控制既有地铁隧道变形的地基加固结构及施工方法技术

本发明专利技术公开一种控制既有地铁隧道变形的地基加固结构，包括水平加固体，所述水平加固体设置在隧道和地下结构物之间，所述水平加固体垂直的方向上间隔设置有抗拔桩，所述隧道侧上方设置有明挖基坑，所述明挖基坑内设置有水平加固工作井，水平加固工作井中安装有水平加固机械。本发明专利技术通过在既有地铁隧道上方开展软土地基水平加固形成单层或多层水平加固体，并与新建地下结构的抗拔桩联接形成完整门框式加固机构，从而隔断上方基坑开挖卸荷扰动向下方隧道结构传递的路径，可以大大减小上部基坑开挖卸荷对下卧运营地铁隧道的影响，同时，相对于满堂加固，既有隧道上方的水平地基加固范围及施工期大大缩短，避免了变形累积效应对下卧隧道的影响。

Foundation reinforcement structure and construction method to control deformation of existing subway tunnel

【技术实现步骤摘要】
控制既有地铁隧道变形的地基加固结构及施工方法
本专利技术涉及地铁隧道变形的地基加固结构及施工，具体涉及一种控制既有地铁隧道变形的地基加固结构及施工方法。
技术介绍
目前已有地铁隧道上方新建地下结构物多采用明挖法施工，地基采用三轴搅拌桩自上而下满堂加固，与抗拔桩及基坑围护桩形成地下支护框架，从而控制下卧地铁隧道的隆起变形，也有采用顶管或盾构上穿既有地铁隧道等，这些虽然解决了技术难题，但明挖法的地基处理阶段往往具有工期长、代价大、施工扰动大等问题，而采用顶管或盾构穿越节点则在造价与工期上具有同样问题。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术提供了一种控制既有地铁隧道变形的地基加固结构及施工方法，解决现有加固方法施工扰动大，加固效果不佳，工期长的问题。技术方案：本专利技术所述的控制既有地铁隧道变形的地基加固结构，包括水平加固体，所述水平加固体设置在隧道和地下结构物之间，所述水平加固体垂直的方向上间隔设置有抗拔桩，所述隧道侧上方设置有明挖基坑，所述明挖基坑内设置有水平加固工作井，水平加固工作井中安装有水平加固机械。为了增强地层强度，隔断或减弱上方开挖卸载对隧道结构的影响，所述水平加固体为单个是水平加固体或多层夹芯水平加固体，所述水平加固体为采用水平搅拌桩或高压旋喷将水泥浆液材料与土体搅拌或喷射混合在一起形成的板状连续加固体。本专利技术所述的控制既有地铁隧道变形的地基加固结构的施工方法，包括以下步骤：(1)依据隧道上覆地下结构物与既有地铁隧道之间的空间组合关系，明确二者平面重叠范围、结构物各自埋深及其垂向间距和交叉角度，并根据地铁隧道的变形控制要求，通过数值计算分析确定水平加固体的深度位置、加固厚度及加固层次；(2)进行既有地铁隧道外侧明挖基坑围护结构的施工，并分别开挖至设计深度，并进行底板混凝土浇筑，待底板混凝土强度达到龄期要求后，在水平工作井中安装水平加固机械，并进行性能调试；(3)根据设计加固深度、加固厚度及深度层次，按照自下而上的次序分别完成既有地铁隧道上方软土地基不同层次地基加固，形成单层水平加固体或夹芯式多层水平加固体，在实施软土地基多层水平加固时，要求在上一层水平加固体水泥土强度达到龄期要求后施工下一层次水平加固体，从而发挥上一层次水平加固体对下一层次加固施工扰动的隔断效应；(4)施作抗拔桩，抗拔桩通过与水平加固体联接形成整体门框式加固结构；(5)既有地铁隧道上方明挖基坑开挖施工，然后进行混凝土底板浇筑及地下结构物1侧墙和顶板浇筑，地下结构物上方土体回填，完成施工。其中，所述步骤(C)中采用夹芯式多层水平加固体加固时，在上一层水平加固体水泥土强度达到龄期要求后施工下一层次水平加固体。所述步骤(B)中明挖基坑采用SMW工法桩进行支护，水平加固井7采用咬合桩等更强的围护结构进行支护。有益效果：本专利技术通过在既有地铁隧道上方开展软土地基水平加固形成单层或多层水平加固体，并与新建地下结构的抗拔桩联接形成完整门框式加固机构，从而隔断上方基坑开挖卸荷扰动向下方隧道结构传递的路径，可以大大减小上部基坑开挖卸荷对下卧运营地铁隧道的影响，同时，相对于满堂加固，既有隧道上方的水平地基加固范围及施工期大大缩短，避免了变形累积效应对下卧隧道的影响，本专利技术方便控制，有效避免施工扰动，工期短。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术的水平加固施工示意图；图3为本专利技术的多层水平加固结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行进一步说明。如图1所示，控制既有地铁隧道变形的地基加固结构，包括水平加固体，水平加固体设置在隧道和地下结构物之间，水平加固体垂直的方向上间隔设置有抗拔桩，隧道侧上方设置有明挖基坑，明挖基坑内设置有水平加固工作井，水平加固工作井中安装有水平加固机械。其中，水平加固体为单个是水平加固体或多层夹芯水平加固体，水平加固体为采用水平搅拌桩或高压旋喷将水泥浆液材料与土体搅拌或喷射混合在一起形成的板状连续加固体。本专利技术通过在新建地下结构物与既有隧道之间形成单层或多层水平加固体，并于新建地下结构物的抗拔桩联接形成完整门框式加固结构，进而隔断上方基坑开挖卸荷扰动向下方隧道结构传递的路径，大大减弱上覆基坑开挖卸荷扰动及其累积变形对既有下卧隧道结构的影响，达到保护下伏既有地铁隧道的目的。本专利技术的施工方法包括以下步骤：(1)依据上覆新建地下结构物1与下伏既有地铁隧道结构2之间的空间组合关系，明确二者平面重叠范围、结构物各自埋深及其垂向间距、交叉角度，并根据下伏地铁隧道的变形控制要求，通过数值计算分析确定水平加固体4或夹芯式多层水平加固体9的深度位置及加固厚度、加固层次。(2)首先根据设计方案，进行既有地铁隧道外侧明挖基坑6及水平加固工作井7围护结构的施工，并分别开挖至设计深度，并进行底板混凝土浇筑，如图2所示；待底板混凝土强度达到龄期要求后，在水平工作井7中安装水平加固机械8，并进行性能调试。(3)根据设计加固深度、加固厚度及深度层次，按照自下而上的次序分别完成既有地铁隧道2上方软土地基不同层次地基加固，形成单层水平加固体4或夹芯式多层水平加固体9；在实施软土地基多层水平加固时，在上一层水平加固体水泥土强度达到龄期要求，一般28天，才能施工下一层次水平加固体，从而发挥上一层次水平加固体对下一层次加固施工扰动的隔断效应。(4)在完成既有隧道2上方软土地基的水平加固后，及时施作新建地下结构1的抗拔桩5，通过与水平加固体4或9联接形成整体门框式加固结构，从而在既有隧道2上方基坑开挖之前就形成首道防护，在上方基坑开挖到底并浇筑混凝土底板后，通过抗拔桩与混凝土底板的及时联接形成二道防护；通过二道防护，隔断既有隧道2上方施工扰动影响的传递路径。(5)既有地铁隧道2上方明挖基坑开挖施工，混凝土底板浇筑及地下结构物1侧墙、顶板浇筑，地下结构物1上方土体回填，完成施工。其中，步骤(1)中，新建地下结构物1与既有地铁隧道2之间软土地基的加固设计参数如加固层次和加固厚度，应根据既有地铁隧道结构变形控制要求，通过有限元数值仿真分析计算确定，可采用通过有限元计算软件，如Midas/GTS、Plaxis、Abaqus计算得出。步骤(2)中，既有隧道2外侧明挖基坑6可采用SMW工法桩进行支护，而水平加固井7因形成局部坑中坑并为后续水平加固施工提供空间，可采用咬合桩等更强的围护结构进行支护，确保后续施工的安全。步骤(3)中，当设计采用多层水平加固时，要按照自下而上的施工顺序完成地基水平加固，并且要在上一层次水平加固体水泥土强度达到龄期要求后，一般28天后才能进行下一层次地基水平加固。步骤(4)中，通过地基水平加固体与抗拔桩联接形成首道防护、基坑混凝土底板与抗拔桩联接形成二道防护形成双重整体门框式加固机构，隔断上方基坑开挖及后续地下结构物是否扰动向下方隧道结构传递的路径。本专利技术通过加固新建地下结构物与既有地铁隧道之间的软土地基，形成单层或多层开展水平加固体，并与新建地下结构的抗拔桩、基坑混凝土底板三者联接形成整体门框式双重防护机构，隔断上方基坑开挖及后续新建地下结构物施工扰动向下方隧道结构传递的路径，可以大大减小上部地下结构物施工对下卧运营地铁隧道的影响，确保运营地铁隧道的安全。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种控制既有地铁隧道变形的地基加固结构，其特征在于，包括水平加固体，所述水平加固体设置在隧道(2)和地下结构物(1)之间，所述水平加固体垂直的方向上间隔设置有抗拔桩(5)，所述隧道(2)侧上方设置有明挖基坑(6)，所述明挖基坑(6)内设置有水平加固工作井(7)，水平加固工作井(7)中安装有水平加固机械(8)。

【技术特征摘要】
1.一种控制既有地铁隧道变形的地基加固结构，其特征在于，包括水平加固体，所述水平加固体设置在隧道(2)和地下结构物(1)之间，所述水平加固体垂直的方向上间隔设置有抗拔桩(5)，所述隧道(2)侧上方设置有明挖基坑(6)，所述明挖基坑(6)内设置有水平加固工作井(7)，水平加固工作井(7)中安装有水平加固机械(8)。2.根据权利要求1所述的控制既有地铁隧道变形的地基加固结构，其特征在于，所述水平加固体为单个是水平加固体或多层夹芯水平加固体，所述水平加固体为采用水平搅拌桩或高压旋喷将水泥浆液材料与土体搅拌或喷射混合在一起形成的板状连续加固体。3.如权利要求1所述的控制既有地铁隧道变形的地基加固结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：(A)依据隧道上覆地下结构物(1)与既有地铁隧道(2)之间的空间组合关系，明确二者平面重叠范围、结构物各自埋深及其垂向间距和交叉角度，并根据地铁隧道的变形控制要求，通过数值计算分析确定水平加固体的深度位置、加固厚度及加固层次；(B)进行既有地铁隧道外侧明挖基坑(6)...

【专利技术属性】
技术研发人员：王占生，童立元，叶海霞，庄群虎，刘建国，陈秀鸣，胡诗韬，查红星，潘皇宋，
申请(专利权)人：苏州市轨道交通集团有限公司，东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32