一種多導(dǎo)洞隧道下穿橋樁的沉降控制方法與流程

本發(fā)明涉及隧道工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多導(dǎo)洞隧道下穿橋樁的沉降控制方法。

背景技術(shù)：

隨著各大城市地下工程項目的增多，特別是在目前國內(nèi)基礎(chǔ)建設(shè)高漲的大環(huán)境下，北京、上海等城市規(guī)劃了大量的地下隧道工程項目?，F(xiàn)階段城市交通中大量使用立交橋，并且許多隧道建設(shè)中不可避免地要下穿橋樁。目前下穿橋樁的施工過程中控制橋樁沉降的方法主要有兩種：

第一種是針對橋樁總沉降進行控制的方法。這種方法對于差異沉降沒有采用局部加強。

第二種是對橋樁的總沉降和沉降速率進行控制的方法。這種方法在最終沉降到達穩(wěn)定之前，對建筑物安全會有一定的風(fēng)險。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對目前存在的問題，提供一種多導(dǎo)洞施工隧道下穿橋樁的沉降控制方法，其能夠針對差異沉降、總沉降和沉降速率進行控制，從而保證了建筑物的安全。

本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)：

本發(fā)明提供一種多導(dǎo)洞隧道下穿橋樁的沉降控制方法，其包括：

步驟S1，在現(xiàn)場多導(dǎo)洞隧道下穿的橋樁上布上多個監(jiān)測點，在監(jiān)測點安裝監(jiān)測儀；

步驟S2，根據(jù)多導(dǎo)洞隧道下穿的多根橋樁周圍不同區(qū)域在被開挖過程中對多導(dǎo)洞隧道上覆土體造成的影響程度，將下穿多根橋樁的多導(dǎo)洞隧道分為多個不同開挖區(qū)域；

步驟S3，依據(jù)監(jiān)測點以及不同的開挖區(qū)域建立數(shù)值模型，并利用數(shù)值分析軟件對不同開挖區(qū)域進行分階段施工過程進行模擬，并計算得到各施工階段對橋樁沉降影響的百分比，用百分比乘以給定的各自相應(yīng)工程標準值，再加上類比工程經(jīng)驗值，得到開挖隧道的各施工階段的控制數(shù)值；

步驟S4，利用數(shù)值模擬計算得到不同開挖區(qū)域的沉降數(shù)值，并利用這些數(shù)據(jù)得到沉降等值線，即地層沉降云圖，根據(jù)地層沉降云圖確定不同級別的注漿加固區(qū)域；

步驟S5，在進行隧道開挖之前，對不同級別的注漿加固區(qū)域進行超前加固；

步驟S6，現(xiàn)場針對多導(dǎo)洞隧道的不同開挖區(qū)域進行分階段開挖；并在開挖多導(dǎo)洞隧道的過程中，通過監(jiān)測儀采集現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)；

步驟S7，將現(xiàn)場實際的監(jiān)測數(shù)據(jù)與步驟S3得到的各施工階段的控制數(shù)值進行比較，在施工過程中根據(jù)兩者實時對比結(jié)果，調(diào)整注漿強度及施工速度。

更優(yōu)選地，所述步驟S2具體包括：

靠近最外側(cè)橋樁的下方區(qū)域?qū)ι细餐馏w造成的影響最大，將此區(qū)域劃為第一開挖區(qū)域；在第一開挖區(qū)域的外側(cè)且遠離最外側(cè)橋樁的區(qū)域，劃為第二開挖區(qū)域，其對上覆土體會造成較大影響；在第一開挖區(qū)域的下方區(qū)域，對上覆土體產(chǎn)生的影響次于第二開挖區(qū)域，將其劃為第三開挖區(qū)域；在第二開挖區(qū)域的下方區(qū)域，對上覆土體產(chǎn)生的影響次于第三開挖區(qū)域，將其劃為第四開挖區(qū)域；在第一開挖區(qū)域的左側(cè)以及第二開挖區(qū)域的右側(cè)區(qū)域，對上覆土體造成的影響次于第四開挖區(qū)域，將其劃為第五開挖區(qū)域；在第五開挖區(qū)域的下方區(qū)域，對上覆土體造成的影響小于第五開挖區(qū)域，將此區(qū)域劃為第六開挖區(qū)域。

更優(yōu)選地，所述開挖隧道的各施工階段的控制數(shù)值中，數(shù)值模擬計算結(jié)果占60％～70％，類比工程經(jīng)驗值占30％～40％。

更優(yōu)選地，步驟S3中，所述對不同開挖區(qū)域進行分階段施工過程包括：

第一開挖區(qū)域先開挖，然后相隔10m左右開挖第二開挖區(qū)域，隨后在與第二開挖區(qū)域的掌子面相隔10m左右開挖第三開挖區(qū)域，接著在與第三開挖區(qū)域的掌子面相隔10m左右開挖第四開挖區(qū)域，再接著在與第四開挖區(qū)域的掌子面相隔10m左右開挖第五開挖區(qū)域，最后與第五開挖區(qū)域的掌子面相隔10m左右開挖第六開挖區(qū)域。

由上述本發(fā)明的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有如下技術(shù)效果：

1)在保障單根橋樁絕對沉降的同時，根據(jù)隧道開挖影響的不同，對于沉降較大處進行強化注漿，對于沉降較小處進行一般注漿甚至不注漿，以此減小多根橋樁之間的差異沉降，并且能節(jié)省注漿費用，達到安全經(jīng)濟的目的；

2)將總體變位控制量分解到每一步施工階段中，使每一步施工階段都有明確的變形控制目標，具有很強的可操作性；

3)對重點觀測的測點變位控制有整體規(guī)劃，可以明確施工控制的重點，做到有的放矢；

4)及時掌握測點變位監(jiān)測值和設(shè)計預(yù)測值的偏離動態(tài)，分析原因，及時處理，避免了風(fēng)險的積累，使安全施工處于積極主動的地位。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的實施流程圖；

圖2為本發(fā)明實施例中的監(jiān)測點的布置位置以及不同開挖區(qū)域的位置示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例中確定的不同級加固注漿區(qū)的位置示意圖。

附圖中：

第一開挖區(qū)域1、第二開挖區(qū)域2、第三開挖區(qū)域3、第四開挖區(qū)域4、第五開挖區(qū)域5、第六開挖區(qū)域6。

具體實施方式

為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本申請的技術(shù)方案，以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明。

本發(fā)明綜合空間和時間效應(yīng)，采用區(qū)域不等強注漿和分階段監(jiān)控量測反饋施工的方法，嚴格控制橋樁的安全，對橋樁的沉降速率進行控制，并且把橋樁的沉降分解成各個不同的階段進行變形預(yù)測控制，最終保證了橋梁結(jié)構(gòu)等建筑物的安全。

本發(fā)明提供一種多導(dǎo)洞施工隧道下穿橋樁的沉降控制方法，其實施流程如圖1所示，包括如下步驟：

步驟S1，在現(xiàn)場多導(dǎo)洞隧道下穿的橋樁上布上多個監(jiān)測點，在監(jiān)測點安裝監(jiān)測儀。

如圖2所示，在現(xiàn)場橋樁結(jié)構(gòu)上布上監(jiān)測點A和監(jiān)測點B，在該監(jiān)測點安裝監(jiān)測儀，以便對監(jiān)測點周邊區(qū)域的橋樁沉降情況進行監(jiān)測，通過采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)能夠了解各施工階段地層與支護結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化，以確保在施工過程中變形過大時及時采取措施保證安全。

所選擇的監(jiān)測點應(yīng)準確實時反映橋樁沉降，在監(jiān)測期間保護好這些監(jiān)測點。上述監(jiān)測儀要采用可靠的儀器進行監(jiān)測。

步驟S2，根據(jù)多導(dǎo)洞隧道下穿的多根橋樁周圍不同區(qū)域在被開挖過程中對多導(dǎo)洞隧道上覆土體造成的影響程度，將下穿多根橋樁的多導(dǎo)洞隧道分為多個不同開挖區(qū)域。

根據(jù)經(jīng)驗，一般下穿多根橋樁的多導(dǎo)洞隧道的開挖過程中，靠近最外側(cè)橋樁的區(qū)域?qū)ι细餐馏w的影響最大，其余區(qū)域次之。根據(jù)開挖多導(dǎo)洞隧道過程中橋樁周圍不同區(qū)域?qū)ι细餐馏w造成的影響程度，將待穿多根橋樁的多導(dǎo)洞隧道的開挖區(qū)域進行劃分。如圖2所示，將待下穿多根橋樁的多導(dǎo)洞隧道分為第一開挖區(qū)域1、第二開挖區(qū)域2、第三開挖區(qū)域3、第四開挖區(qū)域4、第五開挖區(qū)域5、第六開挖區(qū)域6。具體如下：

靠近最外側(cè)橋樁的下方區(qū)域?qū)ι细餐馏w造成的影響最大，將此區(qū)域劃為第一開挖區(qū)域1；在第一開挖區(qū)域1的外側(cè)且遠離最外側(cè)橋樁的區(qū)域，劃為第二開挖區(qū)域2，其對上覆土體會造成較大影響；在第一開挖區(qū)域1的下方區(qū)域，對上覆土體產(chǎn)生的影響次于第二開挖區(qū)域2，將其劃為第三開挖區(qū)域3；在第二開挖區(qū)域2的下方區(qū)域，對上覆土體產(chǎn)生的影響次于第三開挖區(qū)域3，將其劃為第四開挖區(qū)域4；在第一開挖區(qū)域1的左側(cè)以及第二開挖區(qū)域2的右側(cè)區(qū)域，對上覆土體造成的影響次于第四開挖區(qū)域4，將其劃為第五開挖區(qū)域5；在第五開挖區(qū)域5的下方區(qū)域，對上覆土體造成的影響小于第五開挖區(qū)域5，將此區(qū)域劃為第六開挖區(qū)域6。

步驟S3，依據(jù)監(jiān)測點以及不同的開挖區(qū)域建立數(shù)值模型，并在該數(shù)值模型中與現(xiàn)場橋樁結(jié)構(gòu)監(jiān)測點相同的位置布上相應(yīng)的監(jiān)測點；并利用數(shù)值分析軟件對不同開挖區(qū)域進行分階段施工過程進行模擬，并計算得到開挖隧道的各施工階段對橋樁沉降影響的百分比，用百分比乘以給定的各自相應(yīng)工程標準值，再加上類比工程經(jīng)驗值，得到開挖隧道的各施工階段的控制數(shù)值。

該步驟S3中：

1)數(shù)值模型中選取的監(jiān)測點應(yīng)與現(xiàn)場布的監(jiān)測點相吻合，以保證數(shù)值計算結(jié)果的準確性。

2)在各施工階段的控制數(shù)值的確定過程中，數(shù)值模擬計算結(jié)果占60％～70％，其他類似工程經(jīng)驗占30％～40％。

3)單根橋樁總沉降控制在5mm以內(nèi)，兩根橋樁的差異沉降控制在2mm以內(nèi)。

利用數(shù)值分析軟件做數(shù)值模擬計算過程中，對不同開挖區(qū)域進行分階段施工過程如下：

第一開挖區(qū)域1先開挖，然后相隔10m左右開挖第二開挖區(qū)域2，隨后在與第二開挖區(qū)域2的掌子面相隔10m左右開挖第三開挖區(qū)域3，接著在與第三開挖區(qū)域3的掌子面相隔10m左右開挖第四開挖區(qū)域4，再接著在與第四開挖區(qū)域4的掌子面相隔10m左右開挖第五開挖區(qū)域5最后與第五開挖區(qū)域5的掌子面相隔10m左右開挖第六開挖區(qū)域6。

步驟S4，利用數(shù)值模擬計算得到不同開挖區(qū)域的沉降數(shù)值，并利用這些數(shù)據(jù)得到沉降等值線，即地層沉降云圖，根據(jù)地層沉降云圖確定不同級別的注漿加固區(qū)域。

第一開挖區(qū)域1所產(chǎn)生的沉降記為沉降i；第二開挖區(qū)域2所產(chǎn)生的沉降記為沉降ii；第三開挖區(qū)域3所產(chǎn)生的沉降記為沉降iii；第四開挖區(qū)域4所產(chǎn)生的沉降記為沉降iv；第五開挖區(qū)域5所產(chǎn)生的沉降記為沉降v；第六開挖區(qū)域6所產(chǎn)生的沉降記為沉降vi；當整個隧道斷面全部開挖完成后，隧道上覆土體會逐漸產(chǎn)生固結(jié)變形后的沉降，記為沉降vii。依據(jù)這些沉降數(shù)值得到地層沉降云圖。

地層沉降云圖中，沉降值較大處地層損失較大，應(yīng)進行較強的注漿加固以彌補損失，根據(jù)該地層沉降云圖將注漿加固區(qū)域進行劃分，得到如圖3所示的一級注漿加固區(qū)、二級注漿加固區(qū)和三級注漿加固區(qū)，其中一級注漿加固區(qū)需要相對強化加固，二級注漿加固區(qū)需要一般加固，三級注漿加固區(qū)需要相對弱化加固。

根據(jù)數(shù)值分析和地層變形原理確定不同程度注漿加固區(qū)域，目的在于在保證單根橋樁沉降滿足限值時，盡可能加固靠近隧道區(qū)域的橋樁的上覆蓋土體，以抵消隧道開挖對較近橋樁的影響。

步驟S5，在進行隧道開挖之前，對不同級別的注漿加固區(qū)域進行超前加固。

要針對不同級別注漿加固區(qū)域進行注漿加固，注漿質(zhì)量需要得到保障，需要對已注漿區(qū)域進行取芯檢查。

步驟S6，現(xiàn)場針對多導(dǎo)洞隧道的不同開挖區(qū)域進行分階段開挖；并在開挖多導(dǎo)洞隧道的過程中，通過監(jiān)測儀采集現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)。

分階段開挖多導(dǎo)洞隧道的步驟同步驟S3中的開挖隧道的各施工階段，為：第一開挖區(qū)域1先開挖，然后相隔10m左右開挖第二開挖區(qū)域2，隨后在與第二開挖區(qū)域2的掌子面相隔10m左右開挖第三開挖區(qū)域3，接著在與第三開挖區(qū)域3的掌子面相隔10m左右開挖第四開挖區(qū)域4，再接著在與第四開挖區(qū)域4的掌子面相隔10m左右開挖第五開挖區(qū)域5最后與第五開挖區(qū)域5的掌子面相隔10m左右開挖第六開挖區(qū)域6。

監(jiān)測儀采集到的現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線實時傳輸?shù)娇刂破?，以便后續(xù)依據(jù)這些監(jiān)測數(shù)據(jù)掌握每個開挖階段橋樁沉降的發(fā)展特征。

步驟S7，將現(xiàn)場實際的監(jiān)測數(shù)據(jù)與步驟S3得到的各施工階段的控制數(shù)值進行比較，在施工過程中根據(jù)兩者實時對比結(jié)果，調(diào)整注漿強度及施工速度，以減小結(jié)構(gòu)差異沉降和控制速率沉降，達到預(yù)測橋樁沉降和保證橋梁結(jié)構(gòu)安全的目的。

步驟S7中：

為了保證現(xiàn)場實際的監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確可靠，在與控制數(shù)值對比之前，要剔除現(xiàn)場實際的監(jiān)測數(shù)據(jù)中的壞值，以確保現(xiàn)場實際的監(jiān)測數(shù)據(jù)與控制數(shù)值比對的準確合理。

現(xiàn)場實際的監(jiān)測數(shù)據(jù)要與數(shù)值模擬計算的控制數(shù)值之間進行實時地動態(tài)對比，以確保施工安全。

后期沉降階段，通過橋樁現(xiàn)場實際的監(jiān)測數(shù)據(jù)，及時反饋、動態(tài)施工，若超過沉降的控制數(shù)值，采取后續(xù)的加固及補救措施，有效進行橋樁沉降速率控制。

雖然本發(fā)明已以較佳實施例公開如上，但實施例并不限定本發(fā)明。在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)，所做的任何等效變化或潤飾，同樣屬于本發(fā)明之保護范圍。因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當以本申請的權(quán)利要求所界定的內(nèi)容為標準。