CN1419020A - 导洞一隔离桩墙法防护邻近构造物沉降的方法和结构 - Google Patents

Abstract

一种导洞一隔离桩墙法防护邻近构筑物沉降的方法和结构，其施工步骤：在拟建地下建筑物两侧上方各施作一导洞，并衬砌；在导洞内施作一排钻孔灌注桩，桩底深入到拟建地下建筑物底板以下；将各钻孔灌注桩的桩顶与导洞衬砌连接成一道桩墙，形成拟建地下建筑物基坑的围护结构。本发明利用地下导洞施作钻孔隔离桩，并将隔离桩与导洞衬砌连接在一起，成为一道整体性较好的地下导洞一隔离桩墙。防止地下建筑物基坑外侧土体的变形和沉降、避免危害邻近建筑物倾斜、开裂、破坏，减少施工区域对居民正常生活的影响。

Description

导洞—隔离桩墙法防护邻近构筑物沉降的方法和结构

技术领域

本发明涉及一种城市地下建筑工程施工方法及结构。

背景技术

在城市建设中，有时需要在既有邻近建筑物附近修建隧道或构筑物。这不仅要求保证隧道或地下工程本体施工的安全，还必须妥善地解决隧道或地下工程对附近既有邻近建筑物的影响问题。埋深较浅的隧道暗挖施工常常会引起地层移动和地表下沉，如果不加保护，周边既有邻近建筑物就可能发生过量变形甚至破裂。为了保护周边的既有邻近建筑物，隧道的设计和施工必须估计隧道工程周围地层变位的大小、分布和范围，并对地层变位影响范围内的既有邻近建筑物施行安全、可行的保护措施。保护的方法有：隔断法，基础托换，地层加固，结构补强等。其中的隔离法，就是在隧道施工空间与附近既有邻近建筑物之间设置隔离结构。隔离桩墙可以隔断地层变位，使之局限在隔离桩墙之间，以减小隔离结构与既有邻近建筑物之间土体的水平位移和沉降，像基坑开挖中的围护结构一样。但暗挖施工的地下构筑物，如方法不当，容易引起邻近高楼倾斜及沉降，甚至开裂、破坏。现有施工方法如下：

西班牙地铁连接6号和7号线直径9.4m区间隧道的Guzman el Bueno车站，宽21m，高13m，埋深20m，处于含有粘土夹层的砂性地层，地下水位以下，上方有若干个30到60年前修建的、2至8层的地面建筑物。车站的暗挖施工采用一种称为德国法的分部开挖法。从一个出入口隧道中施作的水平补偿注浆，在车站洞室与既有邻近地面建筑物基础之间形成一定覆盖范围和厚度的连续注浆层。地层的最终沉降约为35～40mm，但有些地面既有邻近结构仍出现一些裂缝。可以把德国法的开挖和衬砌分9个步骤描述：(i)用台阶法开挖洞室两边的两个侧洞；(ii)开挖洞室拱顶中央导洞；(iii)在两侧洞的下台阶空间内填注混凝土；(iv)在中央导洞与两侧洞之间沿拱线开挖横向肋洞(vault ribs)；(v)在两侧洞上台阶、横向肋洞内填筑混凝土、(vi)中央导洞内填筑混凝土，连同侧洞下台阶的混凝土形成侧墙和拱部的连续结构；(vii)在该结构的保护下用台阶法开挖内部上台阶的土体；(viii)开挖下台阶的土体、(viii)施作仰拱，形成封闭结构。

日本的Takatoriyama隧道，是一座长1193m的四车道高速公路隧道，其中有280m处于断层岩体中，覆盖层厚度在18到40m之间，附近地面有约800所居民住房及地下管线系统。施工采用了长达15m的超前管棚注浆，支护和分部开挖。

加拿大国家铁路的St.Clair水底隧道，直径9.2m，长1.8km，其中部分地段下穿一座玻璃屋顶的3层钢筋混凝土结构，内有对结构变位敏感的重要仪器，下部为条形基础。隧道穿越的地层主要为抗剪能力很弱的冰渍土，开挖采用土压平衡盾构。沿着隧道走向在建筑物的两侧开设两个深10m、内径4.5m的竖井，在竖井内施行的劈裂补偿注浆，于建筑物基础和隧道的中间部位形成若干个水平注浆加固层。隧道的有压开挖以及地层处理并未能全面控制地层变形，建筑物内有些地面瓷砖出现裂缝，三个窗户发生破裂。

意大利的Ravone铁路车站站场下面的两个平行的地下通道，断面呈拱形，每个通道的内径为13m，长约400m，两通道的中心距离仅有17m。地层主要为软弱的淤泥砂卵石，偶有粘土夹层。隧道采用矿山法全断面开挖，钢拱架和加钢筋网喷射混凝土支护。开挖前施行地层加固。

国内上海地铁1、2号线，广州地铁1、2号线，深圳地铁1号线罗湖站至老街站都有地铁施工紧邻地面建筑物的实例，但其中以明挖车站和盾构穿越为主，目前尚未见到有浅埋暗挖双连拱区间隧道采用导洞—隔离桩墙防护邻近构筑物沉降的结构和方法的实例报道。

在断面形状和施工方法均较复杂的双连拱隧道近距离施工，随着隧道的开挖，地层内部应力平衡状态也在不断进行调整，地层变形和塑性区在不断地发展，一旦地层变形波及建筑物基础，建筑物就可能产生不均匀沉降，当不均匀沉降达到临界值时，房屋就将破坏。极易造成楼房不均匀沉降，将会危及人民、财产安全，引起严重的民事纠纷。

技术内容

本发明要解决现有双连拱隧道施工工艺对地面既有邻近建筑物安全不利的问题。保证隧道或地下工程本体施工的安全，防止埋深较浅的隧道暗挖施工引起地层移动和地表下沉，防护周边既有邻近建筑物就发生过量变形甚至破裂。

本发明导洞—隔离桩墙法防护邻近构筑物沉降的方法的施工步骤特征：

a、在拟建地下建筑物两侧上方各施作一导洞，并衬砌；

b、在导洞内施作一排钻孔灌注桩，桩底深入到拟建地下建筑物底板以下；

c、将各钻孔灌注桩的桩顶与导洞衬砌连接成一道桩墙，形成拟建地下建筑物基坑的围护结构。

上述a步骤中，导洞用上下台阶法或全断面法施工。

上述b步骤中，导洞衬砌是网构钢架和喷射混凝土筑成一体。

上述c步骤中，在导洞内施作的钻孔灌注桩步骤包括用钻机成孔、钢筋笼安装、砼灌注。

这种导洞—隔离桩墙法防护邻近构筑物沉降的结构，其特征在于：在横置于地面以下的钢筋混凝土导洞下面固定连接一排钢筋混凝土桩，形成一道整体桩墙。

上述筒形钢筋混凝土导洞是网构钢架和喷射混凝土筑成一体。

上述钢筋混凝土桩是钢筋笼和混凝土灌注成一体。

有益效果：本发明的导洞—隔离桩墙法防护邻近构筑物沉降的方法和结构，利用地下导洞施作钻孔隔离桩，并将隔离桩与导洞衬砌连接在一起，成为一道整体性较好的地下导洞—隔离桩墙。导洞—隔离桩墙的作用与地面施作的普通柱列式围护结构相类似，导洞的作用如同普通柱列式围护结构的帽梁。与普通柱列式围护结构相比：导洞支护的横向空间较大，抵抗水平位移和转动的刚度较强。另外，因为导洞采用暗挖法施工，两导洞之间未开挖的土体有侧向支撑作用。承受因开挖双连拱隧道(犹如基坑内挖土)而产生的土体的侧向压力，并限制桩墙外土体的竖向变形(沉降)，一般来说这种竖向变形仅为基坑围护结构最大水平变位的50％～100％。而桩墙的水平变位取决于桩墙和横撑的刚度以及基坑横撑的竖向间距，桩墙外土体的水平变形即为桩墙的水平变位。在双连拱隧道施工中先施作导洞及钻孔灌注桩墙，避免了邻近建筑物倾斜、开裂、破坏。能十分有效地将双连拱隧道施工所引起的地面沉降控制在两道隔离桩墙范围内，即使波及到桩墙外侧土体，其影响也很小，因此，邻近建筑物倾斜率远小于规范允许的范围。

附图说明

图1是本发明的位置示意图；

图2是本发明的结构示意图。

具体实施方式

本发明导洞—隔离桩墙法防护邻近构筑物箱基高楼沉降的结构实施例如图1、2所示，在邻近高楼的箱基1两侧面，地面2以下，钢筋混凝土导洞3横置，犹如一根刚度很大的帽梁，导洞下面固定连接一排钢筋混凝土桩4，连接成一道整体性较好的地下隔离桩墙，形成地下建筑物基坑的围护结构。钢筋混凝土导洞是网构钢架和喷射混凝土浆筑成一体，钢筋混凝土桩是钢筋笼和混凝土灌注成一体。防护拟建地下隧道5的基坑外侧土体变形和沉降、避免危害邻近高楼倾斜、开裂、破坏。

本发明导洞—隔离桩墙法防护邻近构筑物沉降的方法的实施例：

a、在拟建地下暗挖双连拱隧道两侧上方各施作一导洞，并衬砌，导洞用上下台阶法施工。开挖跨度12m，覆土仅为1倍洞径左右(7～12m)，双连拱隧道采用中洞法施工，工况要求中隔墙形成承载能力后，方可进行侧洞开挖，最后施作侧洞初支形成双连拱结构。两个横向的长筒形导洞在邻近楼房之间的隧道上方通过。导洞开挖完成后，在两个导洞内施作钻孔灌注桩，锚入隧道底板深度为6m，导洞与隔离桩连成整体高出隧道4.2m，形成桩墙、帽梁将楼房基础与隧洞隔离。导洞净空高3m、宽2.5m，初支厚度300mm，采用上下台阶法施工，分上下台阶两部开挖。喷砼封闭后开挖前排设超前管棚，间隔一个作为超前注浆管。开挖前超前注水泥水玻璃双液浆加固地层，确保掌子面稳定，控制土层流失，控制地表下沉，确保楼房安全。每次开挖一榀，严禁多榀一次开挖，隧道开挖过程中留核心土。开挖过程若出现不良地质情况及时对开挖面进行网喷封闭，进行加固处理。导洞衬砌包括在开挖面进行钢筋网与网构钢架连接、喷砼封闭加固、封闭后开挖前排设超前管棚、设置网构钢架、钢支撑保护层、注浆加固、回填注浆。

b、在导洞内施作一排钻孔灌注桩，在导洞内完成钻机成孔、钢筋笼搬运吊装、砼灌注、泥浆外运，桩底深入到拟建地下暗挖双连拱隧道底板以下。

c、将各钻孔灌注桩的桩顶与导洞衬砌连接成一道桩墙，形成暗挖双连拱地下隧道基坑的围护结构。

Claims (7)

1、一种导洞—隔离桩墙法防护邻近构筑物沉降的方法，其施工步骤的特征在于：

a、在拟建地下建筑物两侧上方各施作一导洞，并衬砌；

b、在导洞内施作一排钻孔灌注桩，桩底深入到拟建地下建筑物底板以下；

c、将各钻孔灌注桩的桩顶与导洞衬砌连接成一道桩墙，形成拟建地下建筑物基坑的围护结构。

2、根据权利要求1所述的导洞—隔离桩墙法防护邻近构筑物沉降的方法，其特征在于：所述a步骤中，导洞用上下台阶法或全断面法施工。

3、根据权利要求1所述的导洞—隔离桩墙法防护邻近构筑物沉降的方法，其特征在于：所述b步骤中，导洞衬砌是网构钢架和喷射混凝土筑成一体。

4、根据权利要求1所述的导洞—隔离桩墙法防护邻近构筑物沉降的方法，其特征在于：所述c步骤中，在导洞内施作的钻孔灌注桩步骤包括用钻机成孔、钢筋笼安装、砼灌注。

5、一种导洞—隔离桩墙法防护邻近构筑物沉降的结构，其特征在于：在横置于地面以下的钢筋混凝土导洞下面固定连接一排钢筋混凝土桩，形成一道整体桩墙。

6、根据权利要求5所述的导洞—隔离桩墙法防护邻近构筑物沉降的结构，其特征在于：所述筒形钢筋混凝土导洞是网构钢架和喷射混凝土筑成一体。

7、根据权利要求5所述的导洞—隔离桩墙法防护邻近构筑物沉降的结构，其特征在于：所述钢筋混凝土桩是钢筋笼和混凝土灌注成一体。

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