[發明專利]單圓盾構側面近距離施工保護地下結構的方法

無效

• 申請號: 200910054916.4
• 申請日: 2009-07-16
• 公開（公告）號: CN101608548A
• 公開（公告）日: 2009-12-23
• 發明（設計）人: 孫陽;沈水龍;羅春泳
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00;E21D9/093;E21D11/00
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

1.一種單圓盾構側面近距離施工保護地下結構的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)采用Robertson方法利用孔隙水壓式的靜力觸探檢測地層的貫入阻力與孔隙水壓力隨深度的變化曲線；再以測得的孔隙水壓與貫入阻力之比為橫軸，以貫入阻力與初始地層應力之比為縱軸，作出關系圖，將該圖劃分若干不同土性特征區，每一種特征代表一種土的類型；將實測的靜力觸探曲線的數據標于該圖以判斷場地土層的類型；再根據土的類型對照貫入阻力曲線與孔隙水壓力分布曲線，確定土層分布的深度和厚度，包括粘性土層下砂性土的埋深；

(2)通過地下結構和隧道的設計圖紙確定盾構穿越地下結構的總長度L_d米，區間隧道的埋深H_min～H_max米，地下結構和盾構隧道的相互距離L_min～L_max米，隧道的頂部埋深H米，隧道的直徑D米；

(3)采用三維有限元模型對盾構近距離通過地下結構的整個穿越過程進行數值模擬；

(4)針對步驟(3)通過數值模擬確定的重點保護穿越區段L_i米，制定監測方案，在穿越施工前，現場進行測點布置和監測；

(5)結合步驟(3)有限元分析確定的盾構穿越對地下結構的影響范圍L_e，將距離重點保護穿越區段L_i米前20環作為盾構的試掘進區間；同時在試掘進區間布置若干監測點，檢測試推的工效，選擇施工參數；

(6)在盾構穿越重點保護區L_i米段過程中，采用現場監測和施工相緊密結合的方式，通過實時監測反饋分析進行施工；

(7)盾構順利完全通過地下結構后，對設置的監測點進行跟蹤監測，直至各項監測數據穩定在步驟(6)所述優化安全施工參數的范圍。

2.根據權利要求1所述的單圓盾構側面近距離施工保護地下結構的方法，其特征是，步驟(3)所述的數值模擬，采用三維有限元模型范圍：水平方向應大于(2H+3D+L_min)米，深度方向應大于(2H+2D)米，長度據地下結構實際大小，隧道置于模型的中間，底面距隧道底為大于2D米；邊界條件設定如下：隧道內側采用自由邊界，模型兩側約束水平位移，模型底部同時約束豎向與水平位移，土體的本構關系采用考慮彈塑性應變的修正劍橋模型，隧道結構取為彈性體。

3.根據權利要求2所述的單圓盾構側面近距離施工保護地下結構的方法，其特征是，通過步驟(3)所述的數值模擬，獲得結果為：

①給出盾構、土體、地下結構在穿越施工過程中判斷盾構順利穿越的可行性：

②確定盾構近距離穿越對地下結構產生影響的范圍L_e米，以及穿越過程中地下結構需要重點保護穿越區段L_i米。

4.根據權利要求3所述的單圓盾構側面近距離施工保護地下結構的方法，其特征是，所述的判斷盾構順利穿越的可行性，其條件當滿足：地表位移：-30mm～+10mm；地下結構位移：累積值：-15mm～+15mm，單次最大變化值：-5mm～+5mm；地下結構塑性區體積：V＝0的條件時，不需要對特定區域土體和地下結構采取任何加固措施。

5.根據權利要求1所述的單圓盾構側面近距離施工保護地下結構的方法，其特征是，步驟(4)所述的監測，包括：

①隧道和地下結構間土體的位移、孔隙水壓力和土壓力；

②臨近盾構穿越區段一邊地下結構的位移和應力；

③隧道橫斷面方向以及沿著隧道軸線方向的地表沉降和重點穿越區段內的重要建筑物的沉降。

6.根據權利要求1所述的單圓盾構側面近距離施工保護地下結構的方法，其特征是，步驟(5)所述的檢測試推的工效，是指布置平行于隧道軸線和垂直于隧道軸線地表沉降監測點，在地下結構上布置相應水平位移監測點。

7.根據權利要求1所述的單圓盾構側面近距離施工保護地下結構的方法，其特征是，步驟(5)所述的選擇施工參數，是指通過試推進，初步確定近距離通過地下結構時擬采用的施工參數，包括：盾構的推力、推進速度、注漿量、注漿壓力。

8.根據權利要求1所述的單圓盾構側面近距離施工保護地下結構的方法，其特征是，步驟(6)所述的實時監測反饋分析，是指判別前一步施工工藝和施工參數是否符合預期要求，以確定和優化安全施工參數。

9.根據權利要求8所述的單圓盾構側面近距離施工保護地下結構的方法，其特征是，所述的確定和優化安全施工參數，包括：

①地表沉降：30mm～+10mm；

②土體水平位移：累積值：-30mm～+30mm，單次最大變化值：-15mm～+15mm；

③土壓力：250kPa；

⑤孔隙水壓力：200kPa；

⑥地下結構應力：-10kN/m²～10kN/m²；

⑦地下結構位移：累積值：-15mm～+15mm，單次最大變化值：-5mm～+5mm。