文摘

盾构隧道的施工方法是广泛应用于城市地铁建设。然而,随着层应力状态的变化在盾构隧道施工过程中,相应的层位移和地表变形发生。本研究试图探讨砌体结构的沉降和变形盾切割的群桩复合地基在郑州地铁5号线盾构隧道工程。理解建筑的分布特点和变化规律和解过程中盾减少群桩复合地基通过砌体结构,全面分析地面沉降和建筑,包括现场测量,。结果表明,通过复合地基桩下降期间保护切割。累计沉降最大值和最大沉降差的砌体结构是集中在隧道轴线的交点和建筑。的纵向分布的累积沉降的南、北墙砌体结构不断变化与盾构开挖的位置的变化。行为可能导致建筑物倾斜变形,导致结构进行刚性旋转和扭曲变形。基于复合桩基工程盾构隧道切割集团郑州地铁5号线在一个特定的部分,本文分析了地表沉降和地基沉降数据的建筑施工造成的盾牌。它获取地表沉降的变化和解决的基础建设。 No other changes have been made to the existing cracks in the external walls of the building. At the same time, because of the low angle between the longitudinal axis of the masonry structure and the tunnel axis (22°) and the positive effect of the ring beam and column of the structure in the building, it is clear that the construction of this project has little effect on the upper building, thus showing improved control.

1。介绍

城市地铁的快速发展,越来越多的隧道在中国正在建设中。然而,隧道变形周围土壤和相邻结构,如建筑,现有的隧道,和埋地管道。因此,减少隧道施工过程的干扰对附近的结构工程师和研究人员关注的焦点在岩土工程领域。通常,这种位移和变形可以在很短的时间内完成,和这种快速变形是非常具有破坏性的上层建筑。许多学者研究上部结构的损坏由盾构隧道施工引起的。在理论方面,Burland和发怒1)和Burland et al。2)提出了一种分类标准的损害程度的砌体结构基于极限抗拉应变的概念。他们应用隧道开挖在上层建筑的影响。Boscardin和连接3和布恩4)将建筑视为弹性梁,然后提出一个方法来定义失败由角变形和横向应变。Burland [5]和克拉克Laefer [6)提出了一种方法来定义失败的横向应变和挠度比。在现场测量方面,Dimmock和其余的7)比较和分析了弯曲变形和应变引起的建筑保护建设和基于表面的变形和应变测量数据,得出的结论是,上层建筑的刚度有矫正作用在隧道沉降引起的。这种et al。8)观察建筑物的沉降、变形和损伤通过隧道盾构法施工。他们发现,地面的垂直和水平位移通常是减少因为建筑的存在。

地下桩基础在拥挤的城市建筑密集。如果桩基和盾之间的距离太近,隧道可能产生不均匀沉陷、变形的结构,建筑物的裂缝(9]。Zhang et al。10]研究了盾构隧道穿越的影响在一条河上桥成堆的工作条件下没有降雨和得出结论,装配的计划暂时倒拱门和注浆堵水桥下桩是可行的,灌浆效果是桥下的削弱桩的建设的关键。

随着城市地下空间的发展,盾构隧道开挖的情况下或相邻的现有桩基础建筑物正在增加。隧道施工不可避免地重新分配初始土壤应力,导致表面沉降、倾斜、曲率变化、水平位移,和不连续变形可能影响相邻桩基础,导致潜在的安全隐患将建筑结构。呼吸和Chambosse11)和Frischmann et al。12研究和分析了隧道开挖引起的地面沉降。,托雷·[13]认为主要原因造成的桩侧摩擦阻力减少盾构施工对隧道地层的垂直位移。Miliziano et al。14)使用二维数值模拟的方法来研究隧道施工对邻近建筑物的影响数值分析。谷俊侠et al。15),谷俊侠et al。16],谷俊侠et al。17]建立了二维和三维有限元模型来评估相邻砌体结构的损伤程度引起的地表沉降由不同工作条件下隧道施工引起的。少女et al。18)建立了一个三维有限元模型的tunnel-soil-building集成考虑建筑物的重量和刚度。他们的研究结果表明,土壤和结构之间的相互作用会降低损失程度。地下结构,尤其是隧道,是非常普遍的,尤其是在城市地区(19]。然而,研究调查的影响地下结构在住宅结构非常零星的。此外,我们所知,没有研究,分析了砌体结构的沉降和变形盾将群桩复合地基等盾构隧道。

此外,我们提出有效的实时跟踪和控制建筑物沉降的方法。因此,本研究的主要目的是为了更好地理解之间的交互地下和地表砌体结构,即。隧道的投资效果,砖石结构会议。同时,提出一些有效的监测和缓解措施。剩下的纸是组织如下:部分2提供了一个简短的描述柱情况下,部分3描述了最常见的方法监测清算,部分4细节建设定居点的监测和分析本研究考虑,部分5描述表面定居点和最重要的地区,以及部分6讨论了定居点建设稳定的后果。最后,提出了本研究的主要结论和建议部分7。

2。工程情况

盾切削水泥土群桩复合地基在郑州地铁5号线穿过建筑项目。的里程桩切割施工部分的左行DK13 + 662.558∼DK13 + 711.322(685环∼715环,长度约为48.764米),以及隧道形式22°的角度与现有的平面,如图1。

大约有224搅拌桩侵入的盾牌。盾减少桩的长度大约是2.6∼3.7米。段的外直径是6.2米,内径5.5米,壁厚为0.35 m,衬圈的宽度是1.5米。网段材料是混凝土和部分组装方法采用交错焊缝组装。建筑是一个7-story砌体结构半地下室,形式是一个条形地基和基础。该基金会是一个水泥土桩复合地基处理。桩的桩长度是11.5米,直径0.5米,和桩间距为0.95米。建筑的外观如图2。

3所示。沉降控制措施

如图3,两个“差距”需要主要控制盾构施工期间,即盾与盾尾间隙和刀和盾之间的间隙,减少不良影响砌体结构和基础施工过程中盾构机切割成堆。

本文使用三个“粘土冲击”灌浆方法、同步注浆、次级强化灌浆控制地表沉降和建造定居点。

3.1。粘土冲击的方法

八个径向注浆孔直径12毫米沿圆周排列盾体在中间保护在盾构机(图中的位置4)。同步注浆进行盾构机外壳的外面,这是保护身体和外土壤之间的差距的身体。灌浆可以形成一个可靠的密封阻水粘土灌浆层在盾构机、灌装盾牌和地层之间的差距和有效地控制开挖期间的土壤沉降量。“粘土冲击”灌浆的注射过程控制如下:“粘土冲击”灌浆开始前十环的传递。在盾构机开始推进,注入液体,然后B液体。防止管道堵塞导致的混合水的玻璃与粘土泥浆。

灌浆压力是0.2∼0.4 MPa。“粘土冲击”灌浆是同步推进,和灌浆速度应根据推进调整速度。注入1.26³混合解决方案(理论值的140%)到每个戒指。“粘土冲击”灌浆的比例如表所示1。

3.2。同步注浆

当衬砌结构和盾尾分离,填补建筑保护机器外壳和内衬结构之间的差距在时间和防止复合地基在短时间内迅速沉没。同步在盾构机盾尾注浆措施。理论建设推进单码道段造成的差距是1.5×π×(6.442 - -6.22)/ 4 = 3.57 (m³),泥浆的初凝时间约为4小时。实际注浆量150%∼200%的理论在每个环部分的建筑面积,即。,每个推进环同步注浆量是8米³,在泵出口压力一般控制在0.3∼0.4 MPa。泥浆压力也应该根据地面和建筑物沉降调整和控制。浆比例如表所示2。

3.3。二次灌浆加固

减少后期结算后的土壤保护机器,减少隧道的防水压力,进行二次灌浆加固段分开后6^th到8^th盾尾的戒指。此外,双浆水泥浆和水组成的玻璃选择快速填补这一缺口同步灌浆和灌浆层剩余之间形成一定的强度。双浆的比例如表所示3。

灌浆顺序注入的方法“首先穹顶,然后两个腰,两个腰是对称的。“填充一个环之后,接下来的灌浆圈。填充的标准是,没有水流出后打开戒指的起吊孔。二次灌浆压力控制在≯0.5 Mpa。

4所示。沉降测量

根据的要求“城市轨道交通工程监测技术规范”(20.,21)和“城市轨道交通工程测量规范”(22,23),结合实际的项目网站概述和建筑特点,三个地表沉陷监测部分,即DB1、DB2、和db4设置。建筑基础沉降的测量分排列顺时针沿着建筑的角落,编号JG1∼JG19。总共有19个点测量。参见图5- - - - - -7建筑之间的相对位置关系和隧道,监视点的布局方法。

5。地面沉降

盾构施工引起的地表沉陷过程分为五个阶段:阶段之前,我是盾构到达监控部分。在第二阶段中,导弹防御系统通过监控部分。阶段III是盾尾下垂监控部分。在第四阶段,盾群桩复合地基通过。第五阶段是后续沉降阶段。DB1监控部分位于685环的左线隧道的横截面。左线隧道的盾刀头削减到复合地基,开始削减成堆。从图可以看出8在舞台上我,每个监控DB1的部分显示轻微的隆起,和最大隆起值出现在右线隧道轮廓。在II期(III),测点DB1-1左隧道的中心和测点DB1-2左隧道的轮廓似乎沉由于盾构开挖和堆切割。相比之下,对隧道的中心线和相应的测量分DB1-4和DB1-5右边的隧道轮廓线是上升。因为同步注浆和“粘土冲击”方法当盾牌削减成堆。挤土效应引起的桩身不受损的盾牌在微微隆起,引发了地面隆起。在第四阶段,所有测量点监测部分消退。解决法律和结算金额的中心线和轮廓测量的点左隧道通常是一致的,与沉降值大于右侧隧道测量的点。在舞台上 ,的监视点DB1监控部分首先平息,然后逐渐上升。最后,沉降稳定直到15天盾尾凸现。最大值发生在左隧道中心线,与沉降值是−9.0毫米。

如图9盾构到达之前,DB2监控部分,即。,stage I, each measuring point of this monitoring section is slightly uplifted. Nevertheless, the maximum uplift point appears at the two monitoring points, DB2-1 and DB2-2, closest to the building, which is different from the maximum uplift position of the DB1 monitoring section. In stage II (III), affected by the existing cement-soil group pile composite foundation, the changes of each measuring point of the DB2 monitoring section at this stage are small, except for the DB2-2 measuring point that is closer to the centerline of the left line of the tunnel, which sinks slightly. In addition, all other measuring points have uplifted, and the uplift value is not large. In stage IV, the shield tail was separated from the monitoring section and continued to cut piles. All monitoring points were affected by the construction disturbance of shield cutting and pile cutting, and they sank. The maximum settlement occurs near the intersection point of the left-line tunnel cutting into the building. The settlement value is −6.5 mm. In the stage, each measuring point of the surface settlement presents a ““形状密切相关,二次灌浆的盾牌和灌浆量的“克莱冲击”灌浆。最大沉降值的位置在这个阶段是DB2-2测点,沉降值是−9.0毫米,测点的沉降值稳定后−0.89毫米。

如图10,监视点DB3-1、DB3-2 DB3-3消退阶段i的最大沉降发生在监视点DB3-1,−3.5毫米的一个值。DB3-4的监视点,DB3-5 DB3-6略有上升,最大隆起值是+ 2.4毫米,最大隆起点是DB3-4测量点。它是由建筑物的不均匀沉降引起的左屏蔽线割桩的建设。在第二阶段中,随着盾减少桩通过db4挖掘监控部分,监视点接近左线隧道的最大的定居点。

相比之下,测量点安排在南边的右线隧道略有上升。在第三阶段,除了逐渐下沉的DB3-3测点,DB3-1和DB3-2测量点同步注浆和二次灌浆的影响,提出了一个隆起。相比之下,DB3-4和DB3-5大楼的南面是上升的。DB3-6监视点一边轻轻变化,表明注浆有效控制地表沉降和建筑物倾斜引起的隧道桩切割。第四阶段包括阶段I, II, III,因此,不做分析。

6。对建筑的影响

6.1。建立响应

如数据所示11和12结算时程曲线的南北建筑物的墙显示每个结算计量点的沉降值的南墙比北墙。然而,每个结算计量点的变化范围的南墙小于北墙。左线盾构到达之前,每个测点在北墙提供了一个凸起,最大膨胀值是+ 5.59毫米,这是位于JG5测点。南方的测点墙略沉,和最大沉降−2.21毫米。它位于JG1测点(即。,the southwest corner of Building 1). The left-line cutter head of the shield cuts into the pile group composite foundation until the shield tail escapes away from the composite foundation. Cutting the pile group composite foundation on the left line, measuring the building’s settlement above the left line of the tunnel outline, and measuring the south wall’s JG17 and JG16 points are all parts of the process. The most dangerous locations are JG10 and JG11 measuring points on the North Wall, whereas JG17 and JG16 measuring points on the South Wall have settlement variation ranges of +3.49 mm  ∼  −5.79 mm, +4.3 mm  ∼  −2.53 mm, respectively. 15 days after the shield tail of the left line was protruded, the settlement values of the measuring points JG17 and JG16 on the south wall were -8.66 mm and -10.98 mm, respectively, and the settlement values of the measuring points JG10 and JG11 on the north wall were −9.63 mm and −7.76 mm, respectively.

图13显示了沉降分布的特性曲线的关键时刻,南北墙的建筑。从这些数据可以看出,影响范围的盾构隧道施工对地面沉降和建筑物沉降是不同的。前者是隧道轴1.5 d .后者涉及到整个建筑。当盾构施工引起的解决建筑的一侧,刚性建筑将旋转,导致整个建筑物的倾斜。比较数据13和(14日)挖掘,可以看出,盾构切削桩施工导致建筑作为一个整体倾向于南方,因为最大沉降值的位置发生在斜交叉隧道和建筑空间。

6.2。建立损伤评估

如数据所示14和15左线盾构施工时,远离1 #建筑15天,建筑结构的裂缝调查进行建筑之上。泥沙沉降的技术施工措施是有效的。

裂纹的长度1.2米,宽度1.0∼1.5厘米之间出现城墙西北角的砌体结构和分散混凝土水。统一的裂纹长度1.6米,宽度为0.6厘米在地上出现在地下室的东北角。垂直裂缝的长度0.8米,宽度0.15厘米出现在一楼墙砌体结构的西南角。

根据“代码设计的建筑基础”(GB50007) [21)和“危险建筑评价标准”(詹J125) (22)和极限拉伸应变方法(极限抗拉应变方法),结构损伤进行了分析。测量分JG1-1 JG1-3,沉降差是4.6毫米,斜率是我= 0.2‰。测量分JG1-11 JG1-13,沉降差是5.8毫米,斜率是我= 0.3‰。测量分JG1 -16和JG1-07沉降差是10.7毫米,斜率是我= 0.6‰。砌体结构的极限抗拉应变为7%。

7所示。结论

基于的理论极限抗拉应变控制建筑变形、裂缝调查和建筑施工后进行损伤评估,这证实了建筑沉降控制技术和创新措施的有效性提出了研究。最大值盾构施工引起的地表沉降发生隧道轴线附近的左边线。由于现有建筑物的存在,表面沉降相对温和的盾构施工后一段时间。完成的盾减少群桩复合地基,地表沉降大于建造定居点。shield-cutting群桩复合地基的累积沉降最大值和最大沉降差的砌体结构主要集中在隧道轴线的交点和建筑。砌体结构是受到复杂的力量。除了不均匀沉降引起的倾斜变形,结构也有刚性旋转和扭曲。

当盾牌削减桩施工,更有利于控制房子的沉降和变形稳定土壤本的压力,增加同步注浆和增加铣头的转速。盾尾分开后,施工参数不应该大幅调整,刀头压力应适当增加,和杰克推力和刀盘扭矩,铣头速度、同步注浆量,和隧道速度应保持不变,哪个更有利于控制房子的结算。地面和建筑物的沉降可以有效地控制使用“粘土冲击”方法和同步注浆期间盾减少桩施工。二次灌浆加固段分开后进行6^th八环的盾尾。每个环的灌浆顺序注射的方法”首先拱,然后两个腰,两个腰是对称的,”可有效地控制施工后的沉降。

随后结算后建设主要受二次灌浆和灌浆“粘土冲击”。最大沉降监测是DB3-3监视点,和最大沉降值稳定后−14.97毫米。北墙的强度特征和建筑的南墙是不同的。盾后的沉降曲线形成了建筑的15天,可以看出,南墙约展品悬臂梁的受力特征,而北墙约展品梁的力学特性的支持。整个过程建立盾构隧道引起建筑物的不均匀沉降,建筑物的倾斜,扭曲变形。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

卓越的援助中国铁路18^th工程局集团第一工程有限公司,是高度赞赏。