一种盾构隧道下穿工程中既有隧道注浆加固效果的评估方法技术

本发明专利技术公布了一种盾构隧道下穿工程中既有隧道注浆加固效果的评估方法，包括：在既有隧道注浆环作用下，考虑新建隧道开挖影响的四个因素的基础上，结合既有隧道注浆环对附加应力的加速折减和环向地基土加固作用，根据既有和新建隧道位置建立新建隧道‑注浆环‑既有隧道三者共同作用的力学模型；根据力学模型，计算既有隧道任一点的竖向附加载荷，并代入沉降计算公式，求得既有隧道竖向位移；在不同工况下，绘制既有隧道竖向位移的变形图，并将其与《城市轨道交通结构安全保护技术规程》中的I级控制标准进行对比，若隧道位移值ω小于5mm，则为合理，反之不合理。适用于新建隧道近距离穿越既有隧道过程中，既有隧道注浆加固效果的评估方法。

【技术实现步骤摘要】
一种盾构隧道下穿工程中既有隧道注浆加固效果的评估方法
本专利技术属于地下工程
，特别涉及一种盾构隧道下穿工程中既有隧道注浆加固效果的评估方法，适用于下穿段上部既有隧道采用了注浆环加固，用于评估注浆环对既有隧道加固效果的工况。
技术介绍
城市浅地层的地铁线路相互交错，工程中常出现盾构近距离穿越既有隧道线路的情况。在新建隧道下穿既有隧道的过程中，采用一定的保护手段对上部既有隧道进行变形和位移控制显得尤为重要，直接影响到上方既有隧道的安全。实际工程中常采用既有隧道环向注浆的方式对既有隧道进行保护。针对既有隧道注浆环的加固效果评估，目前国内外学者主要通过数值模拟法、实测数据分析法和室内模型试验法展开相关研究。数值模拟法的精度很大程度上取决于建模水平、边界条件以及参数的选取，精确度无法得到有效保证。隧道洞内注浆形成壁后注浆环的过程涉及到土体浆液的渗透、压密、劈裂等多种作用方式，影响机理复杂，较难实现直接的研究与分析且在实际工程中往往将注浆环与其他控制措施结合使用，不同控制措施的效果相互叠加，难以通过实测数据法进行注浆环效果的单独分析。现场实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种盾构隧道下穿工程中既有隧道注浆加固效果的评估方法，其特征在于，包括：/n根据新建隧道和既有隧道的相对位置建立三维坐标系，在既有隧道外部设置注浆环，在盾构体上设置刀盘附加推力q、盾壳侧摩阻力f、盾尾附加注浆压力p和土体损失这四个因素作用，建立新建隧道-注浆环-既有隧道三者共同作用的力学模型；/n根据建立的力学模型，在考虑新建隧道开挖影响的四个因素的基础上，结合既有隧道注浆环对附加应力的加速折减和环向地基土加固作用，采用分段计算的方式计算既有隧道轴线处的竖向附加载荷；/n根据既有隧道的沉降计算公式，将所述竖向附加载荷代入，求得既有隧道竖向位移；/n在不同工况下，绘制既有隧道竖向位移的变形图...

【技术特征摘要】
1.一种盾构隧道下穿工程中既有隧道注浆加固效果的评估方法，其特征在于，包括：
根据新建隧道和既有隧道的相对位置建立三维坐标系，在既有隧道外部设置注浆环，在盾构体上设置刀盘附加推力q、盾壳侧摩阻力f、盾尾附加注浆压力p和土体损失这四个因素作用，建立新建隧道-注浆环-既有隧道三者共同作用的力学模型；
根据建立的力学模型，在考虑新建隧道开挖影响的四个因素的基础上，结合既有隧道注浆环对附加应力的加速折减和环向地基土加固作用，采用分段计算的方式计算既有隧道轴线处的竖向附加载荷；
根据既有隧道的沉降计算公式，将所述竖向附加载荷代入，求得既有隧道竖向位移；
在不同工况下，绘制既有隧道竖向位移的变形图；
通过所述变形图，得出注浆作用下既有隧道的位移ω；
将位移ω与《城市轨道交通结构安全保护技术规程》中的I级控制标准进行对比，若隧道位移值ω小于5mm，则为合理，反之不合理。


2.根据权利要求1所述的一种盾构隧道下穿工程中既有隧道注浆加固效果的评估方法，其特征在于，根据新建隧道和既有隧道的相对位置建立三维坐标系，在既有隧道外部设置注浆环，在盾构体上设置刀盘附加推力q、盾壳侧摩阻力f、盾尾附加注浆压力p和土体损失这四个因素作用，建立新建隧道-注浆环-既有隧道三者共同作用的力学模型，具体包括：
在地面上垂直既有隧道轴线方向建立x轴，平行于既有隧道轴线方向建立y轴，竖直向下建立z轴；下穿隧道轴线位于xoz平面，上部为既有隧道，下部为新建隧道，新建隧道垂直下穿既有隧道，既有隧道轴线埋深为h，半径为Rs，新建隧道轴线埋深为H，半径为R；在既有隧道内进行洞内注浆会紧贴管片外壁形成一段注浆加固环，该加固环设置在新建隧道和既有隧道之间，注浆环厚度为t，且沿隧道环向及纵向均呈均匀分布；注浆环加固段长度为L；新建盾构体切削面上设置沿x着轴正向的刀盘附加推力q，沿新建盾构体环向设置盾构侧摩阻力f，新建盾构体尾部设置径向的附加注浆压力p，建立新建隧道-注浆环-既有隧道三者共同作用的力学模型。


3.根据权利要求1所述的一种盾构隧道下穿工程中既有隧道注浆加固效果的评估方法，其特征在于，根据建立的力学模型，在考虑新建隧道开挖影响的四个因素的基础上，结合既有隧道注浆环对附加应力的加速折减和环向地基土加固作用，采用分段计算的方式计算既有隧道轴线处的竖向附加载荷，具体包括：
根据建立的力学模型，在考虑新建隧道开挖影响的四个因素的基础上，结合既有隧道注浆环对附加应的加速折减和环向地基土加固作用，分别计算刀盘附加推力q、盾壳侧摩阻力f、盾尾附加注浆压力p和土体损失这四个因素在既有隧道管片表面处某点(x,y,z)产生的沿竖直方向的附加应力，为了便于计算，将盾尾附加注浆压力p分解为竖向附加应力p1和水平向附加应力p2，经过计算可得刀盘附加推力q产生的竖向附加应力σz-q、盾壳侧摩阻力f产生的竖向附加应力σz-f、盾尾附加注浆压力p产生的附加应力σz-p1和σz-p2、土体损失产生的附加应力σz-s，最后将各个附加应力进行求和可得到新建隧道开挖引起的总竖向附加应力σz，通过对注浆环表面积分得到竖向附加荷载。


4.根据权利要求3所述的一种盾构隧道下穿工程中既有隧道注浆加固效果的评估方法，其特征在于，刀盘附加推力q产生的竖向附加应力σz-q的计算过程如下：






式中：R1和R2均为中间变量，具体关系为μ为土的泊松比；r和θ分别为计算点距原点距离和所在角度。


5.根据权利要求3所述的一种盾构隧道下穿工程中既有隧道注浆加固效果的评估方法，其特征在于，盾构侧摩阻力f产生的竖向附加应力σz-f的计算过程如下：






式中：L2为盾构机长度；R3和R4均为中间变量，具体关系为s为积分变量。


6.根据权利要求3所述的一种盾构隧道下穿工程中既有隧道注浆加固效果的评估方法，其特征在于，附加注浆压力p产生的竖向附加应力σz-p1和σz-p2的计算过程如下：












式中：mt为盾尾注浆影响长度，R5和R6均为中间变量，具体关系为


7.根据权利要求3所述的一种盾构隧道下穿工程中既有隧道注浆加固效果的评估...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏纲，齐永洁，谢宇，章丽莎，刁红国，王新泉，崔允亮，陈斌，
申请(专利权)人：浙大城市学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33