一种控制基坑近接隧道变形的双排囊式注浆方法与流程

1.本发明涉及岩土工程技术领域，尤其涉及一种控制基坑近接隧道变形的双排囊式注浆方法。


背景技术：

2.基坑工程是城市发展、地下空间开发的重要手段，随着城市化建设的不断推进，大面积深基坑不断增多。基坑施工会引起围护结构以及周围土层的变形，并由此对基坑周围建（构）筑物产生影响。随着大量地铁隧道的建设和投入使用，不可避免地需要在地铁隧道周边进行基坑施工，为保证地铁隧道的结构安全和运营安全，地铁隧道的变形控制标准逐渐严格化，由原来的厘米级控制要求转变为毫米级。因此，针对基坑施工引起隧道变形的控制措施应具有精细控制的特点。
3.当前，针对基坑开挖引起临近隧道变形的控制方法主要包括两种：
4.（1）被动控制方法，即通过提高基坑土体、支护结构刚度等方式来达到控制变形的目的。采用传统被动控制技术，例如加强支撑刚度、专利“近运营地铁两侧基坑群的施工方法（cn115182354a）”所涉及的优化开挖方式、专利“一种靠近天然地基建筑物的基坑支护结构（cn218713081u）”所涉及的坑内土体加固及设置隔离桩等。以上被动控制技术虽然可较好地控制基坑开挖引起的隧道变形，但需要在基坑开挖前提前确定，并且在基坑开挖过程中无法实现实时控制；其次，传统被动控制技术会增大工程造价，增加施工工期；被动控制技术很难达到地铁隧道毫米级的变形控制要求。
5.（2）主动控制方法，即根据被保护对象的变形状态，实时恢复保护对象变形的反馈式控制方法。其中，专利“一种基于伺服轴力补偿的盾构施工隔离桩结构及施工方法（cn115710938a）”、“一种伺服钢支撑基坑模型试验装置（cn115897680a）”、“一种适用于临近基坑施工的变形靶向控制方法（cn115681224a）”等均提出了钢支撑轴力伺服主动控制技术，其实质为通过钢支撑反力控制围护结构的变形，从而实现对临近建（构）筑物的变形控制。然而，对于大面积不规则基坑而言，钢支撑伺服控制技术将不再适用。袖筏管注浆主动控制技术在工程中得到广泛应用，可有效控制隧道变形，但是袖筏管注浆存在劈裂、渗透以及窜浆的问题，导致注浆效率十分低。专利“一种用于控制位移的多点联合注浆系统（cn218757413u）”提出了囊式注浆控制技术，其实质是通过钻孔注浆实现对周围土体的侧向挤压，从而达到控制隧道变形的目的。但是，其垂向钻孔注浆方式无法实现对隧道竖向变形的纠偏。专利“一种基坑边建构筑物纠偏机构（cn218757652u）”提出了多角度囊式注浆控制技术，其实质是通过倾斜布置注浆囊袋从而达到同时控制隧道水平、竖向变形的目的，但是倾斜布置对于施工空间要求十分高，当隧道距离基坑较近时，倾斜注浆技术将不再适用。
6.因此，研发一种既适用于隧道周围进行大面积深基坑近接施工，同时高效、经济、安全、实时主动的隧道变形控制技术是满足市场迫切需求的。


技术实现要素：

7.本发明旨在解决现有技术的不足，而提供一种控制基坑近接隧道变形的双排囊式注浆方法。
8.本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种控制基坑近接隧道变形的双排囊式注浆方法，包括以下步骤：
9.步骤1：在围护结构与隧道中间部位进行钻孔，沿隧道纵向共计两排钻孔；
10.步骤2：布设外排囊式注浆装置；
11.步骤3：在所述外排囊式注浆装置与所述隧道中间部位布置内排囊式注浆装置；
12.步骤4：在所述隧道内布设监测设备；
13.步骤5：进行基坑开挖，并实时监测所述隧道的水平及竖向变形，并计算相应的收敛变形值；
14.步骤6：所述监测设备记录变形接近警戒值时，对所述外排囊式注浆装置进行注浆；
15.步骤7：对所述内排囊式注浆装置进行注浆；
16.步骤8：进行基坑下一阶段施工作业，实时记录所述监测设备数据，当变形值达到警戒值时进行二次注浆。
17.进一步的，步骤1中钻孔方法如下：
18.根据设计要求，确定钻孔位置及深度；
19.采用钻孔机进行钻孔，孔径为80~100mm，钻孔过程中采用泥浆护壁，当钻机达到指定深度后进行提钻。
20.进一步的，步骤3中所述外排囊式注浆装置及内排囊式注浆装置由囊袋及注浆杆构成，通过注浆杆向囊袋中注入浆液，随着注浆量的增加，囊袋体积不断增大，从而实现对周围土体的挤压。
21.进一步的，步骤2中所述外排囊式注浆装置中囊袋直径为50cm，长度为8m，与所述隧道净距为3~5m；所述外排囊袋中心点埋深与所述隧道中心点相同；沿隧道纵向所述外排囊袋间距为1~2m。
22.进一步的，步骤3中所述内排囊式注浆装置中囊袋直径为50cm，长度为8m，与所述隧道净距为2~4m，所述内排囊式注浆装置的囊袋中心点位于隧道中心点之下1m；所述内排囊式注浆装置与所述外排囊式注浆装置保持等距且水平间距为1m。
23.进一步的，步骤4中所述监测设备可采用位移计或全站仪，并布置在隧道侧腰处，以实时监测隧道变形。
24.进一步的，步骤5中所述收敛变形计算方法如下：
[0025][0026]
式中：为收敛变形，为左侧监测设备位移值，为右侧监测设备位移值，定义向外变形为正。
[0027]
进一步的，步骤6中所述警戒值为隧道变形容许值的70%；每间隔6~8m外排囊式注浆装置进行同时注浆作业；当实时监测变形值达到80%的警戒值时停止注浆。
[0028]
进一步的，步骤7中当所述外排囊式注浆装置注浆完成且成型后，再进行内排囊式注浆作业；每间隔6~8m内排囊式注浆装置进行同时注浆作业；当实时监测变形值达到60%的
警戒值时停止注浆。
[0029]
进一步的，步骤8中二次注浆作业所对应的注浆孔，需要根据隧道沿纵向的实时监测结果确定；选取隧道沿纵向变形峰值范围进行注浆；同一峰值范围内的注浆装置作业间距保持在6~8m。
[0030]
本发明的有益效果是：本发明克服了被动控制技术造价高、工期长、效率低、毫米级控制标准难达到等缺点，便于施工，并且可实现实时变形控制，具有准确度高、效率高、可逆转等优势；采用囊式注浆技术，可以克服传统袖筏管注浆漏浆等缺点，提高了注浆效率，并且根据实时监测数据确定定点注浆范围，可提高注浆的精确度。
附图说明
[0031]
图1为本发明应用时的剖面图；
[0032]
图2为本发明应用时的平面图；
[0033]
图3为本发明中外排囊式注浆装置和内排囊式注浆装置示意图；
[0034]
图中：1-内支撑；2-围护结构；3-隧道；4-外排囊式注浆装置；5-内排囊式注浆装置；6-监测设备；7-囊袋；8-单向阀门；9-注浆孔；10-卡扣；11-注浆杆；
[0035]
以下将结合本发明的实施例参照附图进行详细叙述。
具体实施方式
[0036]
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
[0037]
如图1~图3所示，一种控制基坑近接隧道变形的双排囊式注浆方法，包括以下步骤：
[0038]
步骤1：在围护结构2与隧道3中间部位进行钻孔，沿隧道3纵向共计两排钻孔；根据工程设计要求确定钻孔位置及深度，采用钻孔机进行钻孔，孔径为80~100mm，钻孔过程中采用泥浆护壁，当钻机达到指定深度后进行提钻。
[0039]
步骤2：布设外排囊式注浆装置4。
[0040]
外排囊式注浆装置4包括囊袋7和注浆杆11，囊袋7采用高强度高弹性的橡胶，直径为50cm，长度为8m，与隧道3净距为3~5m；囊袋7中心点埋深与隧道3中心点相同；沿隧道3纵向囊袋7间距为1~2m。
[0041]
囊袋7与注浆杆11通过卡扣10相连接，注浆杆11采用钢管，直径50mm，注浆杆11上存在注浆孔9，孔径为30mm，沿埋深注浆孔9间距为100mm。卡扣10采用钢圆块，直径为70mm，厚度为40mm。通过注浆杆11向囊袋7中注入浆液，随着注浆量的增加，囊袋7体积不断增大，从而实现对周围土体的挤压。外排囊式注浆装置4的囊袋7可通过挤压周围土体实现对隧道水平变形的控制。为避免注浆液回流至注浆杆11内，在注浆孔9位置处安装单向阀门8。外排囊式注浆装置4的囊袋7成型后，相较于周围土体而言，由于其具有较大的刚度和强度，因此其对内排注浆产生一定的遮拦作用，从而提高了内排囊式注浆效率。
[0042]
步骤3：在所述外排囊式注浆装置4与所述隧道3中间部位布置内排囊式注浆装置5。
[0043]
内排囊式注浆装置5与外排囊式注浆装置4材料相同，内排囊袋7与隧道3净距为2~4m，为实现对隧道3竖向变形的控制，内排囊袋7中心点位于隧道3中心点之下1m。内排囊式
注浆装置5与外排囊式注浆装置4保持等距且水平间距为1m。外排囊式注浆装置4和内排囊式注浆装置5的囊袋7通过挤压周围土体，实现了对隧道的竖向变形以及二次水平变形同步控制，扩大了传统主动控制技术的适用范围，提高了变形控制效率。内排囊式注浆装置5的囊袋7位于基坑与隧道之间，注浆液凝固后相较于常规土体具有较高的强度和刚度，起到了一定的隔离桩作用，增强了囊式注浆控制隧道变形的能力。
[0044]
步骤4：在所述隧道3内布设监测设备6。
[0045]
监测设备6可采用位移计或全站仪，并布置在隧道3侧腰处，为保监测数据的连续性，沿隧道3纵向间隔五倍管片宽度布置。
[0046]
步骤5：进行基坑开挖，并实时监测所述隧道3的水平及竖向变形，并计算相应的收敛变形值；
[0047]
所述收敛变形计算方法如下：
[0048][0049]
式中：为收敛变形，为左侧监测设备6位移值，为右侧监测设备6位移值，定义外向变形为正。
[0050]
步骤6：所述监测设备6记录变形接近警戒值时，对外排囊式注浆装置4进行注浆；
[0051]
警戒值为隧道变形容许值的70%。为避免注浆点间隔距离太远造成管片差异变形从而产生错位，每间隔6~8m外排囊式注浆装置4进行同时注浆作业。当实时监测变形值达到80%的警戒值时停止注浆。浆液选用水泥和水玻璃混合液，具体配置参数需根据试验及结合实际情况进行确定。
[0052]
步骤7：对所述内排囊式注浆装置5进行注浆。
[0053]
当外排囊式注浆装置4注浆完成且成型后，再进行内排囊式注浆作业，每间隔6~8m内排囊式注浆装置5进行同时注浆作业，当实时监测变形值达到60%的警戒值时停止注浆。
[0054]
步骤8：进行基坑下一阶段施工作业，实时记录所述监测设备6数据，当变形值达到警戒值时进行二次注浆。
[0055]
所述步骤8中二次注浆作业所对应的注浆孔，需要根据隧道3沿纵向的实时监测结果确定，选取隧道3沿纵向变形峰值范围进行注浆，同一峰值范围内的注浆装置作业间距保持在6~8m。
[0056]
在基坑施工过程中，可依据小注浆量，多次注浆原则进行注浆变形控制，并且需根据实际工程情况确定具体注浆方案。
[0057]
上面对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种控制基坑近接隧道变形的双排囊式注浆方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：在围护结构（2）与隧道（3）中间部位进行钻孔，沿隧道（3）纵向共计两排钻孔；步骤2：布设外排囊式注浆装置（4）；步骤3：在所述外排囊式注浆装置（4）与所述隧道（3）中间部位布置内排囊式注浆装置（5）；步骤4：在所述隧道（3）内布设监测设备（6）；步骤5：进行基坑开挖，并实时监测所述隧道（3）的水平及竖向变形，并计算相应的收敛变形值；步骤6：所述监测设备（6）记录变形接近警戒值时，对所述外排囊式注浆装置（4）进行注浆；步骤7：对所述内排囊式注浆装置（5）进行注浆；步骤8：进行基坑下一阶段施工作业，实时记录所述监测设备（6）数据，当变形值达到警戒值时进行二次注浆。2.根据权利要求1所述的一种控制基坑近接隧道变形的双排囊式注浆方法，其特征在于，步骤1中钻孔方法如下：根据设计要求，确定钻孔位置及深度；采用钻孔机进行钻孔，孔径为80~100mm，钻孔过程中采用泥浆护壁，当钻机达到指定深度后进行提钻。3.根据权利要求2所述的一种控制基坑近接隧道变形的双排囊式注浆方法，其特征在于，步骤3中所述外排囊式注浆装置（4）及内排囊式注浆装置（5）由囊袋（7）及注浆杆（11）构成，通过注浆杆（11）向囊袋（7）中注入浆液，随着注浆量的增加，囊袋（7）体积不断增大，从而实现对周围土体的挤压。4.根据权利要求3所述的一种控制基坑近接隧道变形的双排囊式注浆方法，其特征在于，步骤2中所述外排囊式注浆装置（4）中囊袋（7）直径为50cm，长度为8m，与所述隧道（3）净距为3~5m；所述外排囊袋（7）中心点埋深与所述隧道（3）中心点相同；沿隧道纵向所述外排囊袋（7）间距为1~2m。5.根据权利要求4所述的一种控制基坑近接隧道变形的双排囊式注浆方法，其特征在于，步骤3中所述内排囊式注浆装置（5）中囊袋（7）直径为50cm，长度为8m，与所述隧道（3）净距为2~4m，所述内排囊式注浆装置（5）的囊袋（7）中心点位于隧道中心点之下1m；所述内排囊式注浆装置（5）与所述外排囊式注浆装置（4）保持等距且水平间距为1m。6.根据权利要求5所述的一种控制基坑近接隧道变形的双排囊式注浆方法，其特征在于，步骤4中所述监测设备（6）可采用位移计或全站仪，并布置在隧道（3）侧腰处，以实时监测隧道变形。7.根据权利要求6所述的一种控制基坑近接隧道变形的双排囊式注浆方法，其特征在于，步骤5中所述收敛变形计算方法如下：；式中：为收敛变形，为左侧监测设备（6）位移值，为右侧监测设备（6）位移值，定义向外变形为正。
8.根据权利要求7所述的一种控制基坑近接隧道变形的双排囊式注浆方法，其特征在于，步骤6中所述警戒值为隧道变形容许值的70%；每间隔6~8m外排囊式注浆装置（4）进行同时注浆作业；当实时监测变形值达到80%的警戒值时停止注浆。9.根据权利要求8所述的一种控制基坑近接隧道变形的双排囊式注浆方法，其特征在于，步骤7中当所述外排囊式注浆装置（4）注浆完成且成型后，再进行内排囊式注浆作业；每间隔6~8m内排囊式注浆装置（5）进行同时注浆作业；当实时监测变形值达到60%的警戒值时停止注浆。10.根据权利要求9所述的一种控制基坑近接隧道变形的双排囊式注浆方法，其特征在于，步骤8中二次注浆作业所对应的注浆孔，需要根据隧道（3）沿纵向的实时监测结果确定；选取隧道（3）沿纵向变形峰值范围进行注浆；同一峰值范围内的注浆装置作业间距保持在6~8m。

技术总结
本发明是一种控制基坑近接隧道变形的双排囊式注浆方法，包括以下步骤：1：在围护结构与隧道中间部位进行钻孔，沿隧道纵向共计两排钻孔；2：布设外排囊式注浆装置；3：在外排囊式注浆装置与隧道中间部位布置内排囊式注浆装置；4：在隧道内布设监测设备；5：进行基坑开挖，并实时监测所述隧道的水平及竖向变形，并计算相应的收敛变形值；6：所述监测设备记录变形接近警戒值时，对外排囊式注浆装置进行注浆；7：对内排囊式注浆装置进行注浆；8：进行基坑下一阶段施工作业，实时记录所述监测设备数据，当变形值达到警戒值时进行二次注浆。本发明便于施工，可实现实时变形控制，精确度高、效率高、可逆转。可逆转。可逆转。


技术研发人员：何晓佩 刘晓敏 宋立伟 白强强
受保护的技术使用者：中国建筑第六工程局有限公司
技术研发日：2023.07.27
技术公布日：2023/8/28