CN113775346A - 一种土压平衡盾构施工地层竖向位移时空分级控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种土压平衡盾构施工地层竖向位移时空分级控制方法,包括:(1)监测场地的测点布置;(2)建立盾构施工地层位移的三维数值模型,结合现场监测的地表沉降和地层分层竖向位移数据,划分横向影响区、竖向影响层以及纵向影响阶段;(3)将盾构间隙划分为开挖间隙和盾尾间隙,建立地层竖向位移影响因素的时空分级控制体系;(4)根据既有结构位于不同的影响区域,采取对应的处理措施。本发明整理分析位移数据找出地层竖向位移时空发展规律,提出一种时空分级划分体系,即可根据既有结构所处分区位置和土压平衡盾构施工的不同阶段,对应采取行之有效的控制措施,精准控制地层竖向位移,实现土压平衡盾构安全掘进通行。
Description
技术领域
本发明涉及地下盾构施工技术领域,特别地涉及一种土压平衡盾构施工地层竖向位移时空分级控制方法。
背景技术
城市地下空间开发强度的增加和城市轨道交通的大力发展,盾构隧道在下穿或侧穿其既有的管线、地铁隧道、桩基础、基坑的案例越来越多,对土压平衡盾构施工变形控制的要求越来越高。
实际工程建设中,土压平衡盾构施工对地层竖向位移的监测和影响区划分存在如下问题:
(1)目前,土压平衡盾构施工引起的地层变形规律的研究主要针对地表变形,对地层分层变形规律尚未形成系统的研究。同时,在地层分层位移的监测技术方面,采用的是磁环式分层位移计,测量过程中不稳定,精度较低,无法满足盾构施工引起的地层变形的要求。因此,地层分层位移的监测仪器和测点布置,需要进一步的改进和优化。
(2)在土压平衡盾构施工对邻近建构筑物影响方面进行了大量研究,但大多基于盾构对邻近建构筑物结构所产生的影响,并没有充分考虑盾构本身所引起的地层分层位移。盾构推进过程中,对地层造成的横向、竖向以及纵向影响区未进行明确划分。
(3)在土压平衡盾构施工沉降控制技术进行了相关研究,基本都是以盾构穿越重大风险工程为研究背景,而且大多为先进行地面加固(或采取隔离措施),然后盾构再通过的施工方法,而基于土压平衡盾构设备本身构造特征及工法特点对盾构施工诱发的沉降分析及其控制办法的研究较少,尚须进一步深入研究。
发明内容
为解决上述问题,本发明的目的在于提出一种采用现场监测结合数值模拟的方法,对地层竖向位移进行分区、分层、分阶段,提出一种时空划分体系,借此实现地层竖向位移的时空控制,根据既有结构所处分区位置和土压平衡盾构施工阶段,采取对应行之有效的处理措施,实现空间和时间的同步,精准控制地层竖向位移的变化,有效控制土压平衡盾构近接穿越既有管线、民房群、商业区、高铁桥墩等重大风险源时地层沉降问题,实现土压平衡盾构安全掘进通行。
为达到以上目的,本发明是这样实现的:
一种土压平衡盾构施工地层竖向位移时空分级控制方法,包括如下步骤:
S10:沿隧道推进方向,在监测场地布置深部测点和地面测点,现场监测地表沉降和地层分层竖向位移;
S20:建立盾构施工地层位移的三维数值模型,结合现场监测的地表沉降和地层分层竖向位移数据,进行:
S201:统计分析数值模拟和现场监测的同深度横向分布数据,对地层竖向位移划分横向影响区;
S202:统计分析数值模拟和现场监测的竖向分布数据,在横向影响区内对地层竖向位移划分竖向影响层;
S203:统计分析数值模拟和现场监测的纵向分布数据,对地层竖向位移划分纵向影响阶段;
S30:根据纵向影响阶段的划分结果,将盾构间隙划分为开挖间隙和盾尾间隙,建立地层竖向位移影响因素的时空分级控制体系;
S40:根据周边建筑物、构筑物、临近管线等既有结构位于不同的影响区域,采取对应的处理措施。
在一些实施例中,步骤S10中,沿隧道推进方向,布置至少三个监测段,每个监测段内测点相同,包括深部测点和地面测点两类,深部测点在隧道埋深范围内根据地层划分分层布置,各层深部测点在掘进断面内竖向成列,且各层深部测点在隧道推进方向上依次间隔一定距离,整体呈阶梯型分布;
在各列测点的最深测点对应的地面位置处,设置一个地面测点。
在一些实施例中,阶梯型分布的深部测点具体布置为:
对于单线隧道,深部测点在隧道埋深范围内每层土一层、隧道拱顶两侧拱顶同深度一层、隧道腰线处一层,各层深部测点在掘进断面内竖向上形成为隧道拱顶正上方一列、隧道左右侧壁正上方一列、隧道左右侧壁外一定距离一列;优选的,隧道腰线处一层深部测点位于隧道左右侧壁外一倍隧道直径;
对于双线隧道,深部测点在隧道埋深范围内每层土一层、左右隧道之间拱顶同深度一层、左右隧道之间腰线处一层,各层深部测点在掘进断面内竖向上形成为左右隧道拱顶正上方一列、左右隧道内侧壁正上方一列、左右隧道之间一列;优选的,左右隧道之间腰线处一层深部测点位于左右隧道断面中心连线的中点。
在一些实施例中,步骤S201中,所述横向影响区在监测段内划分为“横向三区”,包括主要影响区、显著衰减区和稳定区。
在一些实施例中,所述主要影响区为隧道正上方两开挖边界所围成的区域,即隧道中心线两侧(0~0.5)D,D为隧道直径,两边界深度为隧道拱顶至地表,沉降值范围为(0.9~1)Smax,Smax为某深度处的最大沉降值;主要影响区与显著衰减区的边界条件:沉降值为0.9Smax,0.5D;
所述显著衰减区为主要影响区边界至0.2Smax边界的区域,即隧道中心线两侧(0.5~1.5)D,0.2Smax边界深度为地表以下D/3,沉降值范围为(0.2~0.9)Smax;显著衰减区与稳定区的边界条件:沉降值为0.2Smax,D/3;
所述稳定区为显著衰减区的0.2Smax边界至影响边界的区域,即隧道中心线两侧(1.5~2)D,沉降值范围为(0~0.2)Smax。
在一些实施例中,步骤S202中,所述竖向影响层在横向影响区内划分为“竖向两层”,包括显著扰动层与整体下沉层。
在一些实施例中,所述显著扰动层的位移占比80%,整体下沉层的位移占比20%;所述显著扰动层与整体下沉层的边界为位于隧道拱顶上方D/2处。
在一些实施例中,步骤S203中,所述纵向影响阶段在盾构掘进方向划分为“纵向五阶段”,包括超前影响阶段、刀盘到达前阶段、盾体通过阶段、盾尾脱出后阶段和长期沉降阶段。
在一些实施例中,所述超前影响阶段范围为距刀盘(-6~-2)D,所述刀盘到达前阶段范围为距刀盘(-2~0)D,所述盾体通过阶段范围为距刀盘(0~1.5)D,所述盾尾脱出后阶段范围为距刀盘(1.5~3.5)D,所述长期沉降阶段范围为距刀盘(3.5~7)D。
在一些实施例中,步骤S40中,对应的处理措施为:
既有结构在主要影响区、显著扰动层处,即主要扰动层:超前影响阶段,超前加固;刀盘到达前阶段,对土体进行改良;盾体通过阶段,采用中盾注浆对开挖间隙充填;盾尾脱出阶段,采用同步注浆对盾尾间隙充填;长期沉降阶段,采用二次注浆对管片后间隙充填;
既有结构在主要影响区、整体下沉层处,即主要下沉层:超前影响阶段,无需控制;刀盘到达前阶段,对土体进行改良;盾体通过阶段,采用中盾注浆对开挖间隙充填;盾尾脱出阶段,采用同步注浆对盾尾间隙充填;长期沉降阶段,采用二次注浆对管片后间隙充填;
既有结构在显著衰减区、显著扰动层处,即衰减扰动层:超前影响阶段和刀盘到达前阶段,无需控制;盾体通过阶段,采用中盾注浆对开挖间隙充填;盾尾脱出阶段,采用同步注浆对盾尾间隙充填;长期沉降阶段,采用二次注浆对管片后间隙充填;
既有结构在显著衰减区、整体下沉层处,即衰减下沉层:超前影响阶段、刀盘到达前阶段和盾体通过阶段,无需控制;盾尾脱出阶段,采用同步注浆对盾尾间隙充填;长期沉降阶段,采用二次注浆对管片后间隙充填;
既有结构在稳定区、整体下沉层处:超前影响阶段、刀盘到达前阶段和盾体通过阶段,无需控制;盾尾脱出阶段,采用同步注浆对盾尾间隙充填;长期沉降阶段,采用二次注浆对管片后间隙充填。
本发明相对于现有技术的有益效果是:
本发明提供一种采用现场监测结合数值模拟的方法,整理分析位移数据,找出地层竖向位移时空发展规律,对地层竖向位移分区、分层、分阶段,提出一种时空分级划分体系,即“横向三区、竖向两层、纵向五阶段”,借此实现地层竖向位移的时空控制。
将盾构间隙划分为开挖间隙和盾尾间隙,结合地层竖向位移的时空分级划分体系,根据既有结构所处分区位置和土压平衡盾构施工的不同阶段,采取对应行之有效的处理和控制措施,实现空间和时间的同步,精准控制地层竖向位移的变化,有效控制土压平衡盾构近接穿越既有管线、民房群、商业区、高铁桥墩等重大风险源时地层沉降问题,实现土压平衡盾构安全掘进通行。本发明节约了施工成本,减少了施工工期,显著降低施工风险发生率,保障城市建设与公共安全,保护了城市生态环境。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是示例性的,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本发明可实施的限定条件,故不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本发明所揭示的技术内容涵盖的范围内。
图1为本发明一个实施例的监测段内测点三维布置立体示意图;
图2为监测段内测点三维布置侧面示意图;
图3为监测段内测点布置俯视示意图;
图4为监测段内测点布置断面剖视示意图;
图5为三维土压平衡盾构开挖模型图;
图6为横向三区分布特征示意图;
图7为竖向两层分布特征示意图;
图8为纵向五阶段分布特征示意图;
图9为纵向五阶段位移占比示意图;
图10为既有结构在横断面分区分层位置分布示意图;
图11为既有结构在纵断面分层分阶段控制分布示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施例和附图,对本发明做进一步详细说明。在此,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,但并不作为对本发明的限定。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“包括/包含”、“由……组成”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的产品、设备、过程或方法不仅包括那些要素,而且需要时还可以包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种产品、设备、过程或方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括/包含……”、“由……组成”限定的要素,并不排除在包括所述要素的产品、设备、过程或方法中还存在另外的相同要素。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
还需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置、部件或结构必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作,不能理解为对本发明的限制。
以下结合较佳的实施方式对本发明的实现进行详细的描述。
本发明提供的一种土压平衡盾构施工地层竖向位移时空分级控制方法,首先进行监测场地的测点布置:
现场布置测点分为深部测点和地面测点两种。地层深部测点采用单点位移计,地面测点采用静力水准仪。沿隧道推进方向,依次布置A、B、C三个监测段,以确保监测结果的准确性,三个监测段测点布置情况完全一致。
每个监测段内深部测点在竖向上(即地层深度方向)分层布置,测点的层数与土层一致,即一层土布置一层深部测点,各层深部测点在掘进断面内竖向上对齐成列,且各层深部测点在隧道推进方向上依次间隔一定距离,整体呈阶梯型分布;
如图1、2所示,本发明沿着隧道推进方向布置5层测点,每层深部测点的平面间距均为1m。首先布置地层深部测点,a1列位于左线(面向掘进方向)盾构隧道正上方,包含a11、a12、a13和a14共4个测点;a2列位于左线盾构隧道右侧边缘上方,包含a21、a22、a23、a24、a25共5个测点;a3列位于左右两线盾构隧道正中间,包含a31、a32、a33、a34、a35和a36共6个测点;a4列和a5列测点布置同a1列和a2列。
如图3、4所示,深部测点具体布置为:
对于单线隧道,深部测点在隧道埋深范围内每层土一层(图4中左线隧道右侧的a11-a31、a12-a32、a13-a33和a14-a34共四层,左侧的测点与右侧测点对称)、隧道拱顶两侧拱顶同深度一层(图4中的a25-a35,左侧的测点与右侧测点对称)、隧道腰线处一层(图4中的a36,左侧的测点与右侧测点对称),各层深部测点在竖向上形成为隧道拱顶正上方一列(图4中的a11-a14)、隧道左右侧壁正上方一列(图4中的a21-a25,左侧的测点与右侧测点对称)、隧道左右侧壁外一定距离一列(图4中的a31-a36,左侧的测点与右侧测点对称)。
对于单线隧道,隧道腰线处的一层深部测点,本发明具有两个,分别位于隧道左右侧壁外一倍隧道直径处(图4中的a36,左侧的测点与右侧测点对称),以尽量消除开挖扰动的影响。
对于双线隧道,深部测点在隧道埋深范围内每层土一层(图4中的a11-a51、a12-a52、a13-a53和a14-a54共四层)、左右隧道之间拱顶同深度一层(图4中的a25-a45)、左右隧道之间腰线处一层(图4中的a36),各层深部测点在掘进断面内竖向上形成为左右隧道拱顶正上方一列(图4中的a11-a14、a51-a54)、左右隧道内侧壁正上方一列(图4中的a21-a25、a41-a45)、左右隧道之间一列(图4中的a31-a36)。
对于双线隧道,左右隧道之间腰线处的一层深部测点,本发明设置一个,其位于左右隧道断面中心连线的中点处(图4中的a36)。
各列深部测点的最深孔对应设置一组地面测点a10,a20,a30,a40,a50,这组地面测点平面位置和本列最深测点重合,即布置在最深测点a14,a25,a36,a45,a54的正上方地面位置。
监测场地的测点布置完成后,收集地层参数和土压平衡盾构施工参数,建立盾构施工地层位移的三维数值模型,如图5所示。
然后结合现场监测的地表沉降和地层分层竖向位移数据,进行如下工作:
如图6,统计分析数值模拟和现场监测的同深度横向分布数据,即统计和分析数值模拟和现场监测在土压平衡盾构掘进过程中的地层竖向位移横向分布数据,将监测断面不同深度地层的沉降槽分区界限的沉降值大小与最大沉降值的比值得出,主要影响区和显著衰减区的分界点沉降是最大沉降值的90%,显著衰减区和稳定区的分界点沉降是最大沉降值的20%,由此,将横向影响区在监测段内划分为“横向三区”,包括主要影响区、显著衰减区和稳定区。
主要影响区为隧道正上方两开挖边界所围成的区域,即隧道中心线两侧(0~0.5)D,D为隧道直径,两边界深度为隧道拱顶至地表,沉降值范围为(0.9~1)Smax,Smax为某深度处的最大沉降值;主要影响区与显著衰减区的边界条件:沉降值为0.9Smax,0.5D。
显著衰减区为主要影响区边界至0.2Smax边界的区域,即隧道中心线两侧(0.5~1.5)D,0.2Smax边界深度为地表以下D/3,沉降值范围为(0.2~0.9)Smax;显著衰减区与稳定区的边界条件:沉降值为0.2Smax,D/3。
稳定区为显著衰减区的0.2Smax边界至影响边界的区域,即隧道中心线两侧(1.5~2)D,沉降值范围为(0~0.2)Smax。沉降沿横向变化率较小,其沉降沿横向变化率的大小直接决定了沉降槽的影响范围。
如图7,统计和分析数值模拟和现场监测在土压平衡盾构掘进过程中的地层竖向位移竖向分布数据,在横向影响区内对地层竖向位移划分竖向影响层,根据监测断面不同深度地层竖向位移分区占比得出,在横向分布的主要影响区,显著扰动层的位移占比80%,整体下沉层的位移占比20%,由此,将竖向影响层在横向影响区内划分为“竖向两层”,包括显著扰动层与整体下沉层。
显著扰动层的位移占比80%,整体下沉层的位移占比20%,显著扰动层与整体下沉层的边界为位于隧道拱顶上方D/2处。
如图8,统计和分析数值模拟和现场监测在土压平衡盾构掘进过程中的地层竖向位移纵向分布数据,根据监测断面不同深度地层分层位移大小,沿纵向划分成以下五阶段:
超前影响阶段:地层超前隆起或沉降,平均沉降速度很小,范围为距刀盘(-6~-2)D;
刀盘到达前阶段:受土压平衡盾构推力影响超前隆起开始减小直至产生沉降,范围为距刀盘(-2~0)D;
盾体通过阶段:阶段内平均沉降速度达到最大,沉降由开挖间隙引起,范围为距刀盘(0~1.5)D;
盾尾脱出后阶段:阶段内平均沉降速度依然很大,沉降由盾尾空隙引起,范围为距刀盘(1.5~3.5)D;
长期沉降阶段:平均沉降速度减小直至稳定,主要由土体蠕变或压缩产生固结沉降,范围为距刀盘(3.5~7)D。
结合图9所示,通过统计分析,掘进过程中的地层竖向位移在纵向五阶段占比可见,盾体通过阶段是开挖间隙变形控制的敏感阶段,盾尾脱出后阶段是盾尾间隙变形控制的主要阶段。根据纵向影响阶段的划分结果,将盾构间隙划分为开挖间隙和盾尾间隙两部分,揭示了诱发地层竖向位移的发生时机及其位移占比,建立地层竖向位移影响因素的时空分级控制体系,即“横向三区、竖向两层、纵向五阶段”。“横向三区、竖向两层”为基于垂直于掘进方向的横断面的划分概念,“纵向五阶段”为掘进方向的纵断面的划分概念,本发明三者组合在一起,形成三维空间和时间的四维时空同步分级控制理念,客观、全面、真实地揭示了土压平衡盾构地层竖向位移的影响因素和占比,为对影响区域内既有结构的变形采取针对性的处理措施提供了有力的理论依据。
如图10和图11,根据周边建筑物、构筑物、临近管线等既有结构位于不同的影响区域,采取对应的处理措施:
既有结构①在主要影响区、显著扰动层处,即主要扰动层:超前影响阶段,超前加固;刀盘到达前阶段,对土体进行改良;盾体通过阶段,采用中盾注浆对开挖间隙充填;盾尾脱出阶段,采用同步注浆对盾尾间隙充填;长期沉降阶段,采用二次注浆对管片后间隙充填;
既有结构②在主要影响区、整体下沉层处,即主要下沉层:超前影响阶段,无需控制;刀盘到达前阶段,对土体进行改良;盾体通过阶段,采用中盾注浆对开挖间隙充填;盾尾脱出阶段,采用同步注浆对盾尾间隙充填;长期沉降阶段,采用二次注浆对管片后间隙充填;
既有结构③在显著衰减区、显著扰动层处,即衰减扰动层:超前影响阶段和刀盘到达前阶段,无需控制;盾体通过阶段,采用中盾注浆对开挖间隙充填;盾尾脱出阶段,采用同步注浆对盾尾间隙充填;长期沉降阶段,采用二次注浆对管片后间隙充填;
既有结构④在显著衰减区、整体下沉层处,即衰减下沉层:超前影响阶段、刀盘到达前阶段和盾体通过阶段,无需控制;盾尾脱出阶段,采用同步注浆对盾尾间隙充填;长期沉降阶段,采用二次注浆对管片后间隙充填;
既有结构⑤在稳定区、整体下沉层处:超前影响阶段、刀盘到达前阶段和盾体通过阶段,无需控制;盾尾脱出阶段,采用同步注浆对盾尾间隙充填;长期沉降阶段,采用二次注浆对管片后间隙充填。
既有结构处于交界处,按最不利条件控制。
处理措施汇总如表1所示。
表1 地层竖向位移时空分级控制表
本发明采用数值模拟和现场监测的方法,整理分析数据找出地层竖向位移时空发展规律,提出了“横向三区、竖向两层、纵向五阶段”的地层竖向位移时空分级控制方法;将盾构间隙划分为开挖间隙和盾尾间隙,根据既有结构所处分级位置和土压平衡盾构施工阶段,选取超前加固、土体改良、中前盾注浆、盾尾注浆和二次注浆的适当组合,精准控制土压平衡盾构在超前影响阶段、刀盘到达前阶段、盾体通过阶段、盾尾脱出阶段及长期沉降阶段所引起的地层竖向位移,减小对既有结构的扰动,实现空间和时间的同步,使土压平衡盾构安全掘进通行;有效控制了土压平衡盾构近接穿越既有线、民房群、商业区、高铁桥墩等重大风险源时地层沉降问题,避免了安全事故和交通中断、房屋拆改;节约了施工成本,减少了施工工期,显著降低风险施工发生率,保障城市建设与公共安全,保护了城市生态环境。
本领域技术人员容易理解的是,在不冲突的前提下,上述各优选方案可以自由地组合、叠加。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种土压平衡盾构施工地层竖向位移时空分级控制方法,包括如下步骤:
S10:沿隧道推进方向,在监测场地布置深部测点和地面测点,现场监测地表沉降和地层分层竖向位移;
S20:建立盾构施工地层位移的三维数值模型,结合现场监测的地表沉降和地层分层竖向位移数据,进行:
S201:统计分析数值模拟和现场监测的同深度横向分布数据,对地层竖向位移划分横向影响区;
S202:统计分析数值模拟和现场监测的竖向分布数据,在横向影响区内对地层竖向位移划分竖向影响层;
S203:统计分析数值模拟和现场监测的纵向分布数据,对地层竖向位移划分纵向影响阶段;
S30:根据纵向影响阶段的划分结果,将盾构间隙划分为开挖间隙和盾尾间隙,建立地层竖向位移影响因素的时空分级控制体系;
S40:根据周边建筑物、构筑物、临近管线等既有结构位于不同的影响区域,采取对应的处理措施。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:
步骤S10中,沿隧道推进方向,布置至少三个监测段,每个监测段内测点相同,包括深部测点和地面测点两类,深部测点在隧道埋深范围内根据地层划分分层布置,各层深部测点在掘进断面内竖向成列,且各层深部测点在隧道推进方向上依次间隔一定距离,整体呈阶梯型分布;
在各列测点的最深测点对应的地面位置处,设置一个地面测点。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于:
阶梯型分布的深部测点具体布置为:
对于单线隧道,深部测点在隧道埋深范围内每层土一层、隧道拱顶两侧拱顶同深度一层、隧道腰线处一层,各层深部测点在掘进断面内竖向上形成为隧道拱顶正上方一列、隧道左右侧壁正上方一列、隧道左右侧壁外一定距离一列;优选的,隧道腰线处一层深部测点位于隧道左右侧壁外一倍隧道直径;
对于双线隧道,深部测点在隧道埋深范围内每层土一层、左右隧道之间拱顶同深度一层、左右隧道之间腰线处一层,各层深部测点在掘进断面内竖向上形成为左右隧道拱顶正上方一列、左右隧道内侧壁正上方一列、左右隧道之间一列;优选的,左右隧道之间腰线处一层深部测点位于左右隧道断面中心连线的中点。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:
步骤S201中,所述横向影响区在监测段内划分为“横向三区”,包括主要影响区、显著衰减区和稳定区。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于:
所述主要影响区为隧道正上方两开挖边界所围成的区域,即隧道中心线两侧(0~0.5)D,D为隧道直径,两边界深度为隧道拱顶至地表,沉降值范围为(0.9~1)Smax,Smax为某深度处的最大沉降值;主要影响区与显著衰减区的边界条件:沉降值为0.9Smax,0.5D;
所述显著衰减区为主要影响区边界至0.2Smax边界的区域,即隧道中心线两侧(0.5~1.5)D,0.2Smax边界深度为地表以下D/3,沉降值范围为(0.2~0.9)Smax;显著衰减区与稳定区的边界条件:沉降值为0.2Smax,D/3;
所述稳定区为显著衰减区的0.2Smax边界至影响边界的区域,即隧道中心线两侧(1.5~2)D,沉降值范围为(0~0.2)Smax。
6.根据权利要求4或5所述的方法,其特征在于:
步骤S202中,所述竖向影响层在横向影响区内划分为“竖向两层”,包括显著扰动层与整体下沉层。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于:
所述显著扰动层的位移占比80%,整体下沉层的位移占比20%;所述显著扰动层与整体下沉层的边界为位于隧道拱顶上方D/2处。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:
步骤S203中,所述纵向影响阶段在盾构掘进方向划分为“纵向五阶段”,包括超前影响阶段、刀盘到达前阶段、盾体通过阶段、盾尾脱出后阶段和长期沉降阶段。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于:
所述超前影响阶段范围为距刀盘(-6~-2)D,所述刀盘到达前阶段范围为距刀盘(-2~0)D,所述盾体通过阶段范围为距刀盘(0~1.5)D,所述盾尾脱出后阶段范围为距刀盘(1.5~3.5)D,所述长期沉降阶段范围为距刀盘(3.5~7)D。
10.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:
步骤S40中,对应的处理措施为:
既有结构在主要影响区、显著扰动层处,即主要扰动层:超前影响阶段,超前加固;刀盘到达前阶段,对土体进行改良;盾体通过阶段,采用中盾注浆对开挖间隙充填;盾尾脱出阶段,采用同步注浆对盾尾间隙充填;长期沉降阶段,采用二次注浆对管片后间隙充填;
既有结构在主要影响区、整体下沉层处,即主要下沉层:超前影响阶段,无需控制;刀盘到达前阶段,对土体进行改良;盾体通过阶段,采用中盾注浆对开挖间隙充填;盾尾脱出阶段,采用同步注浆对盾尾间隙充填;长期沉降阶段,采用二次注浆对管片后间隙充填;
既有结构在显著衰减区、显著扰动层处,即衰减扰动层:超前影响阶段和刀盘到达前阶段,无需控制;盾体通过阶段,采用中盾注浆对开挖间隙充填;盾尾脱出阶段,采用同步注浆对盾尾间隙充填;长期沉降阶段,采用二次注浆对管片后间隙充填;
既有结构在显著衰减区、整体下沉层处,即衰减下沉层:超前影响阶段、刀盘到达前阶段和盾体通过阶段,无需控制;盾尾脱出阶段,采用同步注浆对盾尾间隙充填;长期沉降阶段,采用二次注浆对管片后间隙充填;
既有结构在稳定区、整体下沉层处:超前影响阶段、刀盘到达前阶段和盾体通过阶段,无需控制;盾尾脱出阶段,采用同步注浆对盾尾间隙充填;长期沉降阶段,采用二次注浆对管片后间隙充填。
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