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盾构区间近接建筑物施工的沉降监测分析

( 中铁十七局集团第六工程有限公司)
  
    长沙大河西先导区雷梅片区地下配套交通一期工程土建施工 2 标的主要工程内容为两站两区,即: 文化艺术中心站、梅溪湖东站,文化艺术中心站~梅溪湖东站 ~望城坡站区间。梅溪湖东站~望城坡站区间( 以下简称望梅区间) 右线起终点里程为 YDⅡK12+127.2 ~ YDⅡK12+932.666,区间长805.466 m; 左线起终点里程为 ZDⅡK12+127.200 ~ ZDⅡK12+932.666,区间长 827.673 m( 长链 22.207 m) 。隧道内径 5400 mm,衬砌厚度 300 mm。区间采用盾构法施工,采用两台盾构机由望城坡站西端始发,掘进至梅溪湖东站过站。望梅区间先后穿越了箭弓山小区、长沙市特殊教育学校,并近距离通过锦新苑和广厦新苑。 望梅区间场区内的地层主要为: 杂填土、素填土、第四系全新统冲积层粉质黏土、第四系上更新统冲积层粉质黏土、圆砾、第四系残积层粉质黏土及元古界板溪群板岩类基岩。区间隧道穿越的地层为粉质黏土、强风化板岩、中风化板岩、微风化板岩,底岩层稳定。本文通过对望梅区间盾构下穿及近接 12栋建筑物的沉降监测结果分析,判定房屋是否处于危险状态。
1 房屋与隧道的相对位置关系
     图 1 为重点监测的 12 栋房屋的沉降测点布置示意图,在这 12 栋房屋中,盾构穿越房屋 8 ~ 11 号楼的正下方,其余建筑物距区间隧道的最小距离分别为 2.33 ~ 12 m 不等,其中,房屋 4 号楼与区间隧道之间的最小水平净距为 2.33 m。图2 为房屋 7 号楼、8 号楼与区间隧道之间的位置关系。图3 为房屋 9 号楼与区间隧道之间的位置关系。
2 盾构穿越房屋时的沉降监测
2.1 控制基准
    隧道施工引起的地表沉降和隆起应控制在环境允许的范围以内,一般为+10~ -30 mm,对于房屋,应更加严格,选取为+8~ -24 mm,并且单次变化量不应超过 5 mm/d。目前,我国建筑物安全状态评判标准是按照建筑物基础沉降( 局部倾斜) 和整体倾斜进行评判,在 GB 50007-2002《建筑地基基础设计规范》中对于房屋整体倾斜的允许值为: Hg ≤24m 时为0.003; 当 24m< Hg ≤60m 时为 0.004。其中 Hg 为自室外起算的建筑物高度,倾斜为基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值。
 
 
 


2.2 监测结果
    2012 年 9 月 18 日至 2013 年 2 月 1 日期间,对 12 栋房屋进行了沉降观测。图 4 为 12 栋房屋的沉降监测结果。图中负值表示沉降,正值表示隆起。
 
2.3 结果分析
    由以上监测结果可知:( 1) 房屋 1 号楼、2 号楼、3 号楼、5 号楼、6 号楼、9 号楼、10 号楼、11 号楼、12 号楼未出现较大沉降,变化值均在+2 ~ - 5 mm 以内; 房屋 4 号楼、7 号楼、8 号楼出现较大沉降,房屋 4的最大沉降点为 FW-04#-04,沉降值为-9.60 mm,房屋 7 号楼的最大沉降点为 FW-07#-02,沉降值为-13.03 mm,房屋 8号楼的最大沉降点为 FW-08#-05,沉降值为-22.50 mm。
    ( 2) 由房屋 4 号楼、7 号楼、8 号楼的沉降监测可知,在盾构掘进过程中,右线隧道开挖引起的建筑物沉降量占最终沉降量的主要部分,因此在施工中应加强对先开挖隧道周边的监控,确保地面建筑物的安全。
2.4 校核
2.4.1 整体倾斜对房屋
    4 号楼进行最大整体沉降校核,FW - 4- 03( -3.79 mm) 与 FW-4-4( -9.60 mm) 之间沉降差值最大,倾斜大小为 0.000 6<0.003,满足规范要求。对房屋 7 号楼进行最大整体沉降校核,FW -7- 01( -2.06 mm) 与 FW-7# -2( -13.03 mm) 之间沉降差值最大,倾斜大小为 0.001<0.003,满足规范要求。对房屋 8 号楼进行最大整体沉降校核,FW - 8#- 05( -22.50 mm) 与 FW-8#-07( -1.86 mm) 之间沉降差值最大,倾斜大小为 0.000 9<0.003,满足规范要求。2.4.2 沉降速率就沉降速率而言,FW- 4#- 4 的最大沉降速率为- 2.81mm/d ; FW-7#-2 的最大沉降速率为-4.46 mm/d; FW-8#-05 的最大沉降速率为-8.10 mm/d。
2.4.3 校核结论
    房屋 4 号楼、7 号楼的单次沉降绝对值均小于 5 mm/d,满足控制基准,但房屋 8 号楼的单次最大沉降为-8.10 mm/d,应及时采取措施。
3 工程措施
    为了使地铁隧道施工引起的建筑物沉降和倾斜控制在预先设定的控制基准内,采取了工程措施如下:
 
 
 
图 4 房屋沉降监测结果:
    ( 1) 盾构施工前先核查建筑物基底的实际标高和基础形式。
    ( 2) 在盾构穿越工程中,严格控制土仓压力及与之相关的施工参数( 推进速度、出土量等) 。在推进过程中,须特别注意调整推进速度与出土量,使土仓压力控制在较小的范围内波动,以减小对土体的扰动,控制沉降。
    ( 3) 盾构掘进时的建筑物保护,同步注浆是关键。要严格控制注浆压力、同步注浆量及注浆质量。
    ( 4) 加强监测。监测是施工效果的直接反应,是施工安全的保障。施工时加强对建筑物和地表的沉降监测,根据监测结果调整施工、设计参数。根据监测资料及时进行二次压浆,控制好建筑物的后期沉降和不均匀沉降,特别是不均匀沉降的控制是保护建筑物的关键。
   (5)制定应急预案。在施工过程中不可预见的情况也有可能发生,为此,在工程施工中要做好施工应急预案。须根据工程施工现场和周围环境等具体情况,制定针对地表建筑物的应急保护工作。通过监测结果的分析,这些措施在盾构下穿建筑物的推进过程中保证建筑物安全是可行的。
 
4 结论
( 1) 房屋 1 号楼、2 号楼、3 号楼、5 号楼、6 号楼、9 号楼、10 号楼、11 号楼、12 号楼变化值均在+2 ~ -5 mm 以内; 房屋4 号楼、7 号楼、8 号楼出现较大沉降,房屋 4 号楼的最大沉降点为 FW-#04-04,沉降值为-9.60 mm,房屋 7 号楼的最大沉降点为 FW-#07-02,沉降值为-13.03 mm,房屋 8 号楼的最大沉降点为 FW-#08-05,沉降值为-22.50 mm。房屋 4 号楼出现较大变化是由于距隧道最小水平净距为 2.33 m,土体受扰动大引起的沉降。房屋 7 号楼、房屋 8号楼出现较大沉降的原因是由于盾构隧道在这一区段地质情况为软弱不均,且房屋 8 号楼在隧道的正上方,基础与隧道的最小垂直距离为 2.72 m。沉降值和倾斜均未超过控制基准,房屋 8 号楼的最大单次沉降为-8.10 mm,大于控制基准,应采取措施。
( 2) 由房屋 4 号楼、7 号楼、8 号楼的沉降监测可知,在盾构掘进过程中,右线隧道开挖引起的建筑物沉降量占最终沉降量的主要部分,因此在施工中应加强对先开挖隧道周边的监控,确保地面建筑物的安全。
( 3) 通过监控量测结果可知,盾构施工过程中采取的措施对于控制建筑物沉降是可行的。
    综合考虑到现场实际施工环境,南北桥采取不同的施工顺序进行架设,其中南桥从长江路依次往黄河路通向顺序吊装( 从6方向吊装) ,北桥从两端往中间吊装,段内均按照从既有昆仑桥侧往外侧进行吊装,跨中合龙( 图 8) 。
    随着我国城市化的加快,大跨度下承式小半径曲线连续钢桁梁因其广泛的适用性得到越来越多的应用。公路双层桥面小半径曲线全焊结构矮型变截面连续钢桁梁集中了目前钢桁梁桥梁中全焊结构、双桥面、小半径曲线、矮型变截面、连续钢桁梁所有的特点和难点。结合实际工程,就该桁架梁的制作与安装进行了论述,得出了如下结论:
    ( 1) 开发适合小半径曲线矮型变桁高双层桥面全焊连续钢桁梁的自动化智能化排料排版技术软件,形成适合小半径曲线钢桁梁桥自动化智能化排版数控下料技术体系。
    ( 2) 通过反变形胎架与模块化虚拟预拼技术相结合的优化运用,可以提高构件的加工精度和误差协调控制水平。
    ( 3) 基于城市狭窄空间,利用多跨连续钢桁梁同向顺序安装工艺技术,为桥梁结构线形控制提供技术保障。

文章来源:中国知网

 
 
 
 
 
 
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