一种多排注浆主动控制建构筑物变形的施工方法

1.本发明涉及地下工程施工方法，具体涉及施工过程中控制隧道和地铁车站等建构筑物的水平变形的实施方法。


背景技术：

2.为开发地下空间而进行的基坑施工不可避免地引起周边土体产生变形，从而引发土体中隧道和地铁车站等的建构筑物产生变形。这给地铁线路等的结构安全和运营安全带来威胁，也对基坑设计水平及施工技术带来新的挑战。为减小基坑施工对邻近既有隧道等建构筑物的影响，需要采取必要的控制措施。现有的保护措施可分为主动保护措施和被动保护措施。
3.主动控制措施主要包括注浆和水平支撑轴力伺服控制技术。目前，有关注浆抬升既有建筑物或者隧道的研究较多，而有关注浆控制隧道等建构筑物水平变形的研究较少，尚缺乏控制其水平变形的系统注浆理论及策略。传统注浆补偿技术的控制能力存在一定局限性，粗放的注浆方法忽略了对注浆顺序的研究，难以有效提高拟纠偏对象的变形效果，且对周边工程的建设存在影响，不能够最大化变形控制的效果。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种可以高效地恢复隧道等建构筑物变形，且对周围其他结构不会产生影响的多排注浆主动控制建构筑物变形的施工方法。
5.为解决上述技术问题，通过以下的技术方案予以实现。
6.本发明提出一种多排注浆主动控制建构筑物变形的施工方法，包括以下步骤：
7.步骤一、通过理论计算或数值模拟计算得到位于拟纠偏建构筑物和基坑之间的多排注浆孔的数量和位置以及注浆孔内注浆膨胀区域的范围，多排注浆孔根据理论计算或数值模拟结果布置成两排、三排或更多排；
8.步骤二、准备注浆管，每根注浆管由绑扎在一起的a管和b管组成，a管和b管的轴线平行且顶面平齐，所述b管的长度大于a管的长度，所述b管的底壁与a管的底壁之间的区域为注浆膨胀区域；
9.步骤三、按照步骤一设定的位置采用钻孔机钻注浆孔，在钻注浆孔过程中采用泥浆护壁；
10.步骤四、在地连墙内侧开挖基坑，使用仪器分段测量拟纠偏建构筑物的水平变形，当水平变形超过工程施工前设定的报警值时，根据建构筑物的水平变形测量结果，在与水平变形相对应位置处的注浆孔中插入注浆管，然后执行以下注浆过程：
11.第一步，从距离拟纠偏建构筑物较远的一排注浆孔开始注浆，在向注浆孔中的注浆管内注浆时，均先通过注浆管的b管注入水泥浆，直至整个注浆孔填满水泥浆；
12.第二步，通过注浆管的a管注入水玻璃，使得注浆孔内地表以下a管长度范围内水泥浆与水玻璃混合，进行封孔；
13.第三步，通过注浆管的b管注入双液浆；所述双液浆为由水泥浆和水玻璃混合制成；
14.第四步，在注浆过程中，继续测量拟纠偏建构筑物的水平变形恢复情况，反复重复第一步至第三步，按照离拟调控区域由远及近的注浆顺序向各排注浆孔内的注浆管内注浆，直至拟纠偏建构筑物的水平变形降低至报警值以下。
15.本发明的有益成果为：
16.1、通过由远及近的注浆顺序，先行注浆区域的土体对后续注浆一侧土体变形具有反力效应，使得后续注浆对与注浆方向相同侧土体水平位移作用效果更大，有效增大变形调控的效果。
17.2、先行注浆区域的土体对后续注浆另一侧的土体变形具有遮挡效应，与注浆方向相反侧土体水平位移减小，可降低对注浆顺序另一侧建构筑物的影响。
18.3、高效经济，适用范围广，纠偏对象可以为隧道、地铁车站或基坑围护结构等多种建构筑物。
附图说明
19.图1为注浆膨胀区域剖面图；
20.图2为单孔注浆流程示意图；
21.图3为各排注浆孔注浆顺序示意图；
22.图4为注浆完成后土体水平位移效果示意图。
具体实施方式
23.为了使本发明的目的、方案和优点更加清晰，下面结合附图和一个具体实施案例对本发明作进一步的描述。
24.本发明方法的原理是，利用先行注浆区域的土体对后续注浆另一侧的土体变形的遮挡效应，根据拟纠偏对象的变形情况和附近其他建构筑物的位置情况，结合理论计算和数值模拟的结果，确定注浆孔的位置和数量，以增大对拟纠偏对象的控制效果，同时减小对附近其他建构筑物的负面影响。
25.如图1-3所示，本发明的一种多排注浆主动控制建构筑物变形的实施方法，包括以下步骤：
26.步骤一、因基坑开挖等原因导致隧道或地铁车站等建构筑物发生水平变形时，通过理论计算或数值模拟(例如可以通过plaxis或flac等软件)计算得到位于拟纠偏建构筑物2和基坑3之间的多排注浆孔的数量和位置以及注浆孔内注浆膨胀区域1的范围，优选的，每排注浆孔的中心的连线与拟纠偏建构筑物2的轴线方向平行；多排注浆孔根据理论计算或数值模拟结果布置成两排、三排或更多排。注浆孔的孔径可以为50～60mm。
27.步骤二、准备注浆管，每根注浆管由绑扎在一起的a管和b管组成，a管和b管的轴线平行且顶面平齐，所述b管的长度大于a管的长度，所述b管的底壁与a管的底壁之间的区域为注浆膨胀区域1。注浆管底部开孔，方便浆液流出。可以通过调整a管和b管的长度控制注浆膨胀区域的大小。
28.步骤三、按照步骤一设定的位置采用钻孔机钻注浆孔，在钻注浆孔过程中采用泥
浆护壁，以防止塌孔。注浆孔的底标高与理论计算或数值模拟结果保持一致。
29.步骤四、在地连墙内侧开挖基坑3，使用多台水准仪或全站仪等仪器分段测量拟纠偏建构筑物2的水平变形，拟纠偏建构筑物的测点根据测量规范沿其长度方向布置，当水平变形超过工程施工前根据相关建构筑物变形规范制定的报警值时，根据建构筑物的水平变形测量结果，在与水平变形相对应位置处的注浆孔中插入注浆管，然后执行以下注浆过程：
30.第一步，从距离拟纠偏建构筑物2较远的一排注浆孔开始注浆，如图3所示，在向注浆孔中的注浆管内注浆时，均先通过注浆管的b管注入水泥浆，直至整个注浆孔填满水泥浆；
31.第二步，通过注浆管的a管注入水玻璃，使得注浆孔内地表以下a管长度范围内水泥浆与水玻璃混合，进行封孔；水泥浆水灰比优选的为0.6～0.7。
32.第三步，通过注浆管的b管注入双液浆，以控制土体变形。所述双液浆为由水泥浆和水玻璃两者混合而成。双液浆中水泥浆与水玻璃的体积比为3:1。水泥浆和水玻璃的混合液能够在短时间内迅速凝固，形成强度。
33.第四步，在注浆过程中，继续测量拟纠偏建构筑物的水平变形恢复情况，反复重复第一步至第三步，按照离拟调控区域由远及近的注浆顺序向各排注浆孔内的注浆管内注浆，直至拟纠偏建构筑物的水平变形降低至报警值以下。
34.本实施方法的纠偏对象适用于隧道、地铁车站、基坑围护结构等多种建构筑物，适用范围广，变形控制效果好，同时对基坑的反力作用小。
35.注浆完成时及最终水平位移效果如图4所示，按照上述注浆顺序注浆完成后，对基坑侧的结构位移影响较小(如注浆孔左侧曲线所示)，对拟调控区域影响效果显著(如注浆孔右侧曲线所示)，即由于已进行前排注浆，后排注浆使得与注浆方向相同侧土体水平位移更大，而与注浆方向相反侧的土体水平位移更小，已进行注浆的土体会对后续的注浆效果具有反力效应和遮挡效应。
36.尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。