紧邻建筑物施工的分区不等强注浆加固方法，对地层进行不等强注浆预加固处理，以改进现有的注浆预加固技术的不足，实现控制建筑物差异沉降和保证结构协调变形的目标。

本发明的目的是通过采用如下的技术方案来实现的。

一种适应于隧道紧邻建筑物施工的分区不等强注浆加固方法，其包括如下步骤：

步骤一、根据隧道与建筑物之间的位置关系确定注浆加固区的范围；

步骤二、根据建筑物下地质情况和建筑物与隧道位置关系对注浆加固区进行分区，划分低强度注浆区和高强度注浆区；

步骤三、在隧道开挖至紧邻建筑物位置之前，对隧道与建筑物之间的地层进行钻孔并在建筑物基础底部布置多个沉降监测点；

步骤四、根据预先划分的注浆加固区，对隧道与建筑物之间的地层进行不等强注浆处理分区加固；

步骤五、在注浆完成之后，再进行隧道下穿建筑物的开挖施工，同时对建筑物基础底部的沉降监测点进行实时监测，并根据监测结果确定是否对注浆加固区进行补强注浆；

步骤六、待隧道开挖完成二衬施作后，通过提取沉降监测点的沉降数据，来以此判断隧道紧邻建筑物施工的分区注浆加固的最终效果。

进一步地，所述注浆加固区为所述建筑物基础之下，所述隧道之上的区域，所述注浆加固区的范围由沉降槽宽度系数、厚度预定值和建筑物基础宽度确定。

进一步地，所述步骤一中注浆加固区的长度为5i长度，i为沉降槽宽度系数，沉降槽宽度系数i为peck曲线中隧道中心至反弯点的距离，5i长度为地表沉降槽沉降值S为零的两点间距离；

注浆加固区的厚度为2～4m；

注浆加固区的宽度不小于建筑物基础的宽度。

进一步地，在步骤二中将所述注浆加固区划分为多个区，所述注浆加固区宽度不小于所述建筑物基础宽度。

进一步地，当所述注浆加固区划分为三个区时，各分区长度尺寸比例根据地质情况可以分为1:1:1或者1:2:1两种；

所述地质情况是指围岩条件，当所述围岩条件良好时，选用1:1:1的长度比例；当所述围岩比较破碎或者软弱时，则选用1:2:1的长度比例。

进一步地，在步骤三中当隧道掌子面抵达所述隧道紧邻所述建筑物位置前的6～8m范围内时钻孔布置沉降监测点。

进一步地，在所述步骤四中的注浆作业按照注浆结石体的强度中间强两边弱的规律进行分区不等强注浆，所述低强度注浆区注入低强度浆液，所述高强度注浆区注入高强度浆液。

进一步地，所述低强度浆液采用水泥水玻璃双液浆，所述高强度浆液采用水泥浆单液浆或采用浆液浓度较高的水泥水玻璃双液浆。

进一步地，所述步骤五中需要根据实时监测的数据判断所述建筑物基础的变位情况是否超限，如果所述建筑物基础发生较大幅度的基础变位情况则需要对所述注浆加固区进行补强注浆。

进一步地，所述步骤六中通过提取沉降监测点的沉降数据绘制二衬施作完成后的沉降曲线，并与相同工况下通过数值模拟计算所得到的地表沉降结果进行对比来判断分区注浆加固的最终效果。

本发明的有益效果是：

(1)在进行分区不等强注浆时，合理地利用了peck曲线的特点，将注浆加固区设计成中间强、两边弱的形式，从而能够更好地控制建筑物的差异沉降，保证结构的变位在合理的范围内。

(2)本方法采用实时监测建筑物基础变形的方式，能够及时检测注浆加固效果，如果建筑物差异沉降仍然较大可以进行纠偏和补浆。

本发明可以克服现有单一强度浆体加固地层方法的不足，利用分区加固、不同区域注不同强度浆体的方式对地层进行处理，在降低加固成本的情况下保证隧道下穿建筑物施工时，建筑物的均匀沉降和协调变形。

附图说明

图1为本发明中隧道紧邻建筑物施工的分区不等强注浆示意图；

图2为peck曲线示意图。

其中：

1-建筑物、2-隧道、3-低强度注浆区、4-高强度注浆区、5-建筑物基础、6-沉降监测点。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

在隧道施工中，当隧道需穿过建筑物底部或者紧邻建筑物底部穿过时，为防止建筑物沉降，需在建筑物基础与隧道之间注浆加固。本发明提供一种适应于隧道紧邻建筑物施工的分区不等强注浆加固方法，通过划分注浆区域、不同区域采用不同注浆浆液的方式实现不等强注浆加固。采用该方法进行注浆加固可有效避免单一强度浆体加固地层的不足，保证建筑物的均匀沉降和协调变形。

实施例一

如图1所示，当隧道2需从建筑物1底部穿过时，在建筑物基础5与隧道2之间需注浆加固，通过如下步骤实现本发明的加固方法。

步骤一，根据隧道2与建筑物1之间的位置关系确定注浆加固区的范围；

在隧道2下穿建筑物1的施工中，注浆加固区一般设立在建筑物基础5之下，隧道2之上的区域。注浆加固区的长度主要由沉降槽宽度系数i(见图2)来确定，一般为5i长度。注浆加固区的厚度一般为2～4m，注浆加固区的宽度根据建筑物基础5的宽度来确定，通常不小于建筑物基础5的宽度。

如图2所示，沉降槽宽度系数i为peck曲线中隧道2中心至反弯点的距离，沉降值S代表地表或者地层总沉降值，本申请中即地表沉降槽沉降值，5i长度为地表沉降槽沉降值S为零的两点间距离，既为沉降槽大致的影响范围。

步骤二，根据建筑物1下地质情况和建筑物1与隧道2位置关系对注浆加固区进行分区；

如图1所示，隧道2从建筑物1底部穿过时，根据步骤一所述在建筑物基础5与隧道2之间设置注浆加固区，通常将注浆加固区划分为三个区，各分区长度尺寸比例根据地质情况可以分为1:1:1或者1:2:1两种，注浆加固区宽度不小于建筑物基础宽度。本申请中的建筑物下地质情况主要是指围岩条件，当围岩条件良好时，选用1:1:1的长度比例；当围岩比较破碎或者软弱时，则选用1:2:1的长度比例。

步骤三，在隧道2开挖至紧邻建筑物1位置之前，对隧道2与建筑物1之间的地层进行钻孔并在建筑物基础5底部布置多个沉降监测点6；

一般在隧道掌子面抵达隧道2紧邻建筑物1位置前的6～8m范围内时钻孔布置沉降监测点6，以免开挖引起地层的扰动。沉降监测点6布置在建筑物基础5底部中间和两侧的位置(见图1)。

步骤四，根据预先划分的注浆加固区，对隧道2与建筑物1之间的地层进行不等强注浆处理分区加固；

注浆作业一般是按照注浆结石体的强度中间强两边弱的规律进行分区不等强注浆，如图1所示，在注浆区中间设置高强度注浆区4，两侧设置低强度注浆区3，并根据建筑物下地质情况，及建筑物情况合理选择高强度注浆区4和低强度注浆区3注浆的浆液种类。一般情况下，低强度浆液采用水泥水玻璃双液浆，高强度浆液采用水泥浆单液浆，但当建筑物1为低矮建筑，地基承重量小时，高强度注浆区也可采用浆液浓度较高的水泥水玻璃双液浆。

步骤五，在注浆完成之后，再进行隧道2下穿建筑物1的开挖施工，同时对建筑物基础5底部的沉降监测点6进行实时监测，并根据监测结果确定是否对注浆加固区进行补强注浆；

需要根据实时监测的数据判断建筑物基础5的变位情况是否超限，如果建筑物基础5发生较大幅度的基础变位情况则需要对注浆加固区进行补强注浆。

步骤六，待隧道2开挖完成二衬施作后，通过提取沉降监测点6的沉降数据，来以此判断隧道2紧邻建筑物1施工的分区注浆加固的最终效果；

一般通过提取沉降监测点6的沉降数据绘制二衬施作完成后的沉降曲线，并与相同工况下通过数值模拟计算所得到的地表沉降结果进行对比来判断分区注浆加固的最终效果。

实施例二

当隧道从建筑物下侧部穿过时，本实施例在实施本发明加固方法时，与实施例一中不同的是：可将注浆加固区划分为左右二个区，分别为低强度注浆区和高强度注浆区，其长度尺寸比例可根据地质情况和与建筑物的位置关系确定，注浆加固区宽度不小于建筑物基础宽度。并根据地质情况及建筑物的情况合理选择浆液种类。下面通过具体实施例进一步说明该加固方法。

在一热力外线工程中，热力全线均采用潜埋暗挖法施工，本次隧道工程西侧主要为老旧瓦房且存在多处重点文物建筑及现代高层楼房，且本工程局部存在上层滞水，含水层为粉细砂层、粘质粉土～砂质粉土层。为实现含水粉细砂地层接近古旧建筑物条件下浅埋暗挖隧道非降水开挖施工，采用本发明的方法对含水粉细砂地层进行止水加固，将地表沉降控制在15mm，差异沉降控制在8mm，δ/L值(L为建筑物长度，δ为差异沉降，其比值可以用来表征差异沉降的强弱)也控制在4‰以内，以保证古旧建筑物的安全。

由于隧道位于古旧建筑物的左下方，在本实施例的注浆加固过程中，采用隧道上半断面注浆的方法。为实现不等强注浆加固的目的，将注浆加固区域分为左右两个区域，在隧道顶部右半面加右边直墙注浓度为40°Be’的水泥水玻璃双液浆CS浆液，在隧道顶部左半面加左边直墙注浓度为22°Be’的水泥水玻璃双液浆CS浆液，注浆深度(即和隧道掘进方向相同的方向上的深度)为14m，注浆压力控制在0.3—1.0MPa。注浆加固厚度、隧道拱顶及侧墙外侧地层加固厚度0.9m。注浆加固范围由拱顶正上方至侧墙底部45°斜下方，隧道加固纵向长度为建筑物及两侧各10m范围。

注浆工艺，选用双液注浆系统。在注浆的过程中，采用跳孔法成孔，成孔向外倾斜15°，成孔深14m。注浆按约束～开放型注浆顺序进行施工，即首先将群孔的周圈进行注浆，从而达到约束的目的，以防止浆液扩散过远，其次采取开放型注浆由一侧向另一侧平行推进，以达到排水固结的目的。在每循环注浆过程中，当所有注浆孔均达到注浆结束标准，无漏注现象，即可结束此次循环注浆。

通过对隧道施工现场和施工完成后的的监测数据分析，在热力管线接近古旧建筑物条件下浅埋暗挖隧道非降水开挖施工中通过不等强注浆方法，可以将地表沉降和差异沉降控制在限值之内，效果明显。

虽然上面结合本发明的优选实施例对本发明的原理进行了详细的描述，本领域技术人员应该理解，上述实施例仅仅是对本发明的示意性实现方式的解释，并非对本发明包含范围的限定。实施例中的细节并不构成对本发明范围的限制，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均落在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适应于隧道紧邻建筑物施工的分区不等强注浆加固方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤一、根据隧道与建筑物之间的位置关系确定注浆加固区的范围；

步骤二、根据建筑物下地质情况和建筑物与隧道位置关系对注浆加固区进行分区，划分低强度注浆区和高强度注浆区；

步骤三、在隧道开挖至紧邻建筑物位置之前，对隧道与建筑物之间的地层进行钻孔并在建筑物基础底部布置多个沉降监测点；

步骤四、根据预先划分的注浆加固区，对隧道与建筑物之间的地层进行不等强注浆处理分区加固；

步骤五、在注浆完成之后，再进行隧道下穿建筑物的开挖施工，同时对建筑物基础底部的沉降监测点进行实时监测，并根据监测结果确定是否对注浆加固区进行补强注浆；

步骤六、待隧道开挖完成二衬施作后，通过提取沉降监测点的沉降数据，来以此判断隧道紧邻建筑物施工的分区注浆加固的最终效果。

2.根据权利要求1所述的适应于隧道紧邻建筑物施工的分区不等强注浆加固方法，其特征在于，所述注浆加固区为所述建筑物基础之下，所述隧道之上的区域，所述注浆加固区的范围由沉降槽宽度系数、厚度预定值和建筑物基础宽度确定。

3.根据权利要求2所述的适应于隧道紧邻建筑物施工的分区不等强注浆加固方法，其特征在于，所述步骤一中注浆加固区的长度为5i长度，i为沉降槽宽度系数，沉降槽宽度系数i为peck曲线中隧道中心至反弯点的距离，5i长度为地表沉降槽沉降值S为零的两点间距离；

注浆加固区的厚度为2～4m；

注浆加固区的宽度不小于建筑物基础的宽度。

4.根据权利要求1所述的适应于隧道紧邻建筑物施工的分区不等强注浆加固方法，其特征在于，在步骤二中将所述注浆加固区划分为多个区，所述注浆加固区宽度不小于所述建筑物基础宽度。

5.根据权利要求4所述的适应于隧道紧邻建筑物施工的分区不等强注浆加固方法，其特征在于，当所述注浆加固区划分为三个区时，各分区长度尺寸比例根据地质情况可以分为1:1:1或者1:2:1两种；

所述地质情况是指围岩条件，当所述围岩条件良好时，选用1:1:1的长度比例；当所述围岩比较破碎或者软弱时，则选用1:2:1的长度比例。

6.根据权利要求1所述的适应于隧道紧邻建筑物施工的分区不等强注浆加固方法，其特征在于，在步骤三中当隧道掌子面抵达所述隧道紧邻所述建筑物位置前的6～8m范围内时钻孔布置沉降监测点。

7.根据权利要求1所述的适应于隧道紧邻建筑物施工的分区不等强注浆加固方法，其特征在于，在所述步骤四中的注浆作业按照注浆结石体的强度中间强两边弱的规律进行分区不等强注浆，所述低强度注浆区注入低强度浆液，所述高强度注浆区注入高强度浆液。

8.根据权利要求7所述的适应于隧道紧邻建筑物施工的分区不等强注浆加固方法，其特征在于，所述低强度浆液采用水泥水玻璃双液浆，所述高强度浆液采用水泥浆单液浆或采用浆液浓度较高的水泥水玻璃双液浆。

9.根据权利要求1所述的适应于隧道紧邻建筑物施工的分区不等强注浆加固方法，其特征在于，所述步骤五中需要根据实时监测的数据判断所述建筑物基础的变位情况是否超限，如果所述建筑物基础发生较大幅度的基础变位情况则需要对所述注浆加固区进行补强注浆。

10.根据权利要求1所述的适应于隧道紧邻建筑物施工的分区不等强注浆加固方法，其特征在于，所述步骤六中通过提取沉降监测点的沉降数据绘制二衬施作完成后的沉降曲线，并与相同工况下通过数值模拟计算所得到的地表沉降结果进行对比来判断分区注浆加固的最终效果。