[发明专利]一种锚索法处治运营地铁隧道沉降的施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及隧道与地下工程技术领域，尤其涉及一种锚索法处治运营地铁隧道沉降的施工方法。主要适用于软弱土地基中运营地铁由于列车循环动荷载等因素影响而导致长期沉降控制等技术领域。

 

背景技术

随着国家软弱土地区地铁隧道等基础设施大量投入运营，这些工程作为国家城市生命线工程，在地铁隧道运营期容易逐步产生差异沉降等病害。例如，目前上海地区部分地铁运营以来已经有30-40 cm的沉降，长此以往将影响列车正常运营。运营期间内隧道差异沉降严重影响列车运营安全，其安全性极大地影响着人民生命财产安全，以及社会稳定。控制运营期隧道差异沉降是保证工程质量与安全的关键技术问题之一。若不从根本上解决此问题，每次都需要花费较多的费用处治差异变形，处治周期长、维修处治施工对隧道运营及周围环境影响大，而且往往处治效果不佳；因此，探讨从根本上处治运营期产生的差异沉降、且处治施工工艺对地铁隧道运营影响小的技术方案显得尤为迫切。

在本发明之前，中国发明专利“一种在运营隧道上方进行深大基坑施工的方法及防变形结构”（专利号：ZL200410015918.X），公布了一种当深大基坑开挖遇到运营隧道区间时，通过在运营隧道区间两侧打设抗拔桩、在抗拔桩排之间设置或浇注结构底板，抗拔桩排和结构底板有效连接防止隧道上方土体开挖卸荷造成隧道变形的技术方案。该技术方案主要针对局部开挖卸荷引起的运营隧道变形，而对于处治软弱土地区长距离地铁隧道在列车长期循环动荷载等因素影响下，引起的不同地铁隧道区段之间的差异沉降尚无明显效果；同时该法中结构底板只能在运营上方浇注，且只能用明挖完成后，再浇注底板，这导致工程量的增大，也增大了卸荷应力值，对运营隧道安全与稳定不利。中国发明专利“具有控制变形装置的双层结构圆隧道”（专利号：ZL200510112096.1），公布了一种在双层结构圆隧道预制管片拼装中设置拉杆以减少隧道变形的技术方案；该技术方法对于隧道预制管片拼接过程中的微小变形有效果，且能在一定程度上的减少隧道变形；但是这样的加强肋对于长细比过大的盾构隧道不适应，因为长细比过大表明柔性越强，即使是钢管，长细比过大也会沉降；同时该法仅在隧道施工期管节连接的差异沉降控制有效，一旦运营地铁隧道产生了差异沉降，该法无法对运营期产生的差异沉降起到控制效果。此外，预先采用软土地基处理方法使新建隧道地基土体固结沉降，从而减少后期土体沉降以控制地铁结构变形的技术也是一种沉降控制方法；但是此法对于运营期沉降无法进行有效控制。

列车循环动荷载作用下软弱土地基沉降情况复杂，由于受不同路段地质情况的变化、不同结构物之间的过渡连接，不同路段地基处治方式的差异，软弱土的固结沉降时间特性及其结构性，以及地下水变化等因素的影响，在地铁隧道运营期容易逐步产生差异沉降等病害，危害地铁隧道运营安全。目前已有技术方案中，尚无可以有效控制软弱土地区长细比超大的地铁隧道运营期的差异沉降的技术；若无限制的增大隧道支护结构既不经济、又不环保，且效果不佳，不能从根本上解决长细比超大的地铁隧道差异沉降；因此，开发一种可以有效控制地铁隧道运营期沉降的技术方法成为一个刻不容缓的工作。

 

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足和缺陷，解决列车循环动荷载作用下软弱土地区运营地铁隧道沿隧道方向差异沉降问题，提出一种利用锚索法处治运营地铁隧道沉降的施工方法，沿地铁隧道方向间隔布置锚索体系支撑地铁隧道，以达到整体控制运营地铁隧道在软弱土地区差异沉降变形的目的。

本发明采用的技术方案为：设计一条穿越运营地铁隧道下方并穿出地表面的钻孔弧形曲线，利用水平定向钻机沿设计弧形曲线钻进钻头形成导向钻孔，钻进的过程中利用泥浆护壁，完成导向钻孔后，将导向钻头更换为反转扩孔钻头，通过单动接头连接带保护层的钢绞线，回钻钻机并一次性回拖钢绞线；重复工艺，在该条钢绞线附近3-4 m处施工第二条钢绞线；在钢绞线穿出地面的入土点和出土点位置浇注预留穿越钢绞线通道的混凝土墩和支撑混凝土墩的桩基础，钢绞线穿过混凝土墩并利用该墩作为反力施加预应力，形成一个穿越运营地铁隧道下方的预应力锚索体系构建物；根据运营地铁隧道三维计算分析确定，软弱土地域沿运营地铁隧道方向每隔200-600 m布置一个预应力锚索体系构建物，运营地铁隧道的附加动荷载引起下部软弱土沉降而散失的支撑力，由预应力锚索体系承担，从而有效地控制超长细比的运营地铁隧道结构的沉陷扭曲变形问题。

一种锚索法处治运营地铁隧道沉降的施工方法，包括以下技术步骤：