[发明专利]一种控制地铁盾构隧道变形的结构体系及其施工方法

说明书

一种控制地铁盾构隧道变形的结构体系及其施工方法，结构体系包括基坑支护、基底结构、墙体和结构顶板；基坑支护设置在地铁盾构隧道一侧，包括双排桩、斜撑和斜撑基础；双排桩沿着地铁盾构隧道的延伸方向间隔设置，双排桩与地铁盾构隧道之间的留有间距；双排桩的顶面标高不低于基底结构的底面标高；斜撑基础与双排桩平行间隔设置，斜撑基础的顶面低于双排桩的顶面；斜撑有一组，平行间隔设置在斜撑基础与双排桩之间；基底结构设置在地铁盾构隧道的上方；墙体有一组，间隔设置在基底结构的顶部；所述结构顶板覆盖在一组墙体的顶部。本发明解决了传统的基坑施工方法开挖区域就会产生较大的上浮变形和危害待施工建筑安全的技术问题。

技术领域

本发明涉及隧道工程施工领域，特别是一种控制地铁盾构隧道变形的结构体系及其施工方法。

背景技术

随着城市轨道交通的大规模发展以及市政设施的发展建设，在运营地铁上方区域新建地下广场或者转运中心等新建结构的工程越来越多，传统的施工方法是通过增加搅拌桩等对施工区域的盾构隧道周边土体进行加固，然后再对基坑进行围护，这样可以一定程度上防止土体的侧移对盾构区侧壁产生的影响，但此维护方法存在很大的弊端。例如，盾构区周边的桩维护结构只对施工区域的盾构区进行了维护，而整个盾构区隧道是一个整体，某一区域的土方开挖及某一区域的结构施工会对整个盾构区产生一个整体的影响，若在施工过程中只对施工区域进行维护，其他非施工区域将会处于失控状态，尤其是在非施工区域与施工区域交接处极易因为变形程度不同造成此处盾构区的断裂。

发明内容

本发明的目的是提供一种控制地铁盾构隧道变形的结构体系及其施工方法，要解决传统的基坑施工方法开挖区域就会产生较大的上浮变形和危害待施工建筑安全的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种控制地铁盾构隧道变形的结构体系，包括有基坑支护、基底结构、墙体和结构顶板；所述基坑支护设置在地铁盾构隧道一侧，包括有由内而外依次设置的双排桩、斜撑和斜撑基础；所述双排桩沿着地铁盾构隧道的延伸方向间隔设置，并且双排桩与地铁盾构隧道之间的留有间距；其中，双排桩的顶面标高不低于基底结构的底面标高；所述斜撑基础与双排桩平行间隔设置，且斜撑基础的顶面低于双排桩的顶面；所述斜撑有一组，平行间隔设置在斜撑基础与双排桩之间；其中，每根斜撑的上端连接在双排桩上，斜撑的下端支撑在斜撑基础上；所述基底结构设置在地铁盾构隧道的上方；所述墙体有一组，间隔设置在基底结构的顶部；所述结构顶板覆盖在一组墙体的顶部。

优选的，所述双排桩与地铁盾构隧道之间的间距为5m～50m。

优选的，所述斜撑基础的顶面比双排桩的顶面低6m～15m，斜撑基础与双排桩之间的间距为8m～25m。

优选的，所述基底结构与地铁盾构隧道之间的垂直间距为大于等于4米。

一种控制地铁盾构隧道变形的结构体系的施工方法，包括步骤如下。

步骤一，基坑支护的施工：沿着待开挖基坑土方的边线设置基坑支护。

步骤二：将待开挖基坑土方划分为若干个长方形条块。

步骤三：将长方形条块至少分为两组，同一组的长方形条块互不相邻；施工时，使同一组长方形条块区域内的结构同时施工。

步骤四：待开挖基坑土方影响范围内的地层-结构体系的有限元法模拟：建立地层-结构模型，模型包括结构体系、地层、地铁盾构隧道和三者之间的位置关系，隧道支护和基坑支护的支护形式，地层材料、结构体系材料和隧道支护材料的非线性特性以及地层中的不连续面；模拟时，将地层与结构体系作为一个有机的整体考虑，模型的计算范围为 6～10 倍的地铁盾构隧道的宽度；具体方法包括步骤如下。

步骤1，地层的模拟：建立与地层材料相适应的本构模型，模型中的地层为弹塑性体，采用修正摩尔-库伦模型，并采用实体单元模拟。