[发明专利]既有隧道近旁静压桩的优化施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种建筑施工技术领域的方法，具体是一种用于既有隧道近旁静压桩的优化施工方法。

背景技术

随着市政和城市交通设施建设需求的不断增加，出现了大量邻近既有隧道的新建地下工程。桩基础是在天然地基满足不了承载力和沉降量要求的情况下，被广泛采用的一种建筑基础形式。近年来，静压桩由于具有噪声小、无振动、施工速度快、经济安全等优点更是得到大量应用。静压桩有一个特点，就是沉桩时需要置换同体积的土，使周边土体产生较大的位移。在饱和软粘土中施工，由于软粘土的透水性能较差，沉桩时土中的地下水来不及消散，造成土中孔隙水压力上升。而地层变形和超孔隙水压力会对既有隧道结构产生不利影响，有可能使隧道结构产生较大的变形，导致渗漏或衬砌结构和道面结构层开裂、结构承载能力下降，影响其安全正常使用，情况严重的甚至会导致其毁坏。

经过对现有技术文献的检索可以发现，蒋建平等在“Architecture Technology”(《建筑技术》)(2004年第3期第173至175页)上发表的“桩基工程引发的环境问题及其防治技术”(文章编号：1001-4276(2004)03-0173-03)中提出：“在桩位线和要保护的建(构)筑物之间开挖挤土缓冲沟即隔离槽或控制桩(如宽1.5m，深2m)，在沟内回填砂或其他松散材料；在缓冲沟中每隔2m钻一直径0.5m，深15m的取土孔；开挖防挤沟；在打桩区的四周或者群桩内部，挖出一定桩径和桩深的空间，内部填砂或埋置塑料排水板；在设计的孔位上或桩之间或桩的四周预钻孔；根据工程的具体情况以及周围建筑物的反应控制打桩速率；优化打桩的流程”等一系列措施。该文章虽然也提出了采用开挖挤土缓冲沟，并在沟内回填砂或其他松散材料减少沉桩引起的土体位移和孔隙水压力的方法，但并没有指出具体的松散材料，也没有给出其配置及施工方法，使操作处于盲目状态。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种用于既有隧道近旁静压桩的优化施工方法，其步骤简单实用，与现有方法联合使用可以大大减轻对既有隧道结构产生的不良影响。施工后可恢复地面，且施工方便，使用安全。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下步骤：

步骤1、确定设计参数与隧道附加弯矩和原弯矩比值的关系图，具体步骤包括：

1.0)确定既有隧道结构原弯矩和静压沉桩后的附加弯矩；

所述的既有隧道结构原弯矩通过以下方式确定：利用有限差分数值分析方法计算得到既有隧道结构在自重、土压力和静水压力下的原弯矩。

所述的静压沉桩后的附加弯矩通过以下方式确定：在离隧道一定距离处设置沉桩挤土，利用有限差分数值分析方法计算得到既有隧道结构在自重、土压力、静水压力和静压沉桩挤土作用下的弯矩，附加弯矩为静压沉桩挤土作用下的弯矩减去原弯矩。

1.1)在距静压桩基中心0.25倍桩基中心与隧道的距离处设置隔墙，并根据隔墙的初始尺寸：隔墙宽度、深度和长度计算设置隔墙后隧道结构的附加弯矩；

1.2)改变隔墙宽度、深度和长度并重复步骤1.1，直至隧道的附加弯矩与原弯矩的比值小于0.1，记录此时的隔墙宽度、深度和长度；

1.3)以步骤1.0计算得到的不设置隔墙时静压沉桩引起的附加弯矩与原弯矩的比值为横坐标，步骤1.2得到的隔墙宽度、深度和长度为纵坐标，分别绘制隔墙宽度与隧道附加弯矩和原弯矩的比值的关系图、隔墙深度与隧道附加弯矩和原弯矩的比值的关系图、隔墙长度与隧道附加弯矩和原弯矩的比值的关系图.

步骤2、静压桩基工程场地的地质资料以及既有隧道结构的信息采集：

所述的地质资料包括：静压桩基工程场地的地层分布、各土层密度、稠度、均匀性及层厚、用于计算所需的岩土的土层重度、粘聚力和内摩擦角的各土层的物理力学性质、压缩模量、地下水的埋藏深度，地下水位标高、地层的渗透性、地下水位变化幅度规律。

所述的既有隧道结构包括：既有隧道的用途、布置、走向、与静压桩的位置关系、隧道结构的断面形式、尺寸及所采用的材料、既有隧道衬砌结构纵向及环向连接方式。

步骤3、根据静压桩的截面尺寸、长度、场地土层的物理力学性质、地下水位的埋藏深度和水位标高、土层的渗透条件，结合既有隧道结构的具体形式，应用三维差分数值分析方法，确定静压桩施工对既有隧道的危害程度，具体步骤包括：

3.0)确定静压桩的等价桩长和等价桩径：

i)对于单桩圆形基础，等价桩长和等价桩径即为单桩圆形基础的长度和直径；

ii)对于单桩矩形基础，等价桩长为单桩长度，桩径为单桩矩形基础的边长的1.13倍；