CN105804761A - 适用于液化砂土地层盾构近距离穿越建筑物的施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种适用于液化砂土地层盾构近距离穿越建筑物的施工方法，包括：在施工前，对施工范围的地质和环境进行查勘，获得查勘资料；根据查勘资料设计施工过程中的施工技术措施；在盾构穿越建筑物时提高监测频率，根据所监测到的监测数据来动态调整所述施工技术措施中的施工参数；在盾构的推进施工中，针对脱离盾尾后距盾尾8环至10环的管节进行微扰动注浆，控制注浆压力小于等于0.3MPa；以及施工完成后，预测施工隧道的扰动工况并制定相应的控制措施。在液化砂土地层中盾构近距离穿越建筑物施工，采用微扰动施工控制技术，能够防止液化砂土在盾构推进过程中受扰动而发生液化，有效控制沉降，保护建筑物的安全。

Description

适用于液化砂土地层盾构近距离穿越建筑物的施工方法
技术领域
本发明涉及盾构施工领域，特指一种适用于液化砂土地层盾构近距离穿越建筑物的施工方法。
背景技术
城市轨道交通建设中，大量的地铁区间隧道采用盾构法施工，并已经积累了相当丰富的经验。在通常情况下，已能较好地预测并控制盾构推进对周围环境所造成的影响。但在部分地区存在液化土地层，土壤液化主要发生在砂质土壤为主并且地下水位较高的区域，例如：海岸地区、河水行经的冲积平原区或旧河道分布区等。这些区域常分布一些充满地下水而饱和的疏松砂土，由于它们本身的结构较弱，很容易因为外力而发生土壤结构的改变。在国内郑州、北京、武汉、石家庄等地区分布着液化砂土，给盾构施工带来巨大风险，一旦在盾构推进过程中由于施工不当对液化砂土造成扰动，使砂土液化变成流砂状，将造成施工灾害且无法控制。
当盾构穿越流塑性差、含水量高、渗透系数大的液化砂性地层时，存在地表沉降难以控制、土体受扰动液化、流砂等技术难题，加之盾构需穿越既有建筑物和构筑物，且国内相关经验不足，给施工带来巨大风险。
砂土液化及液化后的性状是个很复杂的问题，尽管目前的研究取得一定的进展，但仍有很多值得研究的课题，比如合理准确的液化的判别方法，特别是适用于一些特殊结构(如地下隧道等)的液化判别方法。这些都有待于进一步研究。
目前，常规的穿越技术措施存在以下问题：
液化砂土含水量丰富，透水性很强。盾构在穿越时，对土体产生扰动极易发生流砂或板结现象；
砂土液化引起的涌水、涌砂现象使盾构开挖面失去稳定平衡，产生开挖面失稳，进而对隧道本身和周边建构筑物的安全产生影响；
盾尾和螺旋输送机后仓门突水、涌砂。盾构推进过程中砂层受振动孔隙水压力增大，造成喷涌。
在稳定性差的液化砂土中，国内盾构穿越施工经验不足，频繁出现险情。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种适用于液化砂土地层盾构近距离穿越建筑物的施工方法，解决常规穿越技术中存在的对土体产生扰动发生流砂或者板结现象、砂土液化引起的涌水涌砂现象对隧道和建筑物产生安全影响、以及盾构推进时砂层受振动造成的喷涌等问题。
实现上述目的的技术方案是：
本发明一种适用于液化砂土地层盾构近距离穿越建筑物的施工方法，包括：
在施工前，对施工范围的地质和环境进行查勘，获得查勘资料；
根据查勘资料设计施工过程中的施工技术措施；
在盾构穿越建筑物时提高监测频率，根据所监测到的监测数据来动态调整所述施工技术措施中的施工参数；
在盾构的推进施工中，针对脱离盾尾后距盾尾8环至10环的管节进行微扰动注浆，所述微扰动注浆中的浆液采用水泥、粉煤灰、以及水混合而成，所述微扰动注浆中的浆液的塌落度控制在9cm至11cm，控制注浆压力小于等于0.3MPa；以及
施工完成后，预测施工隧道的扰动工况并制定相应的控制措施。
本发明建立了盾构隧道的微扰动施工控制技术体系，由施工前的查勘预测与抉择、施工中的监控量测和施工技术措施、以及施工后的预测与控制构成，较好的控制盾构隧道施工对盾构周围液化砂土的扰动，防止土体发生液化，确保施工沿线的建筑物处于良好的服务状态。通过在盾构机后方实施微扰动注浆，减少了建筑物沉降，进一步充填盾构施工造成的地层损失。在液化砂土地层中盾构近距离穿越建筑物施工，采用微扰动施工控制技术，能够防止液化砂土在盾构推进过程中受扰动而发生液化，有效控制沉降，保护建筑物的安全。
本发明适用于液化砂土地层盾构近距离穿越建筑物的施工方法的进一步改进在于，根据查勘资料设计施工过程中的施工技术措施包括进行盾构选型，以使其适应所述施工范围的地质和环境；
所选择的盾构机的参数包括：
盾构机上刀盘的开口率为40％至50％；
盾构机上刀盘驱动的转速为0.95rpm至2.0rpm，额定扭矩大于等于5500kN·m，脱困扭矩大于等于6600kN·m；
盾构机上推进***的最大总推力大于等于40000kN；
盾构机上同步注浆的注浆管路数量大于等于4根；
盾构机上改良***的注入孔数量为刀盘上设置5个；
盾构机上刀盘驱动功率大于等于900kw，总功率大于等于1500kw。
本发明适用于液化砂土地层盾构近距离穿越建筑物的施工方法的进一步改进在于，根据查勘资料设计施工过程中的施工技术措施包括土压力值设定：
利用公式计算出主动土压力值和被动土压力值，所述主动土压力值的计算公式为
所述被动土压力值的计算公式为其中：σa为主动土压力值，σp为被动土压力值，γ为土的重度，z为地表至隧道中心深度，为土的内摩擦角，c为土的粘聚力；
在所述主动土压力值和所述被动土压力值之间选择掘进工作面的土压力σ水平侧向力；
利用公式计算地下水压力值，在盾构掘进过程中，选取盾构刀盘前方的地层水压力值为当前的地下水压力值；在盾构停机过程中，选取盾尾后部的水压力值为当前的地下水压力值；
所述盾构刀盘前方的地层水压力值的计算公式为σw刀盘前＝qγ水h水，其中q为根据土层渗透***确定的经验数值，砂土中q为0.5至1.0，粘性土中q为0.1至0.5，γ水为水的容量，h水为地下水距刀盘中心的高度；
所述盾尾后部的水压力值的计算公式为σw盾尾后＝q砂浆γ水h′，其中q砂浆为根据砂浆的渗透系数和注浆的饱满程度确定的经验数值，q砂浆为0.5至1.0，γ水为水的容量，h′为注浆处与刀盘中心的高差；
根据计算得出的掘进工作面的土压力σ水平侧向力、地下水压力值和施工土压力调整值之和来设定土压力值，在盾构掘进过程中控制实际土压力值与设定土压力值之间的差值在±5％以内。
本发明适用于液化砂土地层盾构近距离穿越建筑物的施工方法的进一步改进在于，根据查勘资料设计施工过程中的施工技术措施包括推进速度和刀盘转速控制；
将盾构的推进速度控制在20mm/min至30mm/min，在盾构掘进过程中以稳定的推进速度均衡匀速推进；
将刀盘转速控制在0.9r/min至1.0r/min。
本发明适用于液化砂土地层盾构近距离穿越建筑物的施工方法的进一步改进在于，根据查勘资料设计施工过程中的施工技术措施包括同步注浆控制措施，所述同步注浆控制措施中的注浆浆液包括砂、粉煤灰、膨润土、以及水，以240∶260∶40∶140的配比搅拌而成。
本发明适用于液化砂土地层盾构近距离穿越建筑物的施工方法的进一步改进在于，所述同步注浆控制措施包括控制同步注浆量，通过注浆量计算公式计算得出同步注浆量，以180％至200％的注浆率进行同步注浆；
所述注浆量计算公式为Q＝V·λ，V＝π(D2-d2)L/4，其中：V为充填体积，即盾构施工引起的空隙，λ为注浆率，D为盾构切削外径，d为预制管片外径，L为管片环宽。
本发明适用于液化砂土地层盾构近距离穿越建筑物的施工方法的进一步改进在于，所述同步注浆控制措施包括控制同步注浆压力，
利用公式计算注浆压力上临界值，
利用公式计算注浆压力下临界值，其中：Pup为注浆压力上临界值，Pma为注浆压力下临界值，γ为土体容重，h为注浆孔埋深，c为土体粘聚力；
根据所述注浆压力上临界值和所述注浆压力下临界值计算得出设定的注浆压力，在施工中控制实际注浆压力趋于设定的注浆压力；
通过如下公式计算设定的注浆压力，其中：n为安全系数，P为设定的注浆压力。
本发明适用于液化砂土地层盾构近距离穿越建筑物的施工方法的进一步改进在于，进行微扰动注浆时，采用单液浆微扰动注浆方式，对注浆的管节通过1至2个注浆孔进行注浆，且注浆的管节之间的间隔为4环管节。
本发明适用于液化砂土地层盾构近距离穿越建筑物的施工方法的进一步改进在于，在盾构掘进中，向盾构的正面和土仓内注入膨润土浆液进行土体改良，所述膨润土浆液的水土比为14∶1；同时加入泡沫进行土体改良，所述泡沫由100％压缩空气和10％的泡沫溶液混合而成，所述泡沫溶液包括5％的泡沫添加剂和95％的水。
附图说明
图1为本发明适用于液化砂土地层盾构近距离穿越建筑物的施工方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
本发明提供了一种适用于液化砂土地层盾构近距离穿越建筑物的施工方法，特别针对流塑性差、含水量高、渗透系数大的液化砂性地层，本发明旨在研究液化砂性地层盾构近距离穿越建筑物和构筑物微扰动控制施工技术，在施工过程中减小盾构对液化砂土的扰动，确保砂土不产生液化。本发明提出了穿越施工中的微扰动施工技术措施，控制近距离穿越施工所造成的建筑物和构筑物沉降，保证建筑物和构筑物的安全，提高在液化砂土地层中盾构掘进效率。下面结合附图对本发明适用于液化砂土地层盾构近距离穿越建筑物的施工方法进行说明。
参阅图1，显示了本发明适用于液化砂土地层盾构近距离穿越建筑物的施工方法的流程图。下面结合图1，对本发明适用于液化砂土地层盾构近距离穿越建筑物的施工方法进行说明。
如图1所示，本发明的施工方法为控制盾构隧道施工对盾构周围液化砂土的扰动，防止土体发生液化，确保施工沿线的建筑物和构筑物处于良好的服务状态，建立了盾构隧道的微扰动施工控制技术体系，该微扰动施工控制技术体系由施工前的查勘预测与抉择、施工过程中的监控量测与施工技术措施控制和施工结束后的长期预测与控制三部分构成。本发明的适用于液化砂土地层盾构近距离穿越建筑物的施工方法包括：
执行步骤S11，施工前，对施工范围的地质和环境进行查勘，获取查勘资料。施工前对规定范围内的工程地质和环境进行查勘，包括地层的物理力学性质、水文地质特性、周边建构筑物的状态等。另外，还必须对建构筑物使用阶段内的基础和周边施工扰动进行调查，并对穿越部分加强勘察密度和强度，用多种查勘方式相结合的方法保证查勘资料的准确性。
执行步骤S12，根据查勘资料设计施工过程中的施工技术措施，施工技术措施包括有盾构选型、土压力设定、同步注浆控制、和土体改良。
执行步骤S13，在盾构穿越建筑物时提高监测频率，根据监测数据来动态调整施工参数。在施工过程中进行监测，由于盾构施工对建、构筑物影响的不可预见性和24h的连续施工，因此在穿越施工时提高监测频率。监测项目的测点布设需考虑各分项工程的施工顺序、保护对象的要求、与盾构隧道的相对位置关系、周围环境保护等因素。通过对监测数据的分析来动态调整施工参数。
对施工技术措施进行控制，盾构施工对土体的扰动表现为盾构对土体的挤压和松动、加载与卸载、孔隙水压上升与下降引起土性的变异、地表***与下沉等。盾构法施工引起周围地层变形的内在原因是土体的初始应力状态发生了变化，使得原状土经历了挤压、剪切、扭曲等复杂的应力路径。对液化砂土扰动的影响范围和程度取决于很多因素，包括：盾构选型、施工参数(土压力、刀盘扭矩、推进力、注浆量及注浆压力等)、土体性质、隧道上部荷载的影响等。本发明主要就盾构选型、土压力设定、同步注浆控制、土体改良等方面进行研究创新，提供出一种在液化砂土地层盾构穿越建构筑物的施工方法。
根据查勘资料设计施工过程中的施工技术措施包括进行盾构选型，以使其适应所述施工范围的地质和环境。盾构机应针对地质特点(液化砂土地层)和工程条件(下穿既有建构筑物)进行合理选型，使之适应工程施工要求。根据本区间隧道特点，对盾构机有如下要求：(1)满足液化砂性地质条件、隧道参数的施工要求；(2)适应工程环境，确保工程安全；(3)其配置满足工期要求；(4)满足保护环境的要求。盾构机主要配置参数见表1：
表1：盾构机主要配置、特点及功能表
根据查勘资料设计施工过程中的施工技术措施包括土压力值设定，根据土压平衡盾构的原理，土仓中的压力必须与开挖面的正面水土压力平衡，以维持开挖面土体的稳定，减少对土层的扰动。根据朗肯土压力原理计算在液化砂土中盾构掘进的土压力值。
主动土压力和被动土压力计算，如果盾构机在掘进过程中螺旋输送机排土的速率大于刀盘进土速率，将会导致密封舱排土失衡，引起密封舱土压力降低，使掘进工作面的土压力由静止土压力状态转变为主动土压力状态，且盾构机顶部土体具有向下滑动的趋势，引起地表沉降。主动土压力值的计算公式为如果盾构机在掘进过程中螺旋输送机排土的速率小于刀盘进土速率，也将会导致密封舱排土失衡，引起密封舱土压力增加，使掘进工作面的土压力由静止土压力状态转变为被动土压力状态，且盾构机顶部土体具有向上滑动的趋势，引起地表***。被动土压力值的计算公式为其中：σa为主动土压力值，σp为被动土压力值，γ为土的重度，z为地表至隧道中心深度，为土的内摩擦角，c为土的粘聚力；
在主动土压力值和被动土压力值之间选择掘进工作面的土压力σ水平侧向力；从控制地表沉降和防止砂土液化的角度考虑，合理的掘进工作面土压力应介于主动土压力和被动土压力之间：σa≤σ水平侧向力≤σp。
利用公式计算地下水压力值，掘进过程中，随着刀盘不断向前推进，土仓内的压力处于原始土压力值附近，考虑水在土中流动时的阻力，掘进时地层中的水压力可以根据地层的渗透系数酌情考虑。由于地层中压力水头差的存在，地下水必然会不断向土仓内流动，直至将地层中压力水头差消除为止。在盾构掘进过程中，选取盾构刀盘前方的地层水压力值为当前的地下水压力值；在盾构停机过程中，选取盾尾后部的水压力值为当前的地下水压力值；盾构刀盘前方的地层水压力值的计算公式为σw刀盘前＝qγ水h水，其中q为根据土层渗透***确定的经验数值，砂土中q为0.5至1.0，粘性土中q为0.1至0.5，γ水为水的容量，n水为地下水距刀盘中心的高度；盾尾后部的水压力值的计算公式为σw盾尾后＝q砂浆γ水h′，其中q砂浆为根据砂浆的渗透系数和注浆的饱满程度确定的经验数值，q砂浆为0.5至1.0，γ水为水的容量，h′为注浆处与刀盘中心的高差；
根据计算得出的掘进工作面的土压力σ水平侧向力、地下水压力值和施工土压力调整值之和来设定土压力值，在盾构掘进过程中控制实际土压力值与设定土压力值之间的差值在±5％以内。σ初步设定＝σ水平侧向力+σ水平水压力+σ调整，式中：σ初步设定为初步确定的盾构土仓土压力，σ水平侧向力为水平侧向力，σ水平水压力为地层水压力，σ调整为修正施工土压力，根据公式计算穿越土压力的理论值，实际土压力设定值根据沉降数据分析进行微调，得出合理的施工土压力值，同时在推进过程中要保证实际土压力与设定值之间的差值控制在±5％内。
根据查勘资料设计施工过程中的施工技术措施包括推进速度和刀盘转速控制；将盾构的推进速度控制在20mm/min至30mm/min，在盾构掘进过程中以稳定的推进速度均衡匀速推进；将刀盘转速控制在0.9r/min至1.0r/min。在液化砂土地层中穿越建构筑物应做到：降低推进速度、严格控制盾构方向、姿态变化，减少纠偏，特别是杜绝大值纠偏，保证盾构平稳穿越。同时，应通过刀盘转速与推进速度的有效配合，确保刀盘正面有效支护正前方土体，避免支护面不足切口前方产生沉降，防止砂土发生液化。盾构推进速度控制在20mm/min～30mm/min，并根据监测数据适当调整。穿越区段施工时，尽量保持推进速度稳定，确保盾构均衡匀速穿越，以减少对周边土体的扰动，以免对结构产生不利影响。刀盘转速控制在0.9～1.0r/min。
施工技术措施还包括出土量控制，液化砂土中施工，出土量控制在理论值的98％至100％，严禁超挖。施工技术措施还包括盾构姿态控制，在穿越期间，因盾构进行平面或高程纠偏时会增加对土体的扰动，因此在穿越过程中，确保盾构在正面沉降良好的情况下，尽可能减少盾构纠偏量和纠偏次数，减少对液化砂土的扰动，防止土体发生液化。
根据查勘资料设计施工过程中的施工技术措施包括同步注浆控制措施。对于渗透系数大的液化砂土地层，同步注浆要求浆液能快速充填，保水性强，不离析，倾析率小，注入后不易被地下水稀释掉等性能，而且须保证后期强度。因此在液化砂土地层盾构施工，同步注浆材料须有事宜的凝胶时间，较小的析水率，较强的抗水分散性。
同步注浆控制措施中的注浆浆液为抗剪型砂浆，由砂、粉煤灰、膨润土，用水拌合成高稠度、高抗剪、惰性单液砂浆，在液化砂土中能够迅速阻水、快速填充，初期强度高、保水性强且不易离析，该同步注浆浆液配合比(重量比)见表2：
粉煤灰 砂 膨润土 水
260 240 40 140
表2：同步注浆浆液配比
同步注浆控制措施包括控制同步注浆量，在盾构掘进过程中，应采用注浆量与注浆压力双控的标准进行控制。注浆量和注浆压力根据监测数据进行动态调整。液化砂土地层中注浆率一般应为180％～200％。通过注浆量计算公式计算得出同步注浆量，以180％至200％的注浆率进行同步注浆。同步注浆量计算公式如下：
Q＝V·λ，V＝π(D2-d2)L/4，其中：V为充填体积，即盾构施工引起的空隙，λ为注浆率，D为盾构切削外径，d为预制管片外径，L为管片环宽。
所述同步注浆控制措施包括控制同步注浆压力，同步注浆压力的最佳值应在综合考虑地基条件、设备性能、浆液特性和土仓压力的基础上确定。下临界注浆压力Pma下必须维持上部土块的稳定，使之不下塌；上临界注浆压力Pup必须维持下部土块的稳定，使之不***。
利用公式计算注浆压力上临界值，
利用公式计算注浆压力下临界值，其中：Pup为注浆压力上临界值，Pma为注浆压力下临界值，γ为土体容重，h为注浆孔埋深，c为土体粘聚力；
根据所述注浆压力上临界值和所述注浆压力下临界值计算得出设定的注浆压力，在施工中控制实际注浆压力趋于设定的注浆压力；
通过如下公式计算设定的注浆压力，其中：n为安全系数，P为设定的注浆压力。实际上，施工中注浆压力与理论公式计算值相差不大，注浆压力大约在0.3MPa至0.4MPa，此条件下注浆对周围土层只是充填而不是劈裂，能够防止土体液化，使注浆达到理想效果。
施工技术措施还包括盾构机的盾尾密封控制，在液化砂土地层中盾构穿越建构筑物施工过程中采用进口康达特密封油脂，通过密封油脂的压入量和压力来控制盾尾密封效果，并实时观察盾尾有无漏浆现象，一旦出现对漏浆区域增加油脂压入量进行封堵；此外盾构机内配备泡沫条作为盾尾漏浆应急物资。
执行步骤S14，盾构推进施工中，针对盾尾后的管节进行微扰动注浆，针对脱离盾尾后距盾尾8环至10环的管节进行微扰动注浆，控制注浆压力小于等于0.3MPa。进行微扰动注浆时，采用单液浆微扰动注浆方式，对注浆的管节通过1至2个注浆孔进行注浆，且注浆的管节之间的间隔为4环管节。为减少建构筑物沉降，进一步充填盾构施工造成的地层损失，在盾构机后方实施壁后微扰动注浆。根据监测资料，在管片脱出盾尾8～10环后进行微扰动注浆。采用单液浆微扰动注浆方式，满足多点、少量、多次、均匀的原则，隧道纵向注浆顺序采取隔环跳打的方式，每环一次施工1～2孔，每两个施工环间隔4环，注浆压力过大将对区域土体产生较大扰动，因此打管注浆过程中应加强对注浆压力的控制，注浆压力应不大于0.3MPa。浆液通过管片的注浆孔注入地层，并在施工时采取推进和注浆联动的方式，注浆未达到要求，盾构暂停推进，以防止土体继续变形。微扰动注浆浆液选用水泥砂浆，配比(重量比)见表3：
水泥 粉煤灰 水 塌落度(cm)
1 3 适量 9至10
表3：水泥砂浆配比
施工技术措施还包括土体改良控制，在液化砂土中掘进渣土改良需要解决以下问题：
(1)提高土仓内渣土的抗渗透能力，避免刀盘正面土体因排水固结而造成较大的地表沉降或坍塌事故发生。
(2)降低土仓内渣土以及刀盘正面土体的内摩擦角，减少渣土对刀盘刀具的磨损，降低刀盘扭矩。
(3)提高土仓内渣土的可塑性，防止渣土粘附在刀盘上结成泥饼。
(4)由于砂层密水性差，掘进停机后，土仓内砂土易离析、沉淀、密实，使刀盘再次启动时扭矩大，启动困难，对盾构机设备损害大。
(5)采用土压平衡模式掘进时会因渣土密水性差而产生喷涌现象。
(6)渣土和易性差，螺旋机出渣不畅，导致掘进速度慢，掘进参数不易控制。
本发明采用了钠基膨润土浆液和泡沫剂作为渣土改良剂，渣土改良效果较好。推进过程中往土仓和正面土体注入膨润土浆液改良渣土。由于膨润土的注入有效地保证了土仓的压力，让砂层过剩孔隙水压力释放的同时增加砂层的密实度，减少液化情况的发生；注入膨润土后盾体周围全部是被改良后的渣土，减小了盾尾注浆压力，可以有效地减少回填地层损失，减小地表沉降。
在液化砂土中掘进，若只使用膨润土做渣土改良剂，刀盘扭矩会很大，推进困难；只使用泡沫剂渣土改良，会使土仓内水土比变大，加大喷涌风险，改良效果也并不理想，且会对土仓内的土压造成波动影响，加大土体液化的可能性。因此在液化砂土地层中掘进，需配合使用膨润土浆液与泡沫剂，以膨润土浆液改良为主、泡沫剂改良为辅的有序结合，防止砂土的液化。
经过大量试验和施工生产中的实际应用，总结出了不同水土比浆液的一些基本性能：
(1)水土比为9∶1的膨润土浆液变成膏状，不具备泵送性；
(2)水土比为12∶1的膨润土浆液较粘稠，粘度130s，泵送性较差；
(3)水土比为14∶1的膨润土浆液较稀，粘度35s，泵送性较好。
在试推进阶段实施泡沫剂的比选工作，同时通过试验确定泡沫剂的泡沫膨胀率、泡沫浓度以及泡沫注入率，所用泡沫溶液的组成：泡沫添加剂5％，水95％。泡沫组成：100％压缩空气和10％泡沫溶液混合而成。
渣土改良以膨润土浆液为主，泡沫剂为辅。以掘进速度和出渣稠度为主要依据，适时调节膨润土掺入量和膨润土浆液注入量；以刀盘扭矩和螺旋机出渣情况为依据，适时调整泡沫剂掺量和注入量。
执行步骤S15，施工完成后，预测施工隧道的扰动工况并制定相应的控制措施。
室内试验结果表明，土体的孔隙水压力是衡量施工扰动程度的重要指标，而孔隙水压力的消散与时间相关。在正常情况下，隧道长期沉降在总沉降量中占的比例在30.0％～90.0％之间变化。因此，必须对工后的变形发展进行预测并制定相应的技术措施用于控制长期变形的影响，以保证建构筑物的安全。
长期沉降控制应针对产生原因采取相应的措施，并在必要的时候对保护的建构筑物进行加固。进行工后的施工扰动长期预测并制定相应的控制措施是微扰动施工技术的延伸，是验证施工效果的手段。
本发明适用于液化砂土地层盾构近距离穿越建筑物的施工方法的有益效果为：
液化砂土地层中近距离穿越建构筑物具有针对性和有效性；
能够防止液化砂土在盾构推进过程中受扰动而发生液化；
运用微扰动施工控制施工技术能够有效控制沉降，保证穿越施工和建构筑物安全。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种适用于液化砂土地层盾构近距离穿越建筑物的施工方法，其特征在于，包括：
在施工前，对施工范围的地质和环境进行查勘，获得查勘资料；
根据查勘资料设计施工过程中的施工技术措施；
在盾构穿越建筑物时提高监测频率，根据所监测到的监测数据来动态调整所述施工技术措施中的施工参数；
在盾构的推进施工中，针对脱离盾尾后距盾尾8环至10环的管节进行微扰动注浆，所述微扰动注浆中的浆液采用水泥、粉煤灰、以及水混合而成，所述微扰动注浆中的浆液的塌落度控制在9cm至11cm，控制注浆压力小于等于0.3MPa；以及
施工完成后，预测施工隧道的扰动工况并制定相应的控制措施。
2.如权利要求1所述的适用于液化砂土地层盾构近距离穿越建筑物的施工方法，其特征在于，根据查勘资料设计施工过程中的施工技术措施包括进行盾构选型，以使其适应所述施工范围的地质和环境；
所选择的盾构机的参数包括：
盾构机上刀盘的开口率为40％至50％；
盾构机上刀盘驱动的转速为0.95rpm至2.0rpm，额定扭矩大于等于5500kN·m，脱困扭矩大于等于6600kN·m；
盾构机上推进***的最大总推力大于等于40000kN；
盾构机上同步注浆的注浆管路数量大于等于4根；
盾构机上改良***的注入孔数量为刀盘上设置5个；
盾构机上刀盘驱动功率大于等于900kw，总功率大于等于1500kw。
3.如权利要求1所述的适用于液化砂土地层盾构近距离穿越建筑物的施工方法，其特征在于，根据查勘资料设计施工过程中的施工技术措施包括土压力值设定：
利用公式计算出主动土压力值和被动土压力值，所述主动土压力值的计算公式为
所述被动土压力值的计算公式为其中：σa为主动土压力值，σp为被动土压力值，γ为土的重度，z为地表至隧道中心深度，为土的内摩擦角，c为土的粘聚力；
在所述主动土压力值和所述被动土压力值之间选择掘进工作面的土压力σ水平侧向力；
利用公式计算地下水压力值，在盾构掘进过程中，选取盾构刀盘前方的地层水压力值为当前的地下水压力值；在盾构停机过程中，选取盾尾后部的水压力值为当前的地下水压力值；
所述盾构刀盘前方的地层水压力值的计算公式为σw刀盘前＝qγ水h水，其中q为根据土层渗透***确定的经验数值，砂土中q为0.5至1.0，粘性土中q为0.1至0.5，γ水为水的容量，h水为地下水距刀盘中心的高度；
所述盾尾后部的水压力值的计算公式为σw盾尾后＝q砂浆γ水h，其中q砂浆为根据砂浆的渗透系数和注浆的饱满程度确定的经验数值，q砂浆为0.5至1.0，γ水为水的容量，h为注浆处与刀盘中心的高差；
根据计算得出的掘进工作面的土压力σ水平侧向力、地下水压力值和施工土压力调整值之和来设定土压力值，在盾构掘进过程中控制实际土压力值与设定土压力值之间的差值在±5％以内。
4.如权利要求1所述的适用于液化砂土地层盾构近距离穿越建筑物的施工方法，其特征在于，根据查勘资料设计施工过程中的施工技术措施包括推进速度和刀盘转速控制；
将盾构的推进速度控制在20mm/min至30mm/min，在盾构掘进过程中以稳定的推进速度均衡匀速推进；
将刀盘转速控制在0.9r/min至1.0r/min。
5.如权利要求1所述的适用于液化砂土地层盾构近距离穿越建筑物的施工方法，其特征在于，根据查勘资料设计施工过程中的施工技术措施包括同步注浆控制措施，所述同步注浆控制措施中的注浆浆液包括砂、粉煤灰、膨润土、以及水，以240∶260∶40∶140的配比搅拌而成。
6.如权利要求5所述的适用于液化砂土地层盾构近距离穿越建筑物的施工方法，其特征在于，所述同步注浆控制措施包括控制同步注浆量，通过注浆量计算公式计算得出同步注浆量，以180％至200％的注浆率进行同步注浆；
所述注浆量计算公式为Q＝V·λ，V＝π(D2-d2)L/4，其中：V为充填体积，即盾构施工引起的空隙，λ为注浆率，D为盾构切削外径，d为预制管片外径，L为管片环宽。
7.如权利要求5所述的适用于液化砂土地层盾构近距离穿越建筑物的施工方法，其特征在于，所述同步注浆控制措施包括控制同步注浆压力，
利用公式计算注浆压力上临界值，
利用公式计算注浆压力下临界值，其中：Pup为注浆压力上临界值，Pma为注浆压力下临界值，γ为土体容重，h为注浆孔埋深，c为土体粘聚力；
根据所述注浆压力上临界值和所述注浆压力下临界值计算得出设定的注浆压力，在施工中控制实际注浆压力趋于设定的注浆压力；
通过如下公式计算设定的注浆压力，其中：n为安全系数，P为设定的注浆压力。
8.如权利要求1所述的适用于液化砂土地层盾构近距离穿越建筑物的施工方法，其特征在于，进行微扰动注浆时，采用单液浆微扰动注浆方式，对注浆的管节通过1至2个注浆孔进行注浆，且注浆的管节之间的间隔为4环管节。
9.如权利要求1所述的适用于液化砂土地层盾构近距离穿越建筑物的施工方法，其特征在于，在盾构掘进中，向盾构的正面和土仓内注入膨润土浆液进行土体改良，所述膨润土浆液的水土比为14∶1；同时加入泡沫进行土体改良，所述泡沫由100％压缩空气和10％的泡沫溶液混合而成，所述泡沫溶液包括5％的泡沫添加剂和95％的水。
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