[发明专利]降低岩质地层盾构隧道施工诱发振动的施工方法

说明书

本发明涉及一种降低岩质地层盾构隧道施工诱发振动的施工方法。本发明适用于地下交通工程施工领域。本发明要解决的技术问题是：提供一种降低岩质地层盾构隧道施工诱发振动的施工方法。本发明所采用的技术方案是：一种降低岩质地层盾构隧道施工诱发振动的施工方法，其特征在于：盾构隧道施工前，收集场地资料和建筑物资料；基于所收集的场地资料和建筑物资料，在ABAQUS有限元软件中建立振动传递耦合模型，并基于振动传递耦合模型确定隔振屏障的平面布置形式和布置深度；根据确定的隔振屏障平面布置形式和布置深度，进行隔振屏障的施工；盾构隧道施工场地，实时获取建筑物及其周边环境的监测数据；盾构隧道施工期间，动态调整盾构机的掘进状态。

技术领域

本发明涉及一种降低岩质地层盾构隧道施工诱发振动的施工方法。适用于地下交通工程施工领域。

背景技术

随着城市建设的发展盾构隧道穿越城市密集区的机会越来越多，且范围越来越大，而隧道沿线一般又存在大量地下城市生命线工程和地上敏感建构筑物，盾构不可避免地要从其下部和旁侧近距离穿越。然而，盾构隧道在施工过程中，盾构机与掌子面接触，掌子面上的支护力会使周围土体产生一定振动，同时通过隧道周围介质将这种振动传播给相邻文物建筑。

随着盾构隧道直径的变大，隧道所穿越的地质条件往往比较复杂，从淤泥、黏土、砂土到软岩和硬岩，不是单一地层，在复杂地层中施工，盾构掘进机的刀盘将伴随在盾构掘进工程中由刀具切削不均匀地层所产生的高强度冲击与振动，对周围邻近文物的影响很大，有时会超过文物本身的承受能力。因此，研究如何解决或是消减这种振动问题是十分必要的。

目前，对于盾构施工诱发振动问题的解决方法有三个方面：第一类是直接针对振源进行控制设计，通过各种技术，减小振源的振动能量直接传递到外部环境中去；第二类是直接针对振动影响对象，采用各种主被动控制技术实施振动控制，包括设备基础、承载性减振器、主动控制装置等；第三类采取各种方法延长振动传递路径消耗振动能量，或者设置各种振动传递屏障减弱振动传递通过率，以此消耗振动在主要传递路径中的能量，降低振动不利影响，如隔振墙、排桩等。

诸多工程实践表明，传统的隔振屏障技术存在许多缺陷，如施工难度高，现有技术限制下隔振效果不明显等问题仍亟待解决。另外，尽管振动波受到隔振屏障的阻隔，仍会有部分振动波以某种方式传播到隔振屏障后方，通过地层传递后抵达建筑物，如果该部分振动波的能量较大，仍会引起建筑物振动超过目标值，仅依靠隔振屏障效果不明显，依然会出现建筑物振动超过限值得情况，振动超限会导致盾构施工效率降低，甚至可能面临停工风险。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种降低岩质地层盾构隧道施工诱发振动的施工方法。

本发明所采用的技术方案是：一种降低岩质地层盾构隧道施工诱发振动的施工方法，其特征在于：

盾构隧道施工前，收集盾构隧道施工场地的场地资料和该场地附近建筑物的建筑物资料；

基于所收集的场地资料和建筑物资料，在ABAQUS有限元软件中建立盾构-地层-建筑物的振动传递耦合模型，并基于盾构-地层-建筑物的振动传递耦合模型确定隔振屏障的平面布置形式和布置深度；

根据确定的隔振屏障平面布置形式和布置深度，在现场放样确认位置后，进行隔振屏障的施工；

盾构隧道施工场地对建筑物及其周边环境进行监测，实时获取建筑物及其周边环境的监测数据；

盾构隧道施工期间，根据建筑物及其周边环境的监测数据，动态调整盾构机的掘进状态。

所述隔振屏障包括至少一排隔振层，每排隔振层由多个间隔或相交布置的隔振孔组成，每个隔振孔包括钻设形成于地层内的空心圆孔，以及设置于空心圆孔内的PVC塑料管，PVC塑料管顶部塞有封孔材料。

所述基于所收集的场地资料和建筑物资料，在ABAQUS有限元软件中建立盾构-地层-建筑物的振动传递耦合模型，包括：