CN107506512B - 盾构多次近接施工既有运营隧道控制位移分配法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种盾构多次近接施工既有运营隧道控制位移分配法，该控制位移分配法步骤包括：(1)对既有运营隧道运营阶段进行量测，确定既有运营隧道总变形增量允许值；(2)利用有限元仿真方法将多次近接施工引起运营隧道变形进行叠加，获取各次近接施工中运营隧道最大变形值，计算各次近接施工引起最大变形值占总变形增量允许值百分比；(3)根据(2)中得到的百分比对总变形增量允许值进行分配，确定各次近接施工既有运营隧道变形增量允许值；(4)盾构近接施工过程中，对运营隧道变形进行实时监测，若单次近接施工引起运营隧道变形超过分配值，需要将残余总变形增量允许值重新分配；(5)施工过程中进行步骤(4)的循环，直至多次盾构近接施工完成。

Description

盾构多次近接施工既有运营隧道控制位移分配法
技术领域
本发明涉及一种近接施工变形控制方法，特别是涉及到一种盾构法多次近接施工既有运营隧道变形控制方法。
背景技术
盾构机通常也被称为盾构隧道掘进机，是一种用于隧道掘进的专用工程机械，主要分为土压平衡盾构机、泥水平衡盾构机和复合型盾构机，通常通过盾构刀盘刀具切削装载土体，盾构土仓提供掌子面支护压力确保施工作业安全性，采用螺旋输送机排出改良后的渣土，成套的集成设备确保盾构机在各种复杂地质条件中能够高效运转和掘进，目前已经在全国乃至世界范围内广泛应用。
盾构法施工安全快捷，经济性、可靠性好。同时施工过程不受天气环境的影响，不影响地面交通的顺畅通行，在隧道线路长、埋深较大的情况下使用盾构法施工更为经济。
但是随着地铁建设由线成网、辐射状发展，新建地铁隧道施工不可避免遭遇近接建构筑物、运营隧道等既有结构施工，近接既有运营隧道施工是盾构隧道施工过程中重大风险源，一旦控制不慎就会影响隧道安全运营，甚至酿成事故，针对这种现状已经有较为完善的控制标准和控制方法，极大的降低了近接施工风险。而盾构多次近接既有运营隧道施工对周围土层、既有结构重复扰动，风险极大，缺乏相应的控制标准和方法，是盾构施工中亟待解决的难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种盾构多次近接施工既有运营隧道控制方法，此发明通过在盾构多次近接施工既有运营隧道过程中循环、动态进行合理位移分配，为各次近接施工建立了可参考标准，实现了盾构多次近接施工引起既有运营隧道位移的动态控制，确保了盾构施工和运营隧道的双向安全，保障了既有隧道运营期间列车不减速运行以及新旧立体空间交叉结构的长期稳定。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种盾构多次近接施工既有运营隧道控制位移分配法，该控制位移分配法步骤包括：
(1)对既有运营隧道运营阶段进行量测，进而确定既有运营隧道总变形增量允许值；
(2)利用有限元仿真计算方法将多次近接施工引起运营隧道变形进行叠加，动态获取各次近接施工中运营隧道最大变形值，计算得到各次近接施工引起最大变形值占总变形增量允许值百分比；
(3)根据(2)中计算得到的百分比对总变形增量允许值进行分配，确定每一次近接施工既有运营隧道变形增量允许值；
(4)盾构近接施工过程中，对运营隧道变形进行实时动态监测，若单次近接施工引起运营隧道变形超过分配值，则需要将残余的总变形增量允许值重新分配，调高后续近接施工运营隧道控制标准，同时根据上次盾构掘进参数情况适当调高土仓压力和同步注浆压力，对运营隧道适当抬升；
(5)施工过程中进行步骤(4)的往复循环，直至多次盾构近接施工全部完成。
优选地，步骤(1)中既有运营隧道变形既有量的确定可以采用轨道小车量测运营隧道轨道平顺性并采用全站仪测试隧道拱顶结构初始变形值。
优选地，步骤(2)和(3)中有限元仿真采用精细化全过程建模技术，考虑盾构隧道接头、土仓压力、盾构主机等因素，再通过变形叠加对各次近接施工引起变形进行比例进行计算，将变形增量值分配到各次近接施工中。
优选地，步骤(4)中采用全自动全站仪和棱镜对既有隧道变形进行监测，根据每次近接施工盾构掘进参数和运营隧道变形结果实时调整施工控制措施，调整参数可以包括土仓压力、注浆压力、注浆量、盾构推力、掘进速度等，通过盾构机操作室显示器观察盾构施工参数变化，并根据监测结果对隧道变形量合理进行动态重分配。
优选地，步骤(4)是往复循环过程，通过循环实施位移分配法和调控施工参数完成多次近接施工。
优选地，步骤(4)和步骤(5)实现土仓压力的适当微调需要降低螺旋输送机出土量，通过在土仓内动态注入泡沫剂实现土仓压力的饱满与提升。
优选的，步骤(4)和步骤(5)中盾构同步注浆注入塑凝双液浆，初凝时间保持在5min内，避免浆液初期强度低以及收缩固结引起运营隧道扰动。
本发明的有益效果如下：
本发明通过在盾构多次近接施工既有运营隧道过程中循环、动态进行合理位移分配，为各次近接施工建立了可参考标准，实现了盾构多次近接施工引起既有运营隧道位移的动态控制，确保了盾构施工和运营隧道的双向安全，保障了既有隧道运营期间列车不减速运行，实现了新旧立体空间交叉结构的长期稳定。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出本发明实施过程的位移动态控制流程图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
图1示出，在一个实施例中位移动态控制流程图，通过自动化全站仪和轨道小车对运营隧道服役历史过程中变形既有量进行测定，包括测量运营隧道的轨道平顺性和运行隧道的结构变形等。根据盾构近阶施工工况进行三维有限元仿真，将多次近接施工引起运营隧道变形进行叠加，动态获取各次近接施工中运营隧道最大变形值，计算得到各次近接施工引起最大变形值占总变形最大值百分比。根据计算得到的百分比对变形增量允许值进行分配，确定单次近接施工既有运营隧道变形增量允许值。如果单次盾构近接施工超过分配值，则需要将残余变形允许值重新分配，调高后续近接施工运营隧道控制标准，通过循环分配和控制完成近接施工。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (5)

1.一种盾构多次近接施工既有运营隧道控制位移分配方法，其特征在于，该控制位移分配法步骤包括：
(1)在运营阶段对既有运营隧道进行量测，进而确定既有运营隧道总变形增量允许值；
(2)利用有限元仿真计算方法将多次近接施工引起运营隧道变形进行叠加，动态获取各次近接施工中运营隧道最大变形值，计算得到各次近接施工引起最大变形值占总变形增量允许值百分比；
(3)根据(2)中计算得到的百分比对总变形增量允许值进行分配，确定每一次近接施工既有运营隧道变形增量允许值；
(4)盾构近接施工过程中，对运营隧道变形进行实时动态监测，若单次近接施工引起运营隧道变形超过分配值，则需要将残余的总变形增量允许值重新分配，调高后续近接施工运营隧道控制标准，同时根据上次盾构掘进参数情况适当调高土仓压力和同步注浆压力，对运营隧道适当抬升；
(5)施工过程中进行步骤(4)的往复循环，直至多次盾构近接施工全部完成。
2.根据权利要求1所述的盾构多次近接施工既有运营隧道控制位移分配方法，其特征在于，所述步骤(1)中需要在盾构近接施工前对运营隧道变形既有量进行确定，确定方法为量测运营隧道轨道平顺性和隧道拱顶结构初始变形值。
3.根据权利要求1或2中所述的盾构多次近接施工既有运营隧道控制位移分配方法，其特征在于：所述步骤(2)和(3)中通过有限元仿真的方法对多次近接施工引起的既有运营隧道变形进行叠加，计算得到单次近接施工引起的变形量和总变形量，得到各次近接施工引起变形占总变形量的百分比，从而将变形增量允许值分配到各次近接施工中。
4.根据权利要求1所述的盾构多次近接施工既有运营隧道控制位移分配方法，其特征在于：所述步骤(4)中根据每次近接施工盾构掘进参数和运营隧道变形结果实时调整施工控制措施，并对隧道变形量进行动态重分配。
5.根据权利要求4所述的盾构多次近接施工既有运营隧道控制位移分配方法，其特征在于：所述步骤(4)为往复循环过程，通过循环实施位移分配法和调控施工参数完成多次近接施工。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105952462A (zh) * 2016-06-21 2016-09-21 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 邻近工程建设过程中的盾构隧道变形控制方法

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