一种控制基坑外邻近隧道变形的结构体系的制作方法

1.本实用新型涉及土木工程技术领域，尤其涉及一种控制基坑外邻近隧道变形的结构体系。


背景技术：

2.在既有地铁隧道周边进行基坑工程施工时，基坑开挖需考虑对邻近隧道的保护。基坑工程施工诱发邻近既有隧道产生水平位移、竖向位移、径向收敛等参数的控制值，实际工程中一般取5.0mm，可见该变形控制值非常小，对基坑工程施工提出了非常严格的要求。
3.通常可通过设置隔离桩的方法对邻近基坑工程的既有地铁隧道进行加固与保护。但已有研究表明，在地质条件相对较差、桩端无中风化砂岩等情况时，隔离桩保护既有隧道的效果不理想，在基坑开挖情况下桩体自身与周边土体共同发生较大变形与位移。即地质条件较差时，隔离桩虽然刚度较大但难以发挥作用。由于桩基本身刚度较大、施工方法成熟可靠，如果连钢筋混凝土材质的隔离桩对邻近隧道的保护都不满足要求，其它方法(如注浆加固)更难以达到要求。
4.可见，有必要发展一种简单、实用的控制基坑外邻近隧道变形的结构体系。


技术实现要素：

5.为了弥补现有技术的缺陷，本实用新型的目的是提供一种控制基坑外邻近隧道变形的结构体系，其具有隔离桩、上部注浆加固体与下部注浆加固体，结构体系刚度较大、变形与位移小，施工方便，能有效约束基坑工程外邻近地铁隧道的变形，达到安全、经济的目的。
6.本实用新型采用以下技术方案实现：一种控制基坑外邻近隧道变形的结构体系，包括隔离桩、上部注浆加固体与下部注浆加固体；所述隔离桩位于基坑围护结构与既有隧道之间，所述隔离桩的顶部标高小于所述既有隧道的拱顶标高，所述隔离桩的顶部标高大于所述既有隧道的中心标高；所述上部注浆加固体与所述下部注浆加固体分别位于所述隔离桩的两侧，所述上部注浆加固体的位置高于所述下部注浆加固体的位置；所述上部注浆加固体位于所述基坑围护结构与所述隔离桩之间并紧贴于所述隔离桩；所述下部注浆加固体位于所述既有隧道与所述隔离桩之间并紧贴于所述隔离桩。
7.作为上述方案的进一步改进，所述上部注浆加固体的顶部标高低于基坑的坑底的标高。
8.作为上述方案的进一步改进，所述上部注浆加固体的中心位于距所述隔离桩轴向1/3至1/2的桩长范围内。
9.作为上述方案的进一步改进，所述下部注浆加固体的底部与所述隔离桩的桩底相平齐。
10.作为上述方案的进一步改进，所述上部注浆加固体与所述下部注浆加固体的高度范围为2-4m。
11.作为上述方案的进一步改进，所述隔离桩的桩端标高小于等于所述基坑围护结构的底部标高。
12.作为上述方案的进一步改进，所述下部注浆加固体与所述既有隧道之间的水平净距大于等于3.0m。
13.相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：
14.1、所提钢筋混凝土材质的隔离桩、上部注浆加固体与下部注浆加固体具有较大的强度与刚度，上部注浆加固体与下部注浆加固体位于隔离桩两侧，对隔离桩提供强有力的锚固与约束作用，使隔离桩的变形与位移非常小，特别适用于地质条件相对较差的工况中，达到有效保护基坑工程周边既有隧道的目的。
15.2、所提隔离桩的顶部标高小于既有隧道拱顶标高、大于既有隧道中心标高，使隔离桩的长度能对既有隧道产生正面保护作用，不至于产生负面的牵制作用。已有研究表明，桩长不合理时，隔离桩对既有隧道达不到保护效果，有时还起到增大隧道变形与位移的负面作用。
16.3、所提结构体系的隔离桩、上部注浆加固体与下部注浆加固体高度均较小，施工技术成熟、可靠，施工工期短，综合造价低。
17.4、所提结构体系与既有隧道之间的水平净距大于等于3.0m，满足现行规范《城市轨道交通结构安全保护技术规范》(cjj/t202-2013)的要求。
附图说明
18.图1为所提加固既有隧道的结构体系三维方位结构示意图；
19.图2为所提加固既有隧道的结构体系侧视结构示意图；
20.图3为所提结构体系中隔离桩变形趋势结构示意图；
21.图4为传统隔离桩变形趋势结构示意图；
22.图5为施工隔离桩示意图；
23.图6为施工上部注浆加固体、下部注浆加固体示意图；
24.图7为施工基坑围护结构示意图。
25.主要符号说明：
26.1、既有隧道；2、基坑围护结构；3、隔离桩；4、上部注浆加固体；5、下部注浆加固体；6、拱顶标高；7、中心标高；8、变形位移趋势；9、地表；10、坑底。
具体实施方式
27.下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
28.实施例1
29.请结合图1和图2，控制基坑外邻近隧道变形的结构体系，包括隔离桩3、上部注浆加固体4与下部注浆加固体5。隔离桩3位于基坑围护结构2与既有隧道1之间，隔离桩3的顶部标高小于既有隧道1的拱顶标高6，隔离桩3的顶部标高大于既有隧道1的中心标高7。上部注浆加固体4与下部注浆加固体5分别位于隔离桩3的两侧，上部注浆加固体4的位置高于下
部注浆加固体5的位置。
30.在本实施例中，上部注浆加固体4与下部注浆加固体5并无本质上的区别，只是把位置相对较高的注浆加固体称为上部注浆加固体4，位置相对较低的注浆加固体称为下部注浆加固体5。
31.上部注浆加固体4位于基坑围护结构2与隔离桩3之间并紧贴于隔离桩3，上部注浆加固体4的顶部标高低于基坑的坑底10的标高，故后续基坑开挖对上部注浆加固体4的扰动非常小，保障了上部注浆加固体4锚固作用的有效性。上部注浆加固体4的中心位于距隔离桩3轴向1/3至1/2的桩长范围内，其主要受到隔离桩3的压力作用。
32.下部注浆加固体5位于既有隧道1与隔离桩3之间并紧贴于隔离桩3，下部注浆加固体5的底部与隔离桩3的桩底相平齐，其主要受到隔离桩3上翘作用。
33.因此，上部注浆加固体4与下部注浆加固体5位于隔离桩3的两侧，为隔离桩3提供反向力矩，能约束了隔离桩3的变形与位移。
34.本实施例的上部注浆加固体4与下部注浆加固体5的高度范围为2.0-4.0m，若注浆加固体的高度太大，对隔离桩3的锚固作用增加不明显，反而增加了成本。
35.隔离桩3的桩端标高小于等于基坑围护结构2的底部标高，使基坑围护结构2的受力与变形对隔离桩3影响较小。
36.下部注浆加固体5与既有隧道1之间的水平净距大于等于3.0m，以满足现行规范《城市轨道交通结构安全保护技术规范》(cjj/t202-2013)的要求。
37.综上，在上部注浆加固体4与下部注浆加固体5的约束与固定作用下，隔离桩3的变形位移趋势8如图3所示，可见，隔离桩3的变形位移趋势8变形非常小。而传统的隔离桩3周边不设置上部注浆加固体4与下部注浆加固体5，地质条件较差时隔离桩3的变形趋势如图4所示，可见，在地质条件较差情况下隔离桩3将发生较大变形与位移，对邻近隧道1的保护效果相对较差。
38.实施例2
39.本实施例提供了一种实施例1结构体系的施工方法，具体步骤如下：
40.(1)在拟开挖基坑工程与既有隧道1之间，钻孔、吊放钢筋笼、浇筑混凝土，形成隔离桩3，隔离桩3的顶部标高小于既有隧道1拱顶标高6、大于既有隧道1中心标高7，如图5所示。隔离桩3上部未设置浇筑钢筋混凝土的桩孔中填入砂性填土并压实。
41.(2)待隔离桩3终凝后，紧贴隔离桩3交替注浆，形成上部注浆加固体4与下部注浆加固体5，如图6所示。
42.(3)后续再开展基坑工程施工，先施工基坑围护结构2(如图7所示)，再分步开挖、逐步开挖至坑底(如图3所示)。
43.本实用新型的优点是：所提钢筋混凝土材质的隔离桩具有较大的强度与刚度，上部注浆加固体与下部注浆加固体位于隔离桩两侧，能有效增强土体的刚度，对隔离桩提供强有力的锚固与约束作用，使隔离桩的变形与位移非常小，特别适用于地质条件相对较差的工况中，达到有效保护基坑工程周边既有隧道的目的；所提隔离桩的顶部标高小于既有隧道拱顶标高、大于既有隧道中心标高，使隔离桩的长度能对既有隧道产生正面保护作用，不至于产生负面的牵制作用；所提结构体系的隔离桩、上部注浆加固体与下部注浆加固体高度均较小，施工技术成熟、可靠，施工工期短，综合造价低。
44.附图中仅展示了所提结构体系的部分形状及部分连接方式，按照所提思路，可以改变隔离桩与注浆加固体的布置方式，或采用其它形式的钢筋混凝土结构，形成其他加固邻近隧道的结构体系，其均属于本实用新型的等效修改与变更，此处不再赘述。
45.上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

技术特征：
1.一种控制基坑外邻近隧道变形的结构体系，其特征在于，包括隔离桩、上部注浆加固体与下部注浆加固体；所述隔离桩位于基坑围护结构与既有隧道之间，所述隔离桩的顶部标高小于所述既有隧道的拱顶标高，所述隔离桩的顶部标高大于所述既有隧道的中心标高；所述上部注浆加固体与所述下部注浆加固体分别位于所述隔离桩的两侧，所述上部注浆加固体的位置高于所述下部注浆加固体的位置；所述上部注浆加固体位于所述基坑围护结构与所述隔离桩之间并紧贴于所述隔离桩；所述下部注浆加固体位于所述既有隧道与所述隔离桩之间并紧贴于所述隔离桩。2.如权利要求1所述的控制基坑外邻近隧道变形的结构体系，其特征在于，所述上部注浆加固体的顶部标高低于基坑的坑底的标高。3.如权利要求1所述的控制基坑外邻近隧道变形的结构体系，其特征在于，所述上部注浆加固体的中心位于距所述隔离桩轴向1/3至1/2的桩长范围内。4.如权利要求1所述的控制基坑外邻近隧道变形的结构体系，其特征在于，所述下部注浆加固体的底部与所述隔离桩的桩底相平齐。5.如权利要求1所述的控制基坑外邻近隧道变形的结构体系，其特征在于，所述上部注浆加固体与所述下部注浆加固体的高度范围为2-4m。6.如权利要求1所述的控制基坑外邻近隧道变形的结构体系，其特征在于，所述隔离桩的桩端标高小于等于所述基坑围护结构的底部标高。7.如权利要求1所述的控制基坑外邻近隧道变形的结构体系，其特征在于，所述下部注浆加固体与所述既有隧道之间的水平净距大于等于3.0m。

技术总结
本实用新型涉及土木工程技术领域，公开了一种控制基坑外邻近隧道变形的结构体系，包括隔离桩、上部注浆加固体与下部注浆加固体。隔离桩位于基坑围护结构与既有隧道之间，隔离桩的顶部标高小于既有隧道拱顶标高，隔离桩的顶部标高大于既有隧道中心标高。上部注浆加固体与下部注浆加固体分别位于隔离桩的两侧，上部注浆加固体的位置高于下部注浆加固体的位置。上部注浆加固体位于基坑围护结构与隔离桩之间并紧贴隔离桩。下部注浆加固体位于既有隧道与隔离桩之间并紧贴隔离桩。所提上部注浆加固体与下部注浆加固体位于隔离桩两侧，对隔离桩提供强有力的锚固与约束作用，使隔离桩的变形与位移非常小，从而达到有效保护基坑工程周边既有隧道的目的。既有隧道的目的。既有隧道的目的。


技术研发人员：张家乐 李远荣 丁飞 张明涛 贺浩东 杨明 姚华彦
受保护的技术使用者：中煤第三建设（集团）有限责任公司
技术研发日：2023.03.08
技术公布日：2023/7/17