一种盾构连续切削桩基础穿越居民楼群施工方法

摘要

本发明涉及一种盾构连续切削桩基础穿越居民楼群施工方法，包括以下步骤：步骤一，房屋勘察和房屋周围管线勘察；步骤二，切桩施工数值模拟；步骤三，自动化监测仪器安装；步骤四，预注浆加固；加固范围包括楼房、管线和计划换刀点，加固方式为后退式注浆；步骤五，切桩前盾构机停机检查；步骤六，切桩掘进和管片拼接；步骤七，补浆和紧急加固。本发明可不对既有建筑物进行拆除而直接切桩通过，符合节能环保的理念，可大幅度降低投资成本，减少拆迁造成的负面影响，并减少地铁选线的制约因素。此外，通过自动化监测实时反馈的数据可对盾构施工参数和注浆参数进行指导，实现全面的动态施工管理体系，使工程风险可控，可大幅度降低施工成本。

说明书

技术领域

本发明涉及一种盾构连续切削桩基础穿越居民楼群施工方法。

背景技术

盾构法(Shield Method)是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法，它是将盾构机械在地中推进，通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌，同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖，通过出土机械运出洞外，靠千斤顶在后部加压顶进，并拼装预制片，形成隧道结构的一种机械化施工方法。

目前，国内修建地铁的城市日益增多，盾构法在城市地铁隧道施工中的应用也日益广泛。因繁华都市中心城区建筑密集，在中心城区繁华地段修建盾构区间隧道经常会下穿既有建筑物，部分建构筑物的桩基侵入隧道净空，常规的盾构施工方法不能满足不破坏既有建筑物的环境要求。

现在常用的切桩施工方法有三种，第一种为：先对需切桩的房屋进行拆迁；再通过合理控制盾构施工参数切桩通过；部分情况下将采用人工挖孔，将桩基拔出后回填空洞，然后盾构掘进通过。此种施工方法耗时时间长，特别是目前社会对拆迁话题比较敏感，社会影响大，拆迁难度大，协调困难，赔偿高，且人工挖孔风险高，工期长，都不利于城市地铁的建设施工。第二种方式是直接切桩通过，通过筏基加固和注浆加固进行桩基托换，然后切桩通过。此种施工方案耗时长，费用高，风险大，对于上部结构自重较大，切桩长度较长的情况不适用。第三种方法是通过改善刀具，达到直接切桩通过的目的。此种施工方法一般是在建构筑物确定拆迁的情况下，直接进行切桩，主要目的是切桩通过而非建筑物保护，破坏性较大，最好与其他施工方法同时使用。

发明内容

本发明提供一种盾构连续切削桩基础穿越居民楼群施工方法，所要解决现有施工方法对社会环境影响大，拆迁难度大，协调困难，赔偿高，部分工艺风险高，工期长的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种盾构连续切削桩基础穿越居民楼群施工方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一，房屋勘察和房屋周围管线勘察；

对受影响房屋进行竣工资料收集和现场勘察，包括房屋基础形式、房屋使用情况、住户信息，房屋周围管线情况，收集勘察的资料作为后期房屋和管线处理的依据；

步骤二，切桩施工数值模拟；

切桩施工前采用数值模拟对切桩施工进行分析计算及施工方案可行性评估；数值模拟的主要评估对象：切桩后建筑物安全；不同注浆效果下掘进过程中的建筑物安全；最不利条件下的掘进方案；盾构掘进过程中的参数控制；盾构切桩后被切桩基下方管片承载力验算；

步骤三，自动化监测仪器安装；

选取房屋周围不受影响的建筑作为自动化沉降检测仪的安装点；安装点布置时需注意具备通视条件；

步骤四，预注浆加固；

4.1根据设计图纸注浆加固范围、现场实际场地和浆液加固效果确定房屋预注浆加固点位，预加固过程中需保证房屋均匀抬升；

4.2通过对居民的咨询确定房屋周围管线分布情况，特别是雨水管、给水管和污水管的位置走向，根据实际勘察判断管线下方空洞情况，对盾构通过时可能对其造成的扰动进行预估，对管线下方空洞进行预注浆加固处理；

4.3对可能的换刀点进行预注浆加固；

4.4预注浆加固可能造成房屋地面抬起，通过自动化沉降监测数据反馈来控制预注浆施工参数，保证房屋在预注浆加固时的安全性；

步骤五，切桩前盾构机停机检查；

5.1在进入盾构切桩区前必须进行盾构机停机检查，根据刀具磨损情况确定是否尽进行换刀，同时注意刀具的适应性，选择合适刀具；

5.2根据5.1中检查情况确定后期换刀点，准备好换刀材料；

5.3后期掘进过程中根据对盾构参数的判断确定是否需要换刀，切桩期间尽量减少换刀次数争取一次性成功穿越；

5.4如必须换刀，保证盾尾出楼后再进行换刀，换刀时需防止盾构机被凝固浆液护死；

5.5切桩前储备盾构机易损坏构件，保证切桩时一旦发生零件损坏可以立即进行更换；

步骤六，切桩掘进和管片拼接；

6.1盾构机正常掘进时需控制出土量，防止喷涌发生；

6.2切桩掘进时保证同步注浆和二次注浆量；

6.3盾构参数剧烈变化时，立即结合隧道内情况分析原因，土体的反应时间会导致已通过区域的地面和房屋剧烈沉降，地面和房屋剧烈沉降时立即进行注浆加固，并增加二次注浆的注浆量；

6.4根据被切桩基承载力要求选用加强管片或特殊钢管片，保证切桩后上方建筑物安全；

6.5使用特殊钢管片时注意其与普通管片不同，螺栓使用量增加较多，应进行专项交底，拼接时注意拼接时间和井上、井下配合；

6.6特殊管片因制作问题其重心不在吊装孔上，由台车上吊下时需配备一定的配重块（多块3～5kg的混凝土块），解决无法吊装的问题；

步骤七，补浆和紧急加固

盾构切桩期间建筑物发生沉降时，根据自动化监测数据判断房屋沉降和倾斜情况，进行针对性纠偏注浆；

当盾构机土仓压力过高，上方土体较松软，发生冒泡、反浆现象时，此时先对冒泡处进行封堵，然后进行注浆加固。

本发明如上所述的盾构连续切削桩基础穿越居民楼群施工方法，进一步，居民楼不拆除的情况下进行盾构连续切削桩基础穿越居民楼群施工，施工后需保证居民楼继续使用。

本发明如上所述的盾构连续切削桩基础穿越居民楼群施工方法，进一步，步骤三，所述自动化监测仪每15分钟反馈一次检测一次数据，全程指导施工，进行动态施工管理。

本发明如上所述的盾构连续切削桩基础穿越居民楼群施工方法，进一步，所述自动化监测仪器自动检测房屋高度参数和倾斜度参数。

本发明如上所述的盾构连续切削桩基础穿越居民楼群施工方法，进一步，在步骤四中，预注浆采用后退式注浆，保证层层叠加加固效果。

本发明如上所述的盾构连续切削桩基础穿越居民楼群施工方法，进一步，步骤七中，注浆加固主要采用跟进式注浆加固，先形成隔离保护层防止压力击穿隔水层，保证土压，再进行下部加固；紧急情况下的加固和补浆加固时，第一时间的加固浆液中增加水玻璃比例，使浆液快速凝结形成强度。

本发明如上所述的盾构连续切削桩基础穿越居民楼群施工方法，进一步，所述管片将在房屋桩端被切断后继续承载桩基力，保证房屋后期使用安全。

本发明如上所述的盾构连续切削桩基础穿越居民楼群施工方法，进一步，步骤六的6.3中，所述盾构参数指土压。

本发明如上所述的盾构连续切削桩基础穿越居民楼群施工方法，进一步，步骤六的6.5中，所述特殊钢管片由型钢面板和型钢肋板焊接而成，其重心和吊装孔位置无法完全重合，吊装时需配重平衡。

本发明的有益效果是：

首先，本发明可不对既有建筑物进行拆除而直接切桩通过，符合节能环保的理念，同时可大幅度降低投资成本，减少拆迁造成的负面影响，扩大地铁施工的适用性，减少地铁选线的制约因素。

再者，本发明所述盾构连续切削桩基础穿越居民楼群施工方法安全可靠，通过自动化监测实时反馈的数据可对盾构施工参数和注浆参数进行指导，实现全面的动态施工管理体系，符合现代工程施工理念，使工程风险可控，可大幅度降低施工成本。

另外，此种盾构连续切削桩基础穿越居民楼群施工方法与传统的拆迁、拔桩等施工工艺相比，可减少施工风险，加快施工工期，减少施工对周围和社会环境影响。

本发明方法为繁华都市中心城区切桩施工积累了丰富的经验，对以后类似施工具有指导意义，避免了盾构施工对既有建构筑物的破坏，保护了环境，拓展了盾构工法的适用范围，取得了良好的社会效益和环境效益。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种盾构连续切削桩基础穿越居民楼群施工方法流程图；

图2为本发明盾构连续切削桩基础穿越居民楼群施工方法的后退式注浆流程示意图；

图3为本发明盾构连续切削桩基础穿越居民楼群施工方法的跟进式注浆流程示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、第一层注浆，2、第二层注浆，3、第三层注浆，4、第N层注浆，5、地表，6、隧道结构。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

本发明实施例提供一种盾构连续切削桩基础穿越居民楼群施工方法，解决现有施工方法对社会环境影响大，拆迁难度大，协调困难，赔偿高，部分工艺风险高，工期长等问题，可为盾构切桩施工提供安全可靠的作业指导。

如图1所示，为本发明实施例提供的一种盾构连续切削桩基础穿越居民楼群施工方法流程图，该施工方法包括以下步骤：

步骤一，房屋勘察和房屋周围管线勘察；

对受影响房屋进行竣工资料收集和现场勘察，包括房屋基础形式、房屋使用情况、住户信息，房屋周围管线情况，收集勘察的资料作为后期房屋和管线处理的依据；

步骤二，切桩施工数值模拟；

切桩施工前采用数值模拟对切桩施工进行分析计算及施工方案可行性评估；数值模拟的主要评估对象：切桩后建筑物安全；不同注浆效果下掘进过程中的建筑物安全；最不利条件下的掘进方案；盾构掘进过程中的参数控制；盾构切桩后被切桩基下方管片承载力验算；

步骤三，自动化监测仪器安装；

选取房屋周围不受影响的建筑作为自动化沉降检测仪的安装点；安装点布置时需注意具备通视条件；所述自动化监测仪每15分钟反馈一次检测一次数据，全程指导施工，进行动态施工管理。所述自动化监测仪器自动检测房屋高度参数和倾斜度参数。

步骤四，预注浆加固；

4.1根据设计图纸注浆加固范围、现场实际场地和浆液加固效果确定预注浆加固点位，预加固过程中需保证房屋均匀抬升；

4.2通过对居民的咨询确定房屋周围管线分布情况，特别是雨水管、给水管和污水管的位置走向，根据实际勘察判断管线下方空洞情况，对盾构通过时可能对其造成的扰动进行预估，对管线下方空洞进行预注浆加固处理；

4.3对可能的换刀点进行预注浆加固；

4.4预注浆加固可能造成房屋地面抬起，通过自动化沉降监测数据反馈来控制预注浆施工参数，保证房屋在预注浆加固时的安全性；

在步骤四中，预注浆采用后退式注浆，保证层层叠加加固效果；注浆方式根据实际情况确定，袖阀管注浆的定点注浆效果较好，压力注浆的整体渗透性效果较好，注浆压力根据实际情况确定；如图2所示，为后退式注浆流程图。先在靠近隧道结构6的位置浇筑第一层注浆1，然后依次浇筑第二层注浆2、第三层注浆3、……第N层注浆4，最后到达地表5。

步骤五，切桩前盾构机停机检查；

5.1在进入盾构切桩区前必须进行盾构机停机检查，根据刀具磨损情况确定是否尽进行换刀，同时注意刀具的适应性，选择合适刀具；

5.2根据5.1中检查情况确定后期换刀点，准备好换刀材料；

5.3后期掘进过程中根据对盾构参数的判断确定是否需要换刀，切桩期间尽量减少换刀次数争取一次性成功穿越；

5.4如必须换刀，保证盾尾出楼后再进行换刀，换刀时需防止盾构机被凝固浆液护死；

5.5切桩前储备盾构机易损坏构件，保证切桩时一旦发生零件损坏可以立即进行更换；

步骤六，切桩掘进和管片拼接；

6.1盾构机正常掘进时需控制出土量，防止喷涌发生；

6.2切桩掘进时保证同步注浆和二次注浆量；

6.3盾构参数（特别是土压）剧烈变化时，立即结合隧道内情况分析原因，土体的反应时间会导致已通过区域的地面和房屋剧烈沉降，地面和房屋剧烈沉降时立即进行注浆加固，并增加二次注浆的注浆量；

6.4特殊钢管片拼接时注意拼接时间和井上、井下配合和隧道内的吊装问题；所述特殊钢管片将在房屋桩端被切断后继续承载桩基力，保证房屋后期使用安全。

步骤七，补浆和紧急加固

盾构切桩期间建筑物发生沉降时，根据自动化监测数据判断房屋沉降和倾斜情况，进行针对性纠偏注浆；

当盾构机土仓压力过高，上方土体较松软，发生冒泡、反浆现象时，此时先对冒泡处进行封堵，然后进行注浆加固；

步骤七中，注浆加固主要采用跟进式注浆加固，先形成隔离保护层防止压力击穿隔水层，保证土压，再进行下部加固；如图3所示，为跟进式注浆流程图。先在靠近地表5的位置浇筑第一层注浆1，然后依次浇筑第二层注浆2、第三层注浆3、……第N层注浆4，最后到达隧道结构6。紧急情况下的加固和补浆加固时，第一时间的加固浆液中增加水玻璃比例，使浆液快速凝结形成强度；

居民楼不拆除的情况下进行盾构连续切削桩基础穿越居民楼群施工，施工后需保证居民楼继续使用。

本发明涉及一种盾构连续切削桩基础穿越居民楼群施工方法，切桩前通过采用“预注浆加固+自动化监测”技术对房屋加固进行动态施工管理，保证房屋的加固时的安全问题；切桩时采用“自动化监测+第三方监测”技术指导盾构穿越期间的施工参数的控制，采用数值模拟技术对施工方案进行评估和优化，同时通过采用“补浆和紧急加固+自动化监测”技术保证了建构筑物的及时有效纠偏问题，防止房屋突然发生危险；盾构切桩后，切桩段管片在桩端被切断后继续承载桩基力；同时建立完善的值班制度和应急响应体系，保证切桩施工的安全。

本发明所述盾构连续切削桩基础穿越居民楼群施工方法安全可靠，可指导切桩施工的安全顺利进行，与传统的房屋拆迁后切桩通过相比，可提高施工效率，减少盾构施工对既有建构筑物的破坏，保护环境，节约能源，可取得良好的社会效益和环境效益。可广泛应用于繁华都市中心城区的大规模连续切削桩基穿越居民楼的施工情况。

本发明上述实施例盾构连续切削桩基础穿越居民楼群施工方法的实施过程中，还可以进行以下安全措施：

1、建立健全施工现场安全管理规章制度、安全监控网络和安全保证体系，并认真贯彻执行。

2、详细调查切桩施工中可能存在的安全隐患，有针对性地制定切实有效的防护措施。

3、严格控制被切桩楼房内人员进出，登记在册，切桩期间禁止人员滞留在楼内，杜绝安全隐患的存在。

4、针对现场施工所用机械设备，制作安全操作规程，并实时进行维护保养和检修，确保其处于良好的工作状态。

5、切桩期间对地面管线进行标识，同时由现场值班人员进行巡视和检查，特别是燃气管线。

6、根据自动化监测数据实时监督房屋情况，调整盾构参数和注浆参数，严禁违章指挥或违章操作。

7、及时对注浆、反奖、管线漏水等导致的周围路面积水、积泥进行清理，防止人员摔倒。

8、对房屋上方可能因倾斜而掉落的物品进行清理和排查，保证无高空坠物。

本发明上述实施例盾构连续切削桩基础穿越居民楼群施工方法的实施过程中，还可以进行以下环保措施。

1、建立健全注浆施工现场环保管理规章制度，并认真贯彻执行。

2、详细调查施工中可能存在的影响环境的因素，有针对性地制定切实可行的保护措施。

3、对主要噪声源如钻孔、水泥水玻璃搅拌等采用有效的吸音、隔音材料施作封闭隔声屏；如无特殊需要，夜间施工严禁大声喧哗，装卸物料及码放时轻拿轻放，最大限度地减少噪声扰民。

4、夜间施工光源不直接对居民房，采取有效措施避免直接照射。

5、现场存放水泥的库房，必须进行防渗漏处理。使用时轻拿放，注意减少扬尘。

6、禁止在施工现场燃烧有毒、有害和有恶臭气味的物质。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。