[發明專利]一種盾構穿越軟弱地基堤防的加固方案快速確定的方法

有效

• 申請號: 201310668565.2
• 申請日: 2013-12-11
• 公開（公告）號: CN103835281A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 顏紅勤;陳學東;翟高勇;高小琴;任玉斌
• 申請（專利權）人: 江蘇省水利工程科技咨詢有限公司
• 主分類號: E02D3/08
• 分類號: E02D3/08
• 代理公司: 南京君陶專利商標代理有限公司 32215
• 代理人: 沈根水

技術領域

本發明涉及的是一種盾構穿越軟弱地基堤防的加固方案快速確定的方法，本方法采用等效補強原則，考慮盾構施工過程中的推力對堤防安全穩定性的不利影響，具有力學概念明確、確定方法簡便等特點，方便水利工程技術人員快速確定加固方案。屬于地下工程施工對周邊環境的保護領域。

背景技術

目前，針對穿越堤防工程的隧道工程可能對水利工程堤防和行洪等造成不利的影響，必須進行洪水影響評價，以確保堤防工程和河道行洪安全。通常情況下，工程水利技術人員，缺乏地下工程和隧道工程建設經驗，根據類似工程經驗，對于隧道工程施工可能造成的影響過分夸大，往往要求擴大加固范圍，增加較大的工程建設成本、甚至延誤工期。目前，南京市秦淮河堤防工程在10年前已經進行加固和景觀綠化工作。隨著南京城市規模擴大，繼南京地鐵1號線和2號線成功穿越秦淮河之后，最近地鐵11號線成功穿越了滁河，南京地鐵3號線、6號線建設還將穿越秦淮河。隨著河西開發向縱深發展，穿越秦淮河的電力隧道、雨污分流工程近幾年也逐漸增多，南京市下關區220KV碼頭變電站送電工程盾構穿秦淮河、南京市220kV莫愁變-寧海路變電纜輸電線路工程盾構穿越外秦淮河，南京市雨污分流工程洪武路頂管穿越外秦淮河隧道工程等等。

發明內容

本發明提出的是一種盾構穿越軟弱地基堤防的加固方案快速確定的方法，其目的旨在克服現有技術所存在的上述缺陷，采用邊坡穩定程序，首先根據盾構推力對堤防安全穩定性隨盾構所處位置不同變化，找出對堤防安全穩定最為危險時的盾構所處位置，同時根據盾構推力在地層中的傳遞原理確定抗滑樁加固位置和加固體的寬度，然后根據與原堤防的安全穩定性保持一致的等效補強原則，通過邊坡穩定計算確定加固體的厚度。本方法具有簡單、操作性強等特點，便于為工程設計人員掌握，而且具有較高的經濟性。

本發明的技術解決方案：一種盾構穿越軟弱地基堤防的加固方案快速確定的方法，包括如下步驟：

1）在通過邊坡穩定程序快速確定盾構施工對堤防的影響，并根據應力傳遞原理，找出最優的加固體所處位置；

2）根據應力傳遞原理求出加固體的寬度；

3）根據等效補強原則，確保不降低堤防的安全穩定性基礎上由邊坡穩定程序求出加固體的加固應承載的抗滑力，在此基礎上，確定加固體的厚度。

本發明的優點和效果在于：提出了一種物理力學概念清晰、操作簡單、易為廣大工程技術人員掌握的等效補強加固方案的確定方法。采用等效補強的概念解決了加固范圍盲目擴大的不理性，同時也較為容易被河道管理部門接受。由于該方法采用的是為廣大工程技術人員所熟悉的二維平面邊坡穩定計算程序，很容易為廣大工程技術人員所掌握。

附圖說明

附圖1是本發明實施例A圖。

附圖2是本發明實施例B圖。

具體實施方式

一種盾構穿越軟弱地基堤防的加固方案快速確定的方法，包括如下步驟：

1）在通過邊坡穩定程序快速確定盾構施工對堤防的影響，并根據應力傳遞原理，找出最優的加固體所處位置；

2）根據應力傳遞原理求出加固體的寬度；

3）根據等效補強原則，確保不降低堤防的安全穩定性基礎上由邊坡穩定程序求出加固體的加固應承載的抗滑力，在此基礎上，確定加固體的厚度。

所述的應力傳遞，是與土體力學特性密切相關的，可根據地基土的壓縮模量確定，參照《建筑地基基礎設計規范》關于地基壓力擴散角表格。

所述最優的加固體位置確定，首先求出盾構穿越堤防時所處不同的位置對應的堤防安全穩定性，其次找出堤防最小安全穩定系數所對應的盾構機位置，同時根據地基應力傳遞原理，將盾構機推力按照擴散角延伸到堤防坡面上，即為加固體最佳位置。

所述的加固體，可以是深層攪拌樁、高壓旋噴樁或者預制管樁。

實施例

某地鐵盾構隧道工程穿越滁河，地基為深厚淤泥質粉質粘土層。修建方法采用土壓平衡式盾構工法，直徑為6.2m。堤防迎水面坡比1:3，堤防高約10.0m。隧道在河中最小埋深6.0m。軟弱地基土的壓縮模量2.0MPa，強度參數粘聚力5kPa，內摩擦角10.1°。

查看地基基礎規范，得出軟弱地層條件下，盾構推力在地基中傳力擴散角為30°。根據二維邊坡計算分析，可知當盾構掘進至河床底部前28.0m時，堤防的安全穩定性最低，從1.49降低到1.222（如下圖1所示），對堤防安全穩定性有較大的削弱。根據地基應力擴散傳遞原理，由幾何關系可求出加固體距離坡腳的位置18.0m（如下圖2所示）。根據應力傳遞原理可確定加固體的寬度為17.7m，再根據等效補強原理，當堤防穩定安全系數恢復到1.49時，邊坡穩定計算需要加固體提供抗推力230kN/m。本工程加固方法采用高壓旋噴樁，要求樁體的無側限抗壓強度達到1.0MPa以上，樁體的抗剪強度達到230kN/m以上，樁體的厚度最小為1.5m。最后工程采用了現有的高壓旋噴樁的加固方法，加固體寬度18m，加固體厚度2.0m，在盾構施工前進行堤防加固處理，盾構施工時沒有產生對堤防不利的影響，堤防也沒有出現滲水漏縫，取得了很好的經濟效果和社會效果。