[發明專利]適用于砂性地層盾構上穿既有大直徑隧道的抗浮控制方法

在審

• 申請號: 201910003190.5
• 申請日: 2019-01-03
• 公開（公告）號: CN109779639A
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 錢曉華;謝卿;鄭懷宇;王開放;唐立成;陳振鵬;李永;趙瑞濤;耿彥楠;楊虎;王青濤;楊冠軍;賈智;郭勇;付忠年
• 申請（專利權）人: 上海隧道工程有限公司;鄭州地鐵集團有限公司;上海隧道盾構工程有限公司
• 主分類號: E21D9/06
• 分類號: E21D9/06;E21D11/10;E21F17/18
• 代理公司: 上海唯源專利代理有限公司 31229
• 代理人: 曾耀先

1.一種適用于砂性地層盾構上穿既有大直徑隧道的抗浮控制方法，其特征在于，包括步驟：

盾構上穿施工前，對規定范圍內的工程地質和環境進行查勘，采用有限元數值計算對盾構上穿施工引起既有大直徑隧道結構變形進行事前三維模擬，判斷實施方法的可行性，并確定既有大直徑隧道結構的變形控制指標；

在盾構上穿施工過程中，針對所述變形控制指標中的各項指標進行實時監測和反饋控制，確保既有大直徑隧道結構在盾構上穿施工的全過程滿足所述各項指標；以及

盾構上穿施工完成后，繼續對既有大直徑隧道結構進行上浮監測和預警。

2.如權利要求1所述的適用于砂性地層盾構上穿既有大直徑隧道的抗浮控制方法，其特征在于：所述變形控制指標中的指標包括豎向沉降控制值和隆起變形控制值，并且，針對所述豎向沉降控制值和所述隆起變形控制值分別提供沉降值、預警值、報警值和變形控制速率。

3.如權利要求1所述的適用于砂性地層盾構上穿既有大直徑隧道的抗浮控制方法，其特征在于，盾構上穿施工過程包括：

a.土壓力值設定：

根據確定的水平側向力、地層水壓力及施工土壓力調整值得出初步的盾構施工土倉壓力設定值，即

σ_初步設定＝σ_{水平側向力}+σ_{水平水壓力}+σ_調整 (公式一)

式中：σ_初步設定為初步確定的盾構土倉土壓力；σ_{水平側向力}為水平側向力；σ_{水平水壓力}為地層水壓力；σ_調整為修正施工土壓力；

根據公式一計算穿越區域土壓力的理論值，實際土壓力的設定值根據沉降數據分析進行微調，得出合理的施工土壓力值，同時在推進過程中要保證實際土壓力與設定值之間的差值控制在±5％內。

4.如權利要求1所述的適用于砂性地層盾構上穿既有大直徑隧道的抗浮控制方法，其特征在于，盾構上穿施工過程包括：

b.推進速度與刀盤轉速控制：盾構推進速度控制在30～40mm/min。

5.如權利要求1所述的適用于砂性地層盾構上穿既有大直徑隧道的抗浮控制方法，其特征在于，盾構上穿施工過程包括：

c.出土量控制：出土量為開挖斷面的98％～100％。

6.如權利要求1所述的適用于砂性地層盾構上穿既有大直徑隧道的抗浮控制方法，其特征在于，盾構上穿施工過程包括：

d.盾構姿態控制：單次平面糾偏量控制在5mm/環內，單次高程坡度糾偏量不超過1‰；

7.如權利要求1所述的適用于砂性地層盾構上穿既有大直徑隧道的抗浮控制方法，其特征在于，盾構上穿施工過程包括：

e.同步注漿及二次注漿控制：在穿越段前后一定范圍內的管片上增開注漿孔；在盾構掘進過程中，采用同步注漿量與同步注漿壓力雙控的標準進行控制；

其中，同步注漿量控制包括：

注漿量和注漿壓力根據監測數據進行動態調整，同步注漿量計算公式為：

Q＝V·λ；

其中，V為填充體積，λ為注入率；V＝π(D²-d²)L/4；D為盾構切削外徑，d為預制管片外徑，L為管片環寬；

同步注漿壓力控制包括：

同步注漿壓力的最佳值在綜合考慮地基條件、設備性能、漿液特性和土倉壓力的基礎上確定，下臨界注漿壓力維持上部土塊的穩定，使上部土塊不下塌；上臨界注漿壓力維持下部土塊的穩定，使下部土塊不隆起；

注漿壓力上臨界值表示為：

注漿壓力下臨界值表示為：

式中：γ為土體容重；h為注漿孔埋深，c為土體粘聚力；

注漿壓力上臨界值和注漿壓力下臨界值確定后，將注漿壓力上臨界值除以一個安全系數將注漿壓力下臨界值乘以安全系數得到最優注漿壓力：