一种多导洞隧道下穿桥桩的沉降控制方法与流程

本发明涉及隧道工程技术领域，尤其涉及一种多导洞隧道下穿桥桩的沉降控制方法。

背景技术：

随着各大城市地下工程项目的增多，特别是在目前国内基础建设高涨的大环境下，北京、上海等城市规划了大量的地下隧道工程项目。现阶段城市交通中大量使用立交桥，并且许多隧道建设中不可避免地要下穿桥桩。目前下穿桥桩的施工过程中控制桥桩沉降的方法主要有两种：

第一种是针对桥桩总沉降进行控制的方法。这种方法对于差异沉降没有采用局部加强。

第二种是对桥桩的总沉降和沉降速率进行控制的方法。这种方法在最终沉降到达稳定之前，对建筑物安全会有一定的风险。

技术实现要素：

本发明的目的是针对目前存在的问题，提供一种多导洞施工隧道下穿桥桩的沉降控制方法，其能够针对差异沉降、总沉降和沉降速率进行控制，从而保证了建筑物的安全。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

本发明提供一种多导洞隧道下穿桥桩的沉降控制方法，其包括：

步骤S1，在现场多导洞隧道下穿的桥桩上布上多个监测点，在监测点安装监测仪；

步骤S2，根据多导洞隧道下穿的多根桥桩周围不同区域在被开挖过程中对多导洞隧道上覆土体造成的影响程度，将下穿多根桥桩的多导洞隧道分为多个不同开挖区域；

步骤S3，依据监测点以及不同的开挖区域建立数值模型，并利用数值分析软件对不同开挖区域进行分阶段施工过程进行模拟，并计算得到各施工阶段对桥桩沉降影响的百分比，用百分比乘以给定的各自相应工程标准值，再加上类比工程经验值，得到开挖隧道的各施工阶段的控制数值；

步骤S4，利用数值模拟计算得到不同开挖区域的沉降数值，并利用这些数据得到沉降等值线，即地层沉降云图，根据地层沉降云图确定不同级别的注浆加固区域；

步骤S5，在进行隧道开挖之前，对不同级别的注浆加固区域进行超前加固；

步骤S6，现场针对多导洞隧道的不同开挖区域进行分阶段开挖；并在开挖多导洞隧道的过程中，通过监测仪采集现场监测数据；

步骤S7，将现场实际的监测数据与步骤S3得到的各施工阶段的控制数值进行比较，在施工过程中根据两者实时对比结果，调整注浆强度及施工速度。

更优选地，所述步骤S2具体包括：

靠近最外侧桥桩的下方区域对上覆土体造成的影响最大，将此区域划为第一开挖区域；在第一开挖区域的外侧且远离最外侧桥桩的区域，划为第二开挖区域，其对上覆土体会造成较大影响；在第一开挖区域的下方区域，对上覆土体产生的影响次于第二开挖区域，将其划为第三开挖区域；在第二开挖区域的下方区域，对上覆土体产生的影响次于第三开挖区域，将其划为第四开挖区域；在第一开挖区域的左侧以及第二开挖区域的右侧区域，对上覆土体造成的影响次于第四开挖区域，将其划为第五开挖区域；在第五开挖区域的下方区域，对上覆土体造成的影响小于第五开挖区域，将此区域划为第六开挖区域。

更优选地，所述开挖隧道的各施工阶段的控制数值中，数值模拟计算结果占60％～70％，类比工程经验值占30％～40％。

更优选地，步骤S3中，所述对不同开挖区域进行分阶段施工过程包括：

第一开挖区域先开挖，然后相隔10m左右开挖第二开挖区域，随后在与第二开挖区域的掌子面相隔10m左右开挖第三开挖区域，接着在与第三开挖区域的掌子面相隔10m左右开挖第四开挖区域，再接着在与第四开挖区域的掌子面相隔10m左右开挖第五开挖区域，最后与第五开挖区域的掌子面相隔10m左右开挖第六开挖区域。

由上述本发明的技术方案可以看出，本发明具有如下技术效果：

1)在保障单根桥桩绝对沉降的同时，根据隧道开挖影响的不同，对于沉降较大处进行强化注浆，对于沉降较小处进行一般注浆甚至不注浆，以此减小多根桥桩之间的差异沉降，并且能节省注浆费用，达到安全经济的目的；

2)将总体变位控制量分解到每一步施工阶段中，使每一步施工阶段都有明确的变形控制目标，具有很强的可操作性；

3)对重点观测的测点变位控制有整体规划，可以明确施工控制的重点，做到有的放矢；

4)及时掌握测点变位监测值和设计预测值的偏离动态，分析原因，及时处理，避免了风险的积累，使安全施工处于积极主动的地位。

附图说明

图1为本发明的实施流程图；

图2为本发明实施例中的监测点的布置位置以及不同开挖区域的位置示意图；

图3为本发明实施例中确定的不同级加固注浆区的位置示意图。

附图中：

第一开挖区域1、第二开挖区域2、第三开挖区域3、第四开挖区域4、第五开挖区域5、第六开挖区域6。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

本发明综合空间和时间效应，采用区域不等强注浆和分阶段监控量测反馈施工的方法，严格控制桥桩的安全，对桥桩的沉降速率进行控制，并且把桥桩的沉降分解成各个不同的阶段进行变形预测控制，最终保证了桥梁结构等建筑物的安全。

本发明提供一种多导洞施工隧道下穿桥桩的沉降控制方法，其实施流程如图1所示，包括如下步骤：

步骤S1，在现场多导洞隧道下穿的桥桩上布上多个监测点，在监测点安装监测仪。

如图2所示，在现场桥桩结构上布上监测点A和监测点B，在该监测点安装监测仪，以便对监测点周边区域的桥桩沉降情况进行监测，通过采集的监测数据能够了解各施工阶段地层与支护结构的动态变化，以确保在施工过程中变形过大时及时采取措施保证安全。

所选择的监测点应准确实时反映桥桩沉降，在监测期间保护好这些监测点。上述监测仪要采用可靠的仪器进行监测。

步骤S2，根据多导洞隧道下穿的多根桥桩周围不同区域在被开挖过程中对多导洞隧道上覆土体造成的影响程度，将下穿多根桥桩的多导洞隧道分为多个不同开挖区域。

根据经验，一般下穿多根桥桩的多导洞隧道的开挖过程中，靠近最外侧桥桩的区域对上覆土体的影响最大，其余区域次之。根据开挖多导洞隧道过程中桥桩周围不同区域对上覆土体造成的影响程度，将待穿多根桥桩的多导洞隧道的开挖区域进行划分。如图2所示，将待下穿多根桥桩的多导洞隧道分为第一开挖区域1、第二开挖区域2、第三开挖区域3、第四开挖区域4、第五开挖区域5、第六开挖区域6。具体如下：

靠近最外侧桥桩的下方区域对上覆土体造成的影响最大，将此区域划为第一开挖区域1；在第一开挖区域1的外侧且远离最外侧桥桩的区域，划为第二开挖区域2，其对上覆土体会造成较大影响；在第一开挖区域1的下方区域，对上覆土体产生的影响次于第二开挖区域2，将其划为第三开挖区域3；在第二开挖区域2的下方区域，对上覆土体产生的影响次于第三开挖区域3，将其划为第四开挖区域4；在第一开挖区域1的左侧以及第二开挖区域2的右侧区域，对上覆土体造成的影响次于第四开挖区域4，将其划为第五开挖区域5；在第五开挖区域5的下方区域，对上覆土体造成的影响小于第五开挖区域5，将此区域划为第六开挖区域6。

步骤S3，依据监测点以及不同的开挖区域建立数值模型，并在该数值模型中与现场桥桩结构监测点相同的位置布上相应的监测点；并利用数值分析软件对不同开挖区域进行分阶段施工过程进行模拟，并计算得到开挖隧道的各施工阶段对桥桩沉降影响的百分比，用百分比乘以给定的各自相应工程标准值，再加上类比工程经验值，得到开挖隧道的各施工阶段的控制数值。

该步骤S3中：

1)数值模型中选取的监测点应与现场布的监测点相吻合，以保证数值计算结果的准确性。

2)在各施工阶段的控制数值的确定过程中，数值模拟计算结果占60％～70％，其他类似工程经验占30％～40％。

3)单根桥桩总沉降控制在5mm以内，两根桥桩的差异沉降控制在2mm以内。

利用数值分析软件做数值模拟计算过程中，对不同开挖区域进行分阶段施工过程如下：

第一开挖区域1先开挖，然后相隔10m左右开挖第二开挖区域2，随后在与第二开挖区域2的掌子面相隔10m左右开挖第三开挖区域3，接着在与第三开挖区域3的掌子面相隔10m左右开挖第四开挖区域4，再接着在与第四开挖区域4的掌子面相隔10m左右开挖第五开挖区域5最后与第五开挖区域5的掌子面相隔10m左右开挖第六开挖区域6。

步骤S4，利用数值模拟计算得到不同开挖区域的沉降数值，并利用这些数据得到沉降等值线，即地层沉降云图，根据地层沉降云图确定不同级别的注浆加固区域。

第一开挖区域1所产生的沉降记为沉降i；第二开挖区域2所产生的沉降记为沉降ii；第三开挖区域3所产生的沉降记为沉降iii；第四开挖区域4所产生的沉降记为沉降iv；第五开挖区域5所产生的沉降记为沉降v；第六开挖区域6所产生的沉降记为沉降vi；当整个隧道断面全部开挖完成后，隧道上覆土体会逐渐产生固结变形后的沉降，记为沉降vii。依据这些沉降数值得到地层沉降云图。

地层沉降云图中，沉降值较大处地层损失较大，应进行较强的注浆加固以弥补损失，根据该地层沉降云图将注浆加固区域进行划分，得到如图3所示的一级注浆加固区、二级注浆加固区和三级注浆加固区，其中一级注浆加固区需要相对强化加固，二级注浆加固区需要一般加固，三级注浆加固区需要相对弱化加固。

根据数值分析和地层变形原理确定不同程度注浆加固区域，目的在于在保证单根桥桩沉降满足限值时，尽可能加固靠近隧道区域的桥桩的上覆盖土体，以抵消隧道开挖对较近桥桩的影响。

步骤S5，在进行隧道开挖之前，对不同级别的注浆加固区域进行超前加固。

要针对不同级别注浆加固区域进行注浆加固，注浆质量需要得到保障，需要对已注浆区域进行取芯检查。

步骤S6，现场针对多导洞隧道的不同开挖区域进行分阶段开挖；并在开挖多导洞隧道的过程中，通过监测仪采集现场监测数据。

分阶段开挖多导洞隧道的步骤同步骤S3中的开挖隧道的各施工阶段，为：第一开挖区域1先开挖，然后相隔10m左右开挖第二开挖区域2，随后在与第二开挖区域2的掌子面相隔10m左右开挖第三开挖区域3，接着在与第三开挖区域3的掌子面相隔10m左右开挖第四开挖区域4，再接着在与第四开挖区域4的掌子面相隔10m左右开挖第五开挖区域5最后与第五开挖区域5的掌子面相隔10m左右开挖第六开挖区域6。

监测仪采集到的现场监测数据通过数据线实时传输到控制器，以便后续依据这些监测数据掌握每个开挖阶段桥桩沉降的发展特征。

步骤S7，将现场实际的监测数据与步骤S3得到的各施工阶段的控制数值进行比较，在施工过程中根据两者实时对比结果，调整注浆强度及施工速度，以减小结构差异沉降和控制速率沉降，达到预测桥桩沉降和保证桥梁结构安全的目的。

步骤S7中：

为了保证现场实际的监测数据的准确可靠，在与控制数值对比之前，要剔除现场实际的监测数据中的坏值，以确保现场实际的监测数据与控制数值比对的准确合理。

现场实际的监测数据要与数值模拟计算的控制数值之间进行实时地动态对比，以确保施工安全。

后期沉降阶段，通过桥桩现场实际的监测数据，及时反馈、动态施工，若超过沉降的控制数值，采取后续的加固及补救措施，有效进行桥桩沉降速率控制。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不限定本发明。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。