一种盾构隧道下穿既有建筑物的加固结构的制作方法

本发明涉及隧道施工结构技术领域，具体地指一种盾构隧道下穿既有建筑物的加固结构。

背景技术：

随着我国地铁建设日益增多，其中盾构隧道穿越既有筑物难以避免。在盾构隧道下穿既有建筑物时，传统做法在房屋周围做袖阀管注浆，对既有建筑物下方的地质进行收束，增加整个地质的承载能力。但由于既有建筑物重量增加，既有建筑物下方地质较差造成既有建筑物不均匀沉降过大，造成待穿越既有建筑物墙体开裂使既有建筑物成为危房时有发生，特别在一线城市北、上、广、深房价非常昂贵，加上有些既有建筑物业主不配合不同意拆房，尤其没有拆迁选项的盾构隧道穿越寺庙、文物保护的古建筑群等既有建筑物安全加固更为重要，无论社会价值和经济价值特别巨大。

针对此问题，有专利号为“cn107119732a”的名为“一种盾构隧道下穿建筑物的群梁主动托换方法”的中国发明专利，提供了一种对盾构隧道下穿建筑物进行加固的方法，该方法首先在室内地底进行土方开挖、加固防水处理后，对桩基进行施工，再在桩基上制作主梁；然后在建筑物底部拟托换的地基立柱上嵌合次梁，次梁两端分别通过液压千斤架在一主梁上，由桩基、主梁以及次梁支撑受地铁隧道影响区域内的建筑；最后实时监测立柱的沉降情况，若立柱发生沉降，则通过液压千斤顶调整主梁及房屋沉降；若立柱没有沉降或不再沉降，通过盾构机切割次梁下方房屋原立柱，隧道穿越房屋下方。这种方法能够很好的控制整个建筑物的沉降，但是由于需要在建筑物室内底部进行开挖，对整个建筑物的破坏较大，不利于推广使用，特别是针对古建筑物，这种室内开挖的方法根本就难以实施。

技术实现要素：

本发明的目的就是要解决上述背景技术提到的现有技术的盾构隧道下穿建筑物加固方法存在对既有建筑物破坏大、难以推广的问题，提供一种盾构隧道下穿既有建筑物的加固结构。

本发明的技术方案为：一种盾构隧道下穿既有建筑物的加固结构，其特征在于：包括位于既有建筑物横向两侧的竖向支撑结构以及位于既有建筑物和盾构隧道之间的横向支撑结构；所述的竖向支撑结构为插打于盾构隧道行进路线横向两侧土体内的桩基结构；所述的横向支撑结构横向两端固定在两侧的竖向支撑结构上形成支撑既有建筑物的门架结构，两侧竖向支撑结构之间设置有对横向支撑结构进行横向张拉的张拉结构。

进一步的所述的横向支撑结构包括多根沿盾构隧道行进方向布置的纵向管道和多根垂直盾构隧道行进方向的横向管道；所述的纵向管道和横向管道为管体上均布有多个注浆通孔的注浆管道，纵向管道和横向管道纵横交错布置通过向管内注浆勾连在一起形成支撑既有建筑物的钢筋混凝土结构。

若既有建筑物下方没有支撑桩基，横向支撑结构仅布置横向管道即可。

进一步的所述的张拉结构包括穿设于横向管道内的锚索；所述的锚索的两端分别与两侧的竖向支撑结构固定连接。

进一步的所述的竖向支撑结构包括插打在既有建筑物两侧的多根加固桩，多根加固桩沿盾构隧道行进方向间隔布置。

进一步的所述的竖向支撑结构包括浇筑于既有建筑物同侧的一排加固桩上的连系梁。

进一步的所述的横向钢管的两端分别延伸至连系梁内并浇筑于连续梁内。

进一步的所述的横向钢管延伸至连续梁内的管体为表面无孔隙的封闭管道结构。

进一步的所述的竖向支撑结构还包括位于既有建筑物横向两侧的钢围堰；所述的加固桩插打于钢围堰内的土体中。

进一步的还包括位于竖向支撑结构与既有建筑物之间的多根袖阀管，多根袖阀管沿盾构隧道行进方向间隔布置。

进一步的所述的纵向管道和横向管道为穿设于既有建筑物下方桩基基础间隙内的注浆管道。

本发明在既有建筑物的横向两侧施工加固桩，在既有建筑物和盾构隧道之间的土体内穿设横、纵向管道，管道为注浆管，横向管道穿锚索，横向管道两端固定在加固桩顶端的连系梁上，待连系梁的混凝土强度达到张拉强度后对锚索进行张拉，然后通过对管道进行注浆，浆体进入管道周围土体，注浆包裹锚索形成承载既有建筑物的钢筋混凝土结构，注浆达到设计强度后完成对既有建筑物的加固。锚索张拉力形成的支撑力通过加固桩转变成加固桩基反向摩擦力形成的支撑力，达到支撑既有建筑物的作用。同时，先张拉后向管道内注浆，注浆体通过注浆孔注入土体形成加固层，起到阻隔加固体上方砂土沉降作用。

本发明的优点有：1、本发明通过在既有建筑物的横向两侧和下方布置门架结构对既有建筑物进行支撑固定，避免对既有建筑物进行开挖会对建筑物产生破坏损伤的问题；

2、本发明通过在两侧的竖向支撑结构上设置张拉结构，对既有建筑物下方的横向支撑结构进行张拉，有效的将既有建筑物的下沉作用力传递到加固桩基反向摩擦力，避免了既有建筑物的下沉以及土体变化对盾构隧道施工产生的风险；

3、本发明通过注浆管道对既有建筑物下方土体进行注浆加固，一是形成一层加固层，阻隔加固体上方砂土沉降，避免因盾构穿越建筑物时失水引起砂土沉降。二是能够增强下方土体的刚度避免下沉问题，三是能够形成稳定的支撑结构对既有建筑物进行支撑；

4、本发明通过设置钢围堰作为平台进行加固桩和连系梁的施工平台，避免了由于既有建筑物两侧路基下沉和渗水造成的施工风险问题，保证施工人员安全问题，提高了施工作业的效率和安全性；

5、本发明通过袖阀管向竖向支撑结构和既有建筑物之间的土体内进行注浆加固，形成止水(土)帷幕结构，解决了施工过程中可能由于富水砂层导致的地表沉降较大的问题；

6、本发明的加固方法适用范围广泛，适合多种构筑物的加固，无论构筑物多高、地层多复杂，也无论建筑物是否有桩基，都可以通过本方案进行加固处理。

本发明的加固结构简单，完全规避室内无法进行桩基施工，完全解决了房屋桩基下方富水砂层因盾构施工失水沉降问题，完全规避了既有建筑物的桩基和内部结构，避免了对既有建筑物造成破坏，完整保护了既有建筑物的完整性和安全性，具有极大的推广价值。

附图说明

图1：本发明的加固结构主视图；

图2：本发明的加固结构俯视示意图；

其中：1—纵向管道；2—横向管道；3—加固桩；4—连系梁；5—钢围堰；6—既有建筑物；7—桩基基础。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1～2，针对盾构隧道下穿既有建筑物6进行加固处理，如果既有建筑物6下方土层为富水砂层，为了避免在施工过程中出现降水过大导致的地表下层问题，需要预先在既有建筑物6的横向两侧施工止水帷幕，本实施例的止水帷幕是通过在既有建筑物6的1米间距周围土体内内插打袖阀管，然后通过注浆的方式对土体进行加固处理。

如果既有建筑物6下方的土体不是富水土层，就无需进行止水帷幕的施工。加固结构实际上为门架结构，包括位于既有建筑物6横向两侧的竖向支撑结构以及位于既有建筑物6下方与盾构隧道上方之间的土体内的横向支撑结构。如图1～2所示，本实施例在施工竖向支撑结构前，预先在既有建筑物6的横向两侧施工钢围堰5作为施工平台，然后在钢围堰5内插打加固桩3，多根加固桩3沿盾构隧道行进方向间隔布置，在加固桩3的上端预留1m左右的钢筋，为后续施工连续梁4做准备。

如图2所示，本实施例的横向支撑结构包括多根沿盾构隧道行进方向布置的纵向管道1和多根垂直盾构隧道行进方向的横向管道2，纵向管道1和横向管道2为管体上均布有多个注浆通孔的注浆管道，纵向管道1和横向管道2纵横交错布置通过向管内注浆勾连在一起形成支撑既有建筑物6的钢筋混凝土结构。纵向管道1和横向管道2为穿设于既有建筑物6下方桩基基础7间隙内的注浆管道。

利用自动导向钻孔设备先钻锚索孔，再穿带有孔的纵向管道1和横向管道2，向横向管道2内穿设锚索，将锚索与钢围堰5内的张拉锚具进行连接。待所有的纵向管道1和横向管道2施工完成后，先利用张拉锚具对锚索进行张拉固定，然后向横向管道2内进行注浆，注浆浆液通过注浆通孔渗透到既有建筑物6下方的土体内，对该土体进行加固，让浆液流入土体形成止“土”帷幕”，阻隔因锚索下部沉降引起锚索上部土体沉降。

靠近既有建筑物6内侧留有3米宽空挡施做连系梁4，连系梁4的宽度大小取决锚索张拉力大小，目的是抵抗锚索张拉减少对加固桩3的弯矩，连系梁4为钢筋混凝土结构，其内部钢筋与加固桩基预留1米高钢筋相互绑扎。如图1所示，连系梁4浇筑于既有建筑物6同侧的一排加固桩3上端。

本实施例的锚索和横向钢管2两端有一部分浇筑固定在连系梁4内，为了避免堵孔，横向钢管2延伸至连续梁4内的管体为表面无孔隙的封闭管道结构。

实际施工时：1、在既有建筑物6的横向两侧施工钢围堰5作为施工平台；

2、与钢围堰5内进行加固桩3的施工，预留加固桩3桩顶钢筋；

3、对既有建筑物6和盾构隧道之间的土体进行钻孔，向钻孔内穿设横向管道2和纵向管道1，向横向管道2内穿设锚索；

4、于加固桩3桩顶处绑扎连系梁4钢筋，将连系梁4钢筋与桩顶钢筋绑扎固定在一起，浇筑连系梁4，横向管道2两端的无孔隙部分穿过连系梁4；

5、待连系梁4强度达到要求后，开始张拉锚索，达到设计要求后，向横向管道2和纵向管道1内注浆，注浆达到设计强度后，完成加固结构的施工。

如图2所示，本实施例的纵向指盾构隧道的行进方向，即图2中的左右方向，横向指垂直盾构隧道的行进的方向，即图2中的上下方向。

本实施例描述的盾构隧道正面穿越既有建筑物，如果既有建筑物处于盾构隧道两侧的位置不便于布置加固结构，实际上也可以在盾构隧道上布置加固结构，即与盾构隧道交叉重合位置不插打加固桩，规避盾构隧道的通行位置，为了保证整个加固结构的稳定性，可以适当延长其他加固桩的插打范围，延长连系梁的长度。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。