CN114753851B - 一种盾构近距离穿越敏感建筑群的沉降控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明专利涉及盾构隧道施工技术领域，公开一种盾构近距离穿越敏感建筑群的沉降控制方法和系统，包括如下步骤：S1、在下穿敏感建筑群前10环，开始注入克泥效；S2、盾构机进入敏感建筑群后，启用工程信息采集系统，采集工程信息数据；S3、注浆参数调整系统动态调整克泥效的注浆参数；S4、实施克泥效注浆工作；S5、启用工后指标监测系统，监测敏感建筑群地表沉降和中盾上方沉降值，并将监测数据反馈给盾构中央系统；S6、判断地表沉降和中盾上方沉降值是否超限；若超限，则重复步骤S2～S5；若符合限制条件，将工程信息数据、注浆参数、工后指标储存至数据库。本发明根据工程信息数据及时调整注浆参数，能够更加有效地控制盾构施工穿越敏感建筑群的风险。

Description

一种盾构近距离穿越敏感建筑群的沉降控制方法及系统
技术领域
本发明专利涉及盾构隧道施工技术领域，具体涉及一种盾构近距离穿越敏感建筑群的沉降控制方法及系统。
背景技术
在这个城市面貌新旧时代更迭的时代，大量城市地下交通不可避免穿越老城区敏感建筑群等老旧建筑物。如何在地下交通新建时更好地保护敏感建筑群等老旧建筑物成为当下地铁隧道施工一大热点问题。城市地铁隧道大多采用盾构法施工，由于盾构刀盘半径大于盾壳半径，当盾构机经过开挖地层时中盾与地层之间存在环向间隙，土地在自重的因素下，容易产生下陷，尤其软弱地层浅覆土施工或盾构机下穿构筑物，这也是盾构开挖造成地表沉降的一大原因；为减少上方土地扰动，需在间隙填充一些材料控制土地沉降。研究一种合理有效的沉降控制方法很有必要。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决盾构法施工穿越敏感建筑群等老旧房屋的沉降控制问题，提供一种盾构近距离穿越敏感建筑群的沉降控制方法及系统。
为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案是：
一种盾构近距离穿越敏感建筑群的沉降控制方法，包括如下步骤：
S1、在下穿敏感建筑群前10环，开始注入克泥效，根据已有数据库和地勘资料选择克泥效的注浆参数；
S2、盾构机进入敏感建筑群后，启用工程信息采集系统，采集工程信息数据；
S3、注浆参数调整系统根据工程信息采集系统所采集到的工程信息数据动态调整克泥效的注浆参数；
S4、根据动态调整好的克泥效注浆参数实施克泥效注浆工作；
S5、注浆工作持续进行时，同步启用工后指标监测系统，监测敏感建筑群地表沉降和中盾上方沉降值，并将监测数据反馈给盾构中央系统；
S6、盾构中央系统判断地表沉降和中盾上方沉降值是否超限；若判断结果为超限，则重复步骤S2～S5；若判断结果为符合限制条件，将工程信息数据、注浆参数、工后指标储存至数据库。
进一步地，所述注浆参数包括注浆压力、注浆速率、注浆量、克泥效配比。
进一步地，所述工程信息采集系统包括土层性质探测模块、地下水情况探测模块、盾构推进速度采集模块、盾构超挖量探测模块；所述土层性质探测模块包括土压力探测装置，用于探测盾构掘进过程中中盾外围土压力；所述地下水情况探测模块包括水压力探测装置、地下水流场探测装置，用于探测盾构掘进过程中中盾外围水压力和围岩周边水流场，确定地层含水量；所述盾构推进速度采集模块包括盾构机中央控制系统，用于在盾构掘进过程中获取盾构机掘进速度；所述盾构超挖量探测模块包括地质物探装置，用于在盾构掘进过程中获取盾构机超挖量。
进一步地，所述注浆参数调整系统根据中盾外围土压力、中盾外围水压力调整克泥效注浆压力；根据地层含水量调整克泥效配比；根据盾构机掘进速度调整克泥效的注浆速率；根据盾构机超挖量调整克泥效的注浆量。
进一步地，在地层含水量较少的情况下初步设定注入率为130％。
进一步地，在步骤S4中，实施克泥效注浆工作时，将克泥效从注入点为11点钟和1点钟位置的径向孔单点连续注入，其余点位需多点注入。
进一步地，所述敏感建筑群地表沉降值采用静力水准仪监测，所述中盾上方沉降值采用地质物探装置监测。
进一步地，地表沉降同步监测为2到3小时一次，测量范围从盾构机前方5环至盾尾后方10环，做好沉降记录并及时反馈。
一种盾构近距离穿越敏感建筑群的沉降控制系统，包括盾构中央系统、工程信息采集系统、注浆参数调整系统、工后指标监测系统、数据库；所述工程信息采集系统用于采集工程信息；所述注浆参数调整系统根据采集的工程信息实时调整注浆参数；所述工后指标监测系统监测注浆后敏感建筑群地表沉降和中盾上方沉降值并反馈给盾构中央系统；所述盾构中央系统控制所述工程信息采集系统、注浆参数调整系统、工后指标监测系统，并判断工后指标监测系统得到的沉降值是否超限；将符合限制条件的工程信息数据、注浆参数、工后指标储存至数据库。
进一步地，所述工程信息采集系统包括土层性质探测模块、地下水情况探测模块、盾构推进速度采集模块、盾构超挖量探测模块；所述注浆参数调整系统包括克泥效注浆压力调整模块、克泥效配比调整模块、克泥效的注浆速率调整模块、克泥效的注浆量调整模块；所述工后指标监测系统包括地表监测点沉降监测模块、中盾上方沉降监测模块。
与现有技术相比，本发明的有益效果有：
本发明的盾构近距离穿越敏感建筑群的沉降控制方法可实现注浆过程精细化，节约工程成本、提高施工效率、施工质量；可依据不同地层需求，调整克泥效材料的配比从而达到更好的工程效果；相较于传统克泥效注浆系统，对地表沉降、推进速度、中盾上方土体沉降实施同步监测，及时调整注浆参数，能够更加有效地控制盾构施工穿越敏感建筑群的风险；可通过数据库收集大量工程条件下克泥效施工的关键参数，为后续克泥效工法施工积累一个庞大的数据库，将克泥效注浆工作逐渐向智能化施工方向发展。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是一种盾构近距离穿越敏感建筑群的沉降控制方法的流程示意图；
图2是一种盾构近距离穿越敏感建筑群的沉降控制系统的结构图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
一种盾构近距离穿越敏感建筑群的沉降控制方法，如图1所示，包括如下步骤：
S1、在下穿敏感建筑群前10环，开始注入克泥效，根据已有数据库和地勘资料选择克泥效的注浆参数，包括注浆压力、注浆速率、注浆量、克泥效配比，统计克泥效注入后各项掘进数据；所述掘进数据包括但不限于刀盘推力、千斤顶推力、盾构机土仓压力、盾构机推进速率。
所述克泥效配比，在已有工程资料数据库以及经验指导下，针对克泥效材料给出如下参考建议值；克泥效材料由A、B两液混合而成，A液为膨润土(即克泥效粉)加水拌和而成，B液为水玻璃溶液，统一采用克泥效A液：水玻璃B液＝20:1的标准，通过调整克泥效A液的泥水混合比来进行材料性能的改变；
1)当地层施工掘进推力较大时，为减少盾壳摩擦力，建议采用克泥效粉：水＝1：3的配比；推力大小的判断，以6280盾构机为例，油缸最大推力为3700T，油缸推力小于20％最大推力视为推力较小，油缸推力大于60％最大推力视为较大；
2)当地层含水量较少时，为控制沉降，建议采用克泥效粉：水＝1：2.6的配比；当地层含水量较大时，为控制沉降和止水，建议采用克泥效粉：水＝1：2.05的配比；地层含水量的判断以是否有地下水涌(渗)出作为界定标准，有地下水涌(渗)出则较大、无地下水涌(渗)出则较小；
3)当盾构机姿态无法控制时，为起到控制盾构机姿态作用，建议采用克泥效粉：水＝1：1.75的配比。
S2、待盾构机进入敏感建筑群等风险源后，启用工程信息采集系统，采集工程信息数据；
所述工程信息采集系统包括土层性质探测模块、地下水情况探测模块、盾构推进速度采集模块、盾构超挖量探测模块；所述土层性质探测模块包括土压力探测装置，用于探测盾构掘进过程中中盾外围土压力；所述地下水情况探测模块包括水压力探测装置、地下水流场探测装置，用于探测盾构掘进过程中中盾外围水压力和围岩周边水流场，确定地层含水量；所述盾构推进速度采集模块包括盾构机中央控制系统，用于在盾构掘进过程中获取盾构机掘进速度；所述盾构超挖量探测模块包括地质物探装置，用于在盾构掘进过程中获取盾构机超挖量。
S3、注浆参数调整系统根据工程信息采集系统所采集到的信息数据动态调整克泥效的注浆参数，包括注浆压力、注浆速率、注浆量、克泥效配比；
所述注浆参数调整系统根据中盾外围土压力、中盾外围水压力调整克泥效注浆压力；根据地层含水量调整克泥效配比；根据盾构机掘进速度调整克泥效的注浆速率；根据盾构机超挖量调整克泥效的注浆量；优选的，在地层含水量较少的情况下初步设定注入率为130％。
注入率130％说明：
每米间隙＝(开挖直径2-盾尾直径2)*0.25π*1m＝A(m3)
每米注入克泥效量(注浆量)＝注入率*每米间隙＝130％*A(m3)＝B(m3)
S4、根据动态调整好的克泥效注浆参数实施克泥效注浆工作；
将克泥效从注入点为11点钟和1点钟位置的径向孔单点连续注入，其余点位需多点注入，保证上方2/3圆填充密实；
S5、注浆工作持续进行时，同步启用工后指标监测系统，工后指标监测系统包括地表监测点沉降监测模块和中盾上方沉降监测模块，监测敏感建筑群地表沉降和中盾上方沉降值，并将监测数据反馈给盾构中央系统；优选的，所述地表监测点沉降监测模块采用静力水准仪，所述中盾上方沉降监测模块采用地质物探装置；地表沉降同步监测为2到3小时一次，测量范围从盾构机前方5环至盾尾后方10环，做好沉降记录并及时反应，有利于第一时间调整；
S6、盾构中央系统判断地表沉降和中盾上方沉降值是否超限；若判断结果为超限，则重新对工程信息进行采集、注浆参数进行调整后再次进行注浆工作并在工后进行沉降监测；若判断结果为符合限制条件，则将该工程信息数据、注浆参数、工后指标储存至数据库。
数据库在施工过程中得到持续更新，数据库收集大量工程条件下克泥效施工的关键参数，为后续克泥效工法施工积累一个庞大的数据库，对施工初始克泥效注浆参数进行指导作用。
本发明还提供一种盾构近距离穿越敏感建筑群的沉降控制系统，包括盾构中央系统、工程信息采集系统、注浆参数调整系统、工后指标监测系统、数据库；所述工程信息采集系统用于采集工程信息；所述注浆参数调整系统根据采集的工程信息实时调整注浆参数；所述工后指标监测系统监测注浆后敏感建筑群地表沉降和中盾上方沉降值并反馈给盾构中央系统；所述盾构中央系统控制所述工程信息采集系统、注浆参数调整系统、工后指标监测系统，并判断工后指标监测系统得到的沉降值是否超限；将符合限制条件的工程信息数据、注浆参数、工后指标储存至数据库。
进一步地，所述工程信息采集系统包括土层性质探测模块、地下水情况探测模块、盾构推进速度采集模块、盾构超挖量探测模块；所述注浆参数调整系统包括克泥效注浆压力调整模块、克泥效配比调整模块、克泥效的注浆速率调整模块、克泥效的注浆量调整模块；所述工后指标监测系统包括地表监测点沉降监测模块、中盾上方沉降监测模块。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种盾构近距离穿越敏感建筑群的沉降控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、在下穿敏感建筑群前10环，开始注入克泥效，根据已有数据库和地勘资料选择克泥效的注浆参数，所述注浆参数包括注浆压力、注浆速率、注浆量、克泥效配比；
S2、盾构机进入敏感建筑群后，启用工程信息采集系统，采集工程信息数据；所述工程信息采集系统包括土层性质探测模块、地下水情况探测模块、盾构推进速度采集模块、盾构超挖量探测模块；所述土层性质探测模块包括土压力探测装置，用于探测盾构掘进过程中中盾外围土压力；所述地下水情况探测模块包括水压力探测装置、地下水流场探测装置，用于探测盾构掘进过程中中盾外围水压力和围岩周边水流场，确定地层含水量；所述盾构推进速度采集模块包括盾构机中央控制系统，用于在盾构掘进过程中获取盾构机掘进速度；所述盾构超挖量探测模块包括地质物探装置，用于在盾构掘进过程中获取盾构机超挖量；
S3、注浆参数调整系统根据工程信息采集系统所采集到的工程信息数据动态调整克泥效的注浆参数；所述注浆参数调整系统根据中盾外围土压力、中盾外围水压力调整克泥效注浆压力；根据地层含水量调整克泥效配比；根据盾构机掘进速度调整克泥效的注浆速率；根据盾构机超挖量调整克泥效的注浆量；
S4、根据动态调整好的克泥效注浆参数实施克泥效注浆工作；
S5、注浆工作持续进行时，同步启用工后指标监测系统，监测敏感建筑群地表沉降和中盾上方沉降值，并将监测数据反馈给盾构中央系统；
S6、盾构中央系统判断地表沉降和中盾上方沉降值是否超限；若判断结果为超限，则重复步骤S2～S5；若判断结果为符合限制条件，将工程信息数据、注浆参数、工后指标储存至数据库。
2.根据权利要求1所述的盾构近距离穿越敏感建筑群的沉降控制方法，其特征在于：在地层含水量较少的情况下初步设定注入率为130％。
3.根据权利要求1所述的盾构近距离穿越敏感建筑群的沉降控制方法，其特征在于：在步骤S4中，实施克泥效注浆工作时，将克泥效从注入点为11点钟和1点钟位置的径向孔单点连续注入，其余点位需多点注入。
4.根据权利要求1所述的盾构近距离穿越敏感建筑群的沉降控制方法，其特征在于：所述敏感建筑群地表沉降值采用静力水准仪监测，所述中盾上方沉降值采用地质物探装置监测。
5.根据权利要求4所述的盾构近距离穿越敏感建筑群的沉降控制方法，其特征在于：地表沉降同步监测为2到3小时一次，测量范围从盾构机前方5环至盾尾后方10环，做好沉降记录并及时反馈。
6.一种盾构近距离穿越敏感建筑群的沉降控制系统，其特征在于：包括盾构中央系统、工程信息采集系统、注浆参数调整系统、工后指标监测系统、数据库；所述工程信息采集系统用于采集工程信息；所述注浆参数调整系统根据采集的工程信息实时调整注浆参数；所述工后指标监测系统监测注浆后敏感建筑群地表沉降和中盾上方沉降值并反馈给盾构中央系统；所述盾构中央系统控制所述工程信息采集系统、注浆参数调整系统、工后指标监测系统，并判断工后指标监测系统得到的沉降值是否超限；将符合限制条件的工程信息数据、注浆参数、工后指标储存至数据库；所述工程信息采集系统包括土层性质探测模块、地下水情况探测模块、盾构推进速度采集模块、盾构超挖量探测模块；所述土层性质探测模块包括土压力探测装置，用于探测盾构掘进过程中中盾外围土压力；所述地下水情况探测模块包括水压力探测装置、地下水流场探测装置，用于探测盾构掘进过程中中盾外围水压力和围岩周边水流场，确定地层含水量；所述盾构推进速度采集模块包括盾构机中央控制系统，用于在盾构掘进过程中获取盾构机掘进速度；所述盾构超挖量探测模块包括地质物探装置，用于在盾构掘进过程中获取盾构机超挖量；所述注浆参数包括注浆压力、注浆速率、注浆量、克泥效配比，所述注浆参数调整系统包括克泥效注浆压力调整模块、克泥效配比调整模块、克泥效的注浆速率调整模块、克泥效的注入量调整模块；所述工后指标监测系统包括地表监测点沉降监测模块、中盾上方沉降监测模块；所述注浆参数调整系统根据中盾外围土压力、中盾外围水压力调整克泥效注浆压力；根据地层含水量调整克泥效配比；根据盾构机掘进速度调整克泥效的注浆速率；根据盾构机超挖量调整克泥效的注浆量。
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