一种既有隧道上方基坑开挖抗隆起变形的施工方法与流程

本发明属于一种基坑的开挖施工方法领域，具体涉及一种既有隧道上方基坑开挖抗隆起变形的施工方法。

背景技术：

随着城市化进程的加快，地铁和基坑工程大量涌现，而且规模不断加大。鉴于建设时序问题，必然存在后续基坑开挖需在既有地铁、隧道等地下建筑上方或临近的位置施工。而在已建隧道上方开挖基坑，必然会导致地应力释放，基底回弹，而土体的变形也必将导致隧道应力场和位移场的改变。当隧道变形超过一定限值，轻则隧道接缝处漏水，严重时会对隧道的安全运营产生较大的影响，从而导致无法安全运营。

目前，传统基坑施工方法往往采用大面积土体加固及结构加固等技术，堆载后再卸载也很难避免基底再次回弹。

技术实现要素：

本发明为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种对既有地下结构影响小，施工效率较高，适用范围广的既有隧道上方基坑开挖抗隆起变形的施工方法。

本发明的技术方案是：一种既有隧道上方基坑开挖抗隆起变形的施工方法，包括以下步骤：

ⅰ.对既有隧道周边底层及上覆土层进行注浆预加固

对既有隧道的周边地层进行注浆加固，从而形成地层注浆预加固区；

ⅱ.从既有隧道竖直上方施做初次放坡及土钉喷锚支护

从既有隧道竖直上方适当位置向基坑设计边界做初次放坡及土钉喷锚支护，初次放坡的坡度及起始位置取决于基坑设计范围及基坑与隧道相对位置；

ⅲ.从基坑外围施做初次放坡及土钉喷锚支护

从基坑外围适当距离向基坑设计边界做初次放坡及土钉喷锚支护，放坡坡度取决于基坑周边环境；

ⅳ.施做基坑围护并架设内支撑

在步骤ⅲ的外侧放坡底部向下施做基坑围护，架设内支撑；

ⅴ.从预留核心土处施做二次放坡及土钉喷锚支护

基坑进行预留核心土开挖，从基坑两侧放坡底部继续做二次放坡及土钉喷锚支护，并预留管幕施工平台；

ⅵ.开凿连接槽

从既有隧道上方适当水平位置对应的两侧竖井围护结构开凿连接槽，并埋设连接钢板（如围护结构为地连墙形式钢板可预埋）；

ⅶ.施做注浆管幕

采用顶推法按照适当间距施做注浆管幕，将管幕钢管两端固定在基坑两侧围护结构的连接槽中，并对注浆管幕填注素混凝土；

ⅷ.分段跳槽开挖预留核心土

根据基坑范围沿既有隧道纵向分段跳槽开挖预留核心土并施做底板及上部结构，分段长度及段数取决于基坑开挖范围及周边工程地质情况、基坑设计范围及与隧道相对位置。

步骤ⅰ中的注浆加固可采用高压旋喷注浆或者袖阀管注浆。

步骤ⅰ中地层注浆预加固区注浆两侧边界范围为45°+φ/2，其中为φ地层内摩擦角。

步骤ⅴ中的二次放坡及土钉喷锚支护的坡度可以与初次放坡及土钉喷锚支护的坡度相同或不同。

步骤ⅳ中竖向最下方的内支撑可采用抽条法架设，第一道内支撑可采用混凝土支撑，再往下可根据基坑深度采用钢支撑。

所述连接槽的槽径与管幕钢管的外径相适应。

所述既有隧道在基坑中线下方，或既有隧道沿基坑中线对称。

所述既有隧道与基坑下方斜交，或既有隧道部分在基坑下方。

本发明的有益效果如下：

本发明采用地层预加固与管幕注浆相结合的方式，可有效增加地层刚度，阻止地层上浮，从而控制既有隧道结构的变形值，保证隧道长期稳定运营，适用范围广。

本发明采用预留隧道上方原状核心土的方法，可保证隧道上覆重力持续存在，对地下结构稳定性干扰较小。

附图说明

图1是本发明的施工示意图；

图2是本发明中注浆管幕与基坑围护的连接示意图；

图3是本发明中注浆管幕的横断面图；

图4是本发明中纵向分段跳仓开挖的平面示意图；

图5是本发明中纵向分段跳仓开挖的纵断面示意图；

其中：

1周边地层2地层注浆预加固区

3既有隧道4初次放坡及土钉喷锚支护

5基坑围护6内支撑

7二次放坡及土钉喷锚支护8连接槽

9注浆管幕10基坑开挖设计标高

11预留核心土12埋设钢板

13锚固钢筋14管幕钢管

15填充素混凝土16预留核心土顶标高。

具体实施方式

以下，参照附图和实施例对本发明进行详细说明：

如图1~5所示，一种既有隧道上方基坑开挖抗隆起变形的施工方法，包括以下步骤：

ⅰ.对既有隧道周边底层及上覆土层进行注浆预加固

对既有隧道3的周边地层1进行注浆加固，从而形成地层注浆预加固区2；

ⅱ.从既有隧道竖直上方施做初次放坡及土钉喷锚支护

从既有隧道3竖直上方适当位置向基坑设计边界做初次放坡及土钉喷锚支护4，初次放坡的坡度及起始位置取决于基坑设计范围及基坑与隧道3相对位置；土钉喷锚支护具体参数可根据地层岩性变更。

ⅲ.从基坑外围施做初次放坡及土钉喷锚支护

从基坑外围适当距离向基坑设计边界做初次放坡及土钉喷锚支护4，放坡坡度取决于基坑周边环境；

ⅳ.施做基坑围护并架设内支撑

在步骤ⅲ的外侧放坡底部向下施做基坑围护5，架设内支撑6；

ⅴ.从预留核心土处施做二次放坡及土钉喷锚支护

基坑进行预留核心土11开挖，从基坑两侧放坡底部继续做二次放坡及土钉喷锚支护7，并预留管幕施工平台；

ⅵ.开凿连接槽

从既有隧道3上方适当水平位置对应的两侧竖井围护结构开凿连接槽8，并埋设连接钢板12（如围护结构为地连墙形式钢板可预埋）；

ⅶ.施做注浆管幕

采用顶推法按照适当间距施做注浆管幕9，将管幕钢管14两端固定在基坑两侧围护结构的连接槽8中，并对注浆管幕9填注素混凝土15；

管幕钢管14直径不小于800mm，壁厚不小于16mm；管幕安放间距不大于3m，管幕长度宜在25m以内，超过25m根据实际情况加密管幕布置以及增设管幕间横向连接；管幕顶与结构底标高净距不小于500mm。

ⅷ.分段跳槽开挖预留核心土

根据基坑范围沿既有隧道3纵向分段跳槽开挖预留核心土11并施做底板及上部结构，分段长度及段数取决于基坑开挖范围及周边工程地质情况、基坑设计范围及与隧道相对位置。

分段长度及段数取决于基坑开挖范围及周边工程地质情况、基坑设计范围及与隧道相对位置，单次卸载宽度建议不大于8m，单次卸载深度建议不大于3m。

步骤ⅰ中的注浆加固可采用高压旋喷注浆或者袖阀管注浆。

步骤ⅰ中地层注浆预加固区2注浆两侧边界范围为45°+φ/2，其中为φ地层内摩擦角。

步骤ⅴ中的二次放坡及土钉喷锚支护7的坡度可以与初次放坡及土钉喷锚支护4的坡度相同或不同。

步骤ⅳ中竖向最下方的内支撑6可采用抽条法架设，第一道内支撑6可采用混凝土支撑，再往下可根据基坑深度采用钢支撑。

所述连接槽8的槽径与管幕钢管14的外径相适应。

所述既有隧道3在基坑中线下方，或既有隧道3沿基坑中线对称。

所述既有隧道3与基坑下方斜交，或既有隧道3部分在基坑下方。

所述地层注浆预加固区2的注浆上部范围宜为隧道顶板上3m，水平范围宜在隧道两侧3m；如遇特殊情况距离可适当减小，注浆施工前制定安全方案，保证作用于既有隧道结构外壁的附加荷载不大于20kpa。

所述注浆管幕9、基坑围护5之间还设置有埋设钢板12、锚固钢筋13。

所述注浆管幕9低于基坑开挖设计标高10。

所述预留核心土11上端为预留核心土顶标高16。

如图5所示，沿隧道方向分为ⅰ号段、ⅱ号段、ⅲ号段、ⅳ号段、ⅴ号段，沿隧道方向调仓依次开挖ⅰ号段、ⅲ号段、ⅴ号段，并施工上述区域的底板及主体，施工完成后依次调仓开挖ⅱ号段、ⅳ号段，在施工上述区域的底板及主体。

本发明采用地层预加固与管幕注浆相结合的方式，可有效增加地层刚度，阻止地层上浮，从而控制既有隧道结构的变形值，保证隧道长期稳定运营，适用范围广。

本发明采用预留隧道上方原状核心土的方法，可保证隧道上覆重力持续存在，对地下结构稳定性干扰较小。