[发明专利]一种盾构掘进引起桩基沉降的安全风险评估及施工方法

说明书

本发明属于盾构施工技术领域，提供了一种盾构掘进引起桩基沉降的安全风险评估及施工方法。本发明的方法包括：在当前盾构施工中，根据预先建立的有限元数值模型预测若干不同位置处桩基的沉降预测值，并结合沉降实测值进行验证；调整桩基的桩隧水平距离和桩基长度，根据所述有限元数值模型预测不同位置处桩基的沉降值，并参照桩基沉降安全风险等级，生成划分有不同位置处桩基的安全风险等级的沉降等值二维图；根据所预测的桩基处于的安全风险等级，在执行相应的保护措施方案后进行盾构施工。本发明通过盾构施工参数总结对数值模型进行验证，然后生成桩基沉降安全风险等级划分等值二维图，对后续施工中近接桩基安全风险等级具有时效性和可靠性。

技术领域

本发明涉及盾构施工技术领域，具体涉及一种盾构掘进引起桩基沉降的安全风险评估及施工方法。

背景技术

盾构隧道开挖不可避免的会造成土体扰动和地层损失，引起临近构筑物的变形，特别是对于高架桥梁桩基础，由于其使用要求，对变形敏感性较高，稍有不慎，就会导致严重后果，在盾构施工中对桩基安全风险等级进行准确评价并提前采取相关控制措施至为重要。

近年来很多学者对盾构近接穿越桩基问题进行了大量研究，吴贤国等(《铁道工程学报》2012，29(07):87-92.)以桩隧水平距离为3m和桩长超过隧道埋深3～5m为界限，并结合桩基类型，对桩基的风险等级进行划分；王立峰(岩土力学,2014,35(S2):319-324.)通过数值模拟方法以土体力学参数、桩隧水平距离、桩顶荷载和地层应力损失为参数定义桩基临近度值对桩基风险进行划分；王闯等(《土木工程学报》，2017，50(S2):174-181.)通过数值模拟的方式对桩基的风险等级进行分区；Selemetas等(《Géotechnique》，2017，67(9)823-836.)通过现场实测研究了盾构施工对桩基沉降的影响。以上研究对盾构掘进对桩基变形的影响以及桩基安全风险等级评估方面研究得比较充分，但均是单独通过现场实测或者数值模拟对桩基沉降变形进行分析研究，在实际工程中，由于现场施工条件的复杂性，仅通过数值模拟对桩基安全风险等级进行评估准确性不高，而现场实测数据往往是盾构穿过桩基以后才能得到，缺乏时效性。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种盾构掘进引起桩基安全风险评估方法，以解决现有盾构施工过程中无法对桩基安全风险等级进行评价并根据相应的安全风险等级采取相应控制措施的问题。

本发明提供的一种盾构掘进引起桩基沉降的安全风险评估及施工方法，包括：

在当前盾构施工中，根据预先建立的有限元数值模型预测若干不同位置处桩基的沉降预测值，并结合沉降实测值进行验证；

调整桩基的桩隧水平距离和桩基长度，根据所述有限元数值模型预测不同位置处桩基的沉降值，并参照桩基沉降安全风险等级，生成划分有不同位置处桩基的安全风险等级的沉降等值二维图；

根据所预测的桩基处于的安全风险等级，在执行相应的保护措施方案后进行盾构施工。

可选地，所述有限元数值模型是根据施工参数生成的，所述施工参数包括开挖面支护压力、盾尾注浆压力以及土体损失率。

可选地，所述安全风险等级包括风险I区、风险II区、风险III区和风险IV区，通过如下方法确定：

根据国家标准和/或地方标准所规定的的最大沉降值C_max，确定最大沉降值的第一率值和第二率值所对应的沉降值分别为一级预警控制值C₁和二级预警控制值C₂；其中，第一率值大于第二率值；

按照沉降临界值S所处的区间，确定所处的风险等级；

当沉降临界值S≥C_max为风险I区；C_max＞S≥C₁为风险II区；C₁＞S≥C₂为风险III区；C₂＞S为风险IV区；