[發明專利]既有隧道近旁靜壓樁的優化施工方法

無效

• 申請號: 201110027259.1
• 申請日: 2011-01-26
• 公開（公告）號: CN102071689A
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發明（設計）人: 陳軍;沈水龍;杜守繼
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: E02D7/20
• 分類號: E02D7/20;E21D9/00;E21D9/14;E02D29/02
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發明涉及的是一種建筑施工技術領域的方法，具體是一種用于既有隧道近旁靜壓樁的優化施工方法。

背景技術

隨著市政和城市交通設施建設需求的不斷增加，出現了大量鄰近既有隧道的新建地下工程。樁基礎是在天然地基滿足不了承載力和沉降量要求的情況下，被廣泛采用的一種建筑基礎形式。近年來，靜壓樁由于具有噪聲小、無振動、施工速度快、經濟安全等優點更是得到大量應用。靜壓樁有一個特點，就是沉樁時需要置換同體積的土，使周邊土體產生較大的位移。在飽和軟粘土中施工，由于軟粘土的透水性能較差，沉樁時土中的地下水來不及消散，造成土中孔隙水壓力上升。而地層變形和超孔隙水壓力會對既有隧道結構產生不利影響，有可能使隧道結構產生較大的變形，導致滲漏或襯砌結構和道面結構層開裂、結構承載能力下降，影響其安全正常使用，情況嚴重的甚至會導致其毀壞。

經過對現有技術文獻的檢索可以發現，蔣建平等在“Architecture?Technology”(《建筑技術》)(2004年第3期第173至175頁)上發表的“樁基工程引發的環境問題及其防治技術”(文章編號：1001-4276(2004)03-0173-03)中提出：“在樁位線和要保護的建(構)筑物之間開挖擠土緩沖溝即隔離槽或控制樁(如寬1.5m，深2m)，在溝內回填砂或其他松散材料；在緩沖溝中每隔2m鉆一直徑0.5m，深15m的取土孔；開挖防擠溝；在打樁區的四周或者群樁內部，挖出一定樁徑和樁深的空間，內部填砂或埋置塑料排水板；在設計的孔位上或樁之間或樁的四周預鉆孔；根據工程的具體情況以及周圍建筑物的反應控制打樁速率；優化打樁的流程”等一系列措施。該文章雖然也提出了采用開挖擠土緩沖溝，并在溝內回填砂或其他松散材料減少沉樁引起的土體位移和孔隙水壓力的方法，但并沒有指出具體的松散材料，也沒有給出其配置及施工方法，使操作處于盲目狀態。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提供一種用于既有隧道近旁靜壓樁的優化施工方法，其步驟簡單實用，與現有方法聯合使用可以大大減輕對既有隧道結構產生的不良影響。施工后可恢復地面，且施工方便，使用安全。

本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括以下步驟：

步驟1、確定設計參數與隧道附加彎矩和原彎矩比值的關系圖，具體步驟包括：

1.0)確定既有隧道結構原彎矩和靜壓沉樁后的附加彎矩；

所述的既有隧道結構原彎矩通過以下方式確定：利用有限差分數值分析方法計算得到既有隧道結構在自重、土壓力和靜水壓力下的原彎矩。

所述的靜壓沉樁后的附加彎矩通過以下方式確定：在離隧道一定距離處設置沉樁擠土，利用有限差分數值分析方法計算得到既有隧道結構在自重、土壓力、靜水壓力和靜壓沉樁擠土作用下的彎矩，附加彎矩為靜壓沉樁擠土作用下的彎矩減去原彎矩。

1.1)在距靜壓樁基中心0.25倍樁基中心與隧道的距離處設置隔墻，并根據隔墻的初始尺寸：隔墻寬度、深度和長度計算設置隔墻后隧道結構的附加彎矩；

1.2)改變隔墻寬度、深度和長度并重復步驟1.1，直至隧道的附加彎矩與原彎矩的比值小于0.1，記錄此時的隔墻寬度、深度和長度；

1.3)以步驟1.0計算得到的不設置隔墻時靜壓沉樁引起的附加彎矩與原彎矩的比值為橫坐標，步驟1.2得到的隔墻寬度、深度和長度為縱坐標，分別繪制隔墻寬度與隧道附加彎矩和原彎矩的比值的關系圖、隔墻深度與隧道附加彎矩和原彎矩的比值的關系圖、隔墻長度與隧道附加彎矩和原彎矩的比值的關系圖.

步驟2、靜壓樁基工程場地的地質資料以及既有隧道結構的信息采集：

所述的地質資料包括：靜壓樁基工程場地的地層分布、各土層密度、稠度、均勻性及層厚、用于計算所需的巖土的土層重度、粘聚力和內摩擦角的各土層的物理力學性質、壓縮模量、地下水的埋藏深度，地下水位標高、地層的滲透性、地下水位變化幅度規律。

所述的既有隧道結構包括：既有隧道的用途、布置、走向、與靜壓樁的位置關系、隧道結構的斷面形式、尺寸及所采用的材料、既有隧道襯砌結構縱向及環向連接方式。

步驟3、根據靜壓樁的截面尺寸、長度、場地土層的物理力學性質、地下水位的埋藏深度和水位標高、土層的滲透條件，結合既有隧道結構的具體形式，應用三維差分數值分析方法，確定靜壓樁施工對既有隧道的危害程度，具體步驟包括：

3.0)確定靜壓樁的等價樁長和等價樁徑：

i)對于單樁圓形基礎，等價樁長和等價樁徑即為單樁圓形基礎的長度和直徑；

ii)對于單樁矩形基礎，等價樁長為單樁長度，樁徑為單樁矩形基礎的邊長的1.13倍；