CN107558489A - 一种盾构下穿既有建筑物的施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种盾构下穿既有建筑物的施工方法,进行既有建筑物外围加固;施作托换主梁及次梁;施作7条钻孔桩托住3条主梁及5条次梁;选用外侧钢壁有螺旋丝扣的液压千斤顶,外套钢圈,在调整过程中时刻使千斤顶上的外钢圈与次梁紧密贴紧,单个柱子出现沉降时进行单独调整;原有柱子进行切割,利用液压控制系统控制千斤顶进行沉降调整,在个别柱子出现沉降时,进行单个柱子的调整,直至每个柱子不再发生沉降为止。监测一定时间后,建筑物无沉降变化时,按照设计要求进行主梁与次梁的连接。本发明的有益效果是能对盾构下穿既有建筑物的变形进行灵活有效的控制,提高施工安全。

Description

一种盾构下穿既有建筑物的施工方法
技术领域
本发明属于建筑技术领域,涉及一种盾构下穿既有建筑物的施工方法。
背景技术
盾构推进对周围环境的影响主要表现在盾构推进引起的地表沉降变形。地表沉降变形量过大时,会直接影响地表建筑物的正常使用,特别是在盾构隧道下穿既有建筑物时,要保证既有建筑物的正常使用,如何控制其不致产生过大的沉降变形和开裂,是盾构隧道施工中必须要面临的重要工程技术难题。截至目前,盾构施工引起的地表和建筑物沉降变形的监测技术已趋于成熟。但在实际施工过程中,受建筑物形状和尺寸,以及建筑物重要性的影响,根据监测数据来主动调整建筑物的沉降变形量保证其变形在允许的范围内,是盾构施工的重中之重。地铁隧道施工过程中,盾构下穿既有建筑物的施工案例比较多见,但是在以人工素填土、淤泥或淤泥质土、淤泥质粉细砂层、中粗砂层以及强风化或者中风化地层为主,且为桩基础的建筑物下方穿越盾构隧道的施工案例则较少。例如,对下穿既有建筑物的盾构隧道进行施工时,盾构隧道的施工具有以下特点:一、下穿地层中粗砂层呈深灰色,饱和,松散~稍密,级配不良,主要成分以石英中粗砂为主,局部夹薄层淤泥,含少量有机质成分,土质不均,大多与粉细砂层呈互层分布,层厚不均,分布不稳定;二、盾构区间隧顶埋深约为11.8m;三、建筑物修建于1993年,框架结构,地面7层,无地下室。地面首层为商铺,2~7层为居民住宅。基础为锤击式沉管灌注桩,桩长15m,桩径480mm,桩顶标高-1.6m。基础多为3桩或4桩一承台,建筑物结构平面呈V型不规则形状。盾构隧道区间左线下穿平面范围约15m,共涉及了21根桩基础。一般地,盾构隧道下穿既有建筑物施工时,地表建筑物的结构复杂、自重大而且不均匀沉降要求高,盾构施工中地表建筑物的变形不易控制,只有采取更先进灵活的施工方法,才能保证建筑物的安全。
发明内容
本发明的目的在于提供一种盾构下穿既有建筑物的施工方法,解决了现有方法中盾构施工中地表建筑物的变形不易控制,盾构下穿既有建筑物容易造成危险的问题。
本发明所采用的技术方案是按照以下步骤进行:
步骤一,既有建筑物外围加固;
施工区域外围,采用两排双管旋喷桩对地基进行防水处理;施工区域内,采用双管旋喷桩对主动托换梁梁底标高以下的土层进行加固;
步骤二,施作托换主梁及次梁;
施作7条钻孔桩托住3条主梁及5条次梁;为满足千斤顶顶升调整力的需求,使新浇筑的混凝土能与原柱结合牢固,应对原立柱混凝土接触面保护层进行凿除,保护层凿除后,将原柱钢筋与次梁钢筋进行焊接,无法焊接处,在柱子上进行植筋,将植筋与次梁钢筋焊接;
步骤三,安装千斤顶并进行调试;
选用外侧钢壁有螺旋丝扣的液压千斤顶,外套钢圈,在调整过程中时刻使千斤顶上的外钢圈与次梁紧密贴紧,防止突发情况发生时引起柱子突然下降,千斤顶安装时应保证千斤顶的轴线垂直,每个次梁上布置4台千斤顶。每个柱子的千斤顶为一组,在单个柱子出现沉降时进行单独调整;
步骤四,既有建筑物及周边变形监测点布设;
施工过程中监测项目有原建筑物监测、环境监测、新结构监测、施工过程中新、老结构监测和施工后监测,监测区域的范围纵横向均为50m~100m;
步骤五,盾构机截桩施工并进行柱子沉降调整;
新的桩基没有沉降时,原有柱子进行切割,将钢筋混凝土切断,直至该部位切透为止;在桩基进行截断时,原有桩基支承力随即下降,千斤顶上的钢圈及千斤顶同时受力,新桩基受力后会出现沉降,根据静力水准仪和常规水准仪监测的数据,利用液压控制系统控制千斤顶进行沉降调整,当调整至指定位置时,将千斤顶上的钢圈利用人工锁死,随时关注各柱的沉降数据,在个别柱子出现沉降时,进行单个柱子的调整,直至每个柱子不再发生沉降为止。
步骤六,节点处理;
监测一定时间后,建筑物无沉降变化时,按照设计要求进行主梁与次梁的连接。
进一步,步骤一中,施工区域外围的旋喷桩深度为18米,施工区域内的旋喷桩桩长为18米。
进一步,步骤二中,钻孔桩直径为1600mm;主梁采用型钢混凝土,截面为1.5mx0.9m,高2m;次梁采用型钢混凝土,截面宽0.78m,高1m。
进一步,步骤三中,液压千斤顶为100吨,液压千斤顶顶身长度150mm,底座直径210mm,行程为40mm。
进一步,主梁与次梁的连接方法:1、在主次梁施工时预留连接用的钢筋孔; 2、按照千斤顶高度进行制作相应高度的钢垫块;3、千斤顶超顶1~2mm,将钢垫块放置在主次梁之间;4、千斤顶回落,使次梁荷载通过钢垫块传至主梁;5、将预留钢筋孔内进行注浆;6、连接点钢筋、模板施工;7、最后采用微膨胀混凝土进行浇筑。
本发明的有益效果是能对盾构下穿既有建筑物的变形进行灵活有效的控制,提高施工安全。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
广州市轨道交通十三号线一期工程鱼珠~丰乐路区间起于鱼珠站,与已建成的五号线鱼珠站十字换乘,出鱼珠站后下穿鱼珠综合市场及黄埔大道东等南行转东,下穿狮子桥涌、厂区、海员路进入丰乐路站。区间从11#盾构井南端引出约 25m后,左线下穿了鱼珠煤厂宿舍A7楼(939大院)。鱼珠煤厂宿舍A7楼修建于1993年,框架结构,地面7层,地下室1层。地面首层为商铺,2~7层为居民住宅。基础为锤击式沉管灌注桩,桩长15m,桩径480mm,桩顶标高-1.6m。基础多为3桩或4桩一承台,建筑物结构平面呈V型不规则形状。区间左线下穿范围为里程ZDK38+090~ZDK ZDK38+105之间,平面范围约15m。区间下穿了15根桩,1m影响范围内(含下穿)共有21根桩,9处承台。
第一步,土方开挖。室外采用机械配合人工进行开挖,室内采用人工进行开挖。在开挖过程中做好防水和支护工作。开挖深度至地面以下3m。
第二步,施作旋喷桩加固及防水处理。施工区域外围,采用两排D600@450 双管旋喷桩对地基进行防水处理,旋喷桩深度为18米。施工区域内,采用 D600@850双管旋喷桩对主动托换梁梁底标高以下的土层进行加固,桩长为18 米。
第三步,施作人工挖孔桩。在盾构隧道影响范围内施作7条直径1600mm的新桩,用来托住3条主梁及5条次梁。
第四步,施作托换主梁及次梁。主梁采用型钢混凝土,宽1.5m(0.9m),高2m;次梁采用型钢混凝土,截面宽0.78m,高1m。为满足千斤顶顶升调整力的需求,使新浇筑的混凝土能与原柱结合牢固,应对原立柱混凝土接触面进行凿除。保护层凿除后,将原柱钢筋与次梁钢筋进行焊接,无法焊接处,在柱子上进行植筋,将植筋与次梁钢筋焊接。
第五步,千斤顶的选择和布置。该托换工程选用100吨液压千斤顶,该千斤顶顶身长度150mm,底座直径210mm,行程为40mm。该千斤顶的特点是外侧钢壁有螺旋丝扣,外套钢圈。在调整过程中时刻使千斤顶上的外钢圈与次梁紧密贴紧,防止突发情况发生时引起柱子突然下降。
千斤顶安装时应保证千斤顶的轴线垂直。每个次梁上布置4台千斤顶。每个柱子的千斤顶为一组,在单个柱子出现沉降时进行单独调整。
第六步,千斤顶预压及预顶升。为使荷载转换到托换桩前期沉降量趋于稳定,可以对托换桩实施预压,也采用逐级增大10%油源压力方式加压,预压到理论重力的100%,同时将该状态保持一定时间,直到监测托换桩的沉降趋于稳定时预压结束。
第七步,监测。既有建筑物及周边变形监测点布设:施工过程中有多个监测项目,即原建筑物监测、环境监测、新结构监测、施工过程中新、老结构监测和施工后监测等,监测区域的范围纵横向均为50m~100m;建筑物周边沉降量和沉降速率控制在规范要求的范围之内,建筑物沉降量控制在1mm之内。
第八步,切桩。完全完成力的转换,新的桩基没有沉降时,采用静力切割设备对原有柱子进行切割。利用镶有金刚石的绳锯对准混凝土构件需要拆除的部位不断重复切割,利用金刚石超高的强度将钢筋混凝土切断,直至该部位切透为止。
第九步,托换桩沉降调整。在桩基进行截断时,原有桩基支承力随即下降,千斤顶上的钢圈及千斤顶同时受力,新桩基受力后会出现沉降,根据静力水准仪和常规水准仪监测的数据,利用液压控制系统控制千斤顶进行沉降调整,当调整至指定位置时,将千斤顶上的钢圈利用人工锁死。
第十步,后期监测。在切桩施工完成且盾构机穿越建筑物后,监测原建筑物各个柱子沉降数值,在个别柱子出现沉降时,进行单个柱子的调整,直到每根柱子不再发生沉降为止。
第十一步,节点处理。按照要求进行监测一定时间后,建筑物无沉降变化时,即可按照设计要求进行主梁与次梁的连接工作。主次梁连接施工:1、在主次梁施工时预留连接用的钢筋孔;2、按照千斤顶高度进行制作相应高度的钢垫块;3、千斤顶超顶1~2mm,将钢垫块放置在主次梁之间;4、千斤顶回落,使次梁荷载通过钢垫块传至主梁;5、将预留钢筋孔内进行注浆;6、连接点钢筋、模板施工; 7、最后采用微膨胀混凝土进行浇筑。
本发明的优点还在于:
(1)施工方法和步骤简单、设计合理,成本较低。
(2)本发明通过对建筑物外围进行加固,施作新桩并制作托换梁,将原建筑物桩基与托换梁嵌合在一起并加装千斤顶,通过监测,当沉降量大于1mm时,通过调整千斤顶,使建筑物的沉降量稳定在1mm之内。
(3)在复杂地层中盾构隧道下穿既有建筑物的安全系数高,能保证既有建筑物的正常安全使用。
(4)适用范围广,能适用于所有类似条件下盾构隧道下穿既有建筑物的施工中,能对盾构隧道下穿既有建筑物的变形进行有效控制,周期短且成本低。
以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已,并非对本发明作任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改,等同变化与修饰,均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种盾构下穿既有建筑物的施工方法,其特征在于按照以下步骤进行:
步骤一,既有建筑物外围加固;
施工区域外围,采用两排双管旋喷桩对地基进行防水处理,旋喷桩深度为18米;施工区域内,采用双管旋喷桩对主动托换梁梁底标高以下的土层进行加固,桩长为18米;
步骤二,施作托换主梁及次梁;
施作7条托住3条主梁及5条次梁,对原立柱混凝土接触面保护层进行凿除,保护层凿除后,将原柱钢筋与次梁钢筋进行焊接,无法焊接处,在柱子上进行植筋,将植筋与次梁钢筋焊接;
步骤三,安装千斤顶并进行调试;
选用外侧钢壁有螺旋丝扣的液压千斤顶,外套钢圈,在调整过程中时刻使千斤顶上的外钢圈与次梁紧密贴紧,千斤顶安装时保证千斤顶的轴线垂直,每个次梁上布置4台千斤顶,每个柱子的千斤顶为一组,在单个柱子出现沉降时进行单独调整;
步骤四,既有建筑物及周边变形监测点布设;
施工过程中监测项目有原建筑物监测、环境监测、新结构监测、施工过程中新、老结构监测和施工后监测,监测区域的范围纵横向均为50m~100m;
步骤五,盾构机截桩施工并进行柱子沉降调整;
新的桩基没有沉降时,原有柱子进行切割,将钢筋混凝土切断,直至该部位切透为止;在桩基进行截断时,原有桩基支承力随即下降,千斤顶上的钢圈及千斤顶同时受力,新桩基受力后会出现沉降,根据静力水准仪和常规水准仪监测的数据,利用液压控制系统控制千斤顶进行沉降调整,当调整至指定位置时,将千斤顶上的钢圈利用人工锁死,随时关注各柱的沉降数据,在个别柱子出现沉降时,进行单个柱子的调整,直至每个柱子不再发生沉降为止;
步骤六:建筑物原柱和托换梁之间节点处理;
监测一定时间后,建筑物无沉降变化时,按照设计要求进行主梁与次梁的连接。
2.按照权利要求1所述一种盾构下穿既有建筑物的施工方法,其特征在于:所述步骤一中,施工区域外围的旋喷桩深度为18米,施工区域内的旋喷桩桩长为18米。
3.按照权利要求1所述一种盾构下穿既有建筑物的施工方法,其特征在于:所述步骤二中,钻孔桩直径为1600mm;主梁采用型钢混凝土,截面为1.5mx0.9m,高2m;次梁采用型钢混凝土,截面宽0.78m,高1m。
4.按照权利要求1所述一种盾构下穿既有建筑物的施工方法,其特征在于:所述步骤三中,液压千斤顶为100吨,液压千斤顶顶身长度150mm,底座直径210mm,行程为40mm。
5.按照权利要求1所述一种盾构下穿既有建筑物的施工方法,其特征在于:所述主梁与次梁的连接方法:
1、在主次梁施工时预留连接用的钢筋孔;
2、按照千斤顶高度进行制作相应高度的钢垫块;
3、千斤顶超顶1~2mm,将钢垫块放置在主次梁之间;
4、千斤顶回落,使次梁荷载通过钢垫块传至主梁;
5、将预留钢筋孔内进行注浆;
6、连接点钢筋、模板施工;
7、最后采用微膨胀混凝土进行浇筑。
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