隧道施工下穿建筑物注浆抬升机制及预测研究

隧道施工下穿建筑物注浆抬升机制及预测研究【摘要】现在各个城市开始修建隧道和地铁，那么该认识到在城市里的隧道和地下工程的安全性，本文着重探讨了这方面的理论。

为以后相似的工程提供一定的借鉴和参考。

建筑物有沉降恢复的特点，分析了这个特点后用于研究注浆抬升机制，然后提出四个阶段作为模式，这是个阶段分别是层冲填密实、止浆围护形成、抬升力形成以及建筑物结构抬升。

根据这是个阶段作为的模式，再结合建筑物稳定抬升的特性，采用一定的数值模拟方法对某市成功建成的隧道工程的注浆抬升进行分析，得出一系列的结论。

用于以后类似工程的借鉴和参考。

【关键词】隧道工程；隧道施工；建筑物；注浆抬升；机制；抬升预测
中图分类号：u45 文献标识码：a 文章编号：
【引言】城市的隧道工程或者地下工程，有时需要穿越地表的建筑物，在隧道里的工程需要高科技技术的支持和严格的技术要求，不使地表建筑物过度沉降和变形。

出现上述情况，则是在施工过程中出现控制不力或者施工条件变化等不正常现象，或是会严重威胁到建筑物的安全。

如果建筑物的沉降过大或者变形太厉害，那么就要尽快采取一系列的措施来控制建筑物，以防止它的进一步破坏，保证建筑物的结构安全[1]。

如何解决建筑物的沉降，就需要通过注浆机的注浆来实现，注浆机壳用在施工的各个阶段，施工前
中后，根据实际情况需要来选择。

1.建筑物沉降过程恢复特点
第一建筑物本身结构是规范的，整体并且独立着，如果在施工过程中对其进行了破坏，比如说不均匀沉降，很容易导致建筑物的倾斜或者开裂，降低建筑物的安全性；第二是建筑物本身是由地基和上层建筑两部分组成，上下两层之间有着复杂的动态作用关系，建筑物在沉降恢复过程中隐藏着很大的风险性和复杂性；第三是注浆抬升机对建筑物虽然有一定的恢复作用，但恢复后的状态是不可能达到恢复前的效果的，必然有一定的差别，即对建筑物产生了一定的破坏，如裂缝、扭曲等等。

这是不可避免的，只有减小建筑物恢复前后的差别是评判注浆机注浆效果的优良；第四是评判恢复的好坏还有一个标准即是恢复后的沉降量是否满足阶段控制要求和建筑物是否能正常使用；第五是注浆的抬升力是在恢复过程中关注的重点，这与两个方面有关联，第一是注浆的方式，第二是建筑物的形态。

2.注浆抬升机制
在隧道施工工程里，恢复建筑物的沉降最主要的方式就是用注浆抬升机。

注浆的方式要根据不同的情况采取相对应的变化。

如黏性土地层为例，浆水进入土地层后浆水与土地层不断相互运动，从而实现对建筑物的抬升，这运动可以分为四个阶段，首先是对土地底层进行填充和密实，第二是浆水凝固，第三是通过了压密和劈裂
这两种力使土地开始向上抬升，第四是地表建筑物开始向上抬升，即终于在恢复过程中[2]。

第一步是基础，第二步是条件，第三步是关键，第四步是重点，也决定了最后的效果。

3.建筑物注浆抬升预测与现场试验
注浆抬升的预测具有很大的不稳定性，唐伟等人为了更加丰富相关的研究成果，拓宽研究思路，对这些相关的研究进行了数值分析的方法。

下文采用数值实例计算方法和实验同步进行，根据实例对建筑物的注浆抬升进行预测和对影响其效果的因素进行分析研究。

本文重点分析止浆围护强度和抬升力与抬升量之间的对应关系。

第一，以某市某大道工程的两栋建筑物为例，分别实验他们与隧道位置的关系。

在计算的时候可以用非线性的有限元软件，这种软件专门用于计算复杂的结构力学，能够很好的计算出巨大错综复杂的问题和模拟出高难度的非线性问题。

根据莫斯的理论，当模型的长为一百三十米，宽为七十米，高为六十米时，楼房就为三层砖头混和四层框架组合而成的连体结构，长八十米，宽十点零三米，隧道就应埋深十点零四米，挖开的顺序是中间开挖到左右两边开挖最后到左中右贯通。

吧注浆机的注浆抬升设置在建筑物下面的三米处，零点八的深处，再沿着建筑物的楼房纵向长度在四十二米的正方形范围内，采用向各个面施加膨胀力的方法模拟抬升[3]。

并且均匀的一次性的竖直向上施加力，记录下这个正方形区域内部侧面临近地面的结构上数据，进行分析。

根据这些分析可以得出注浆机
能对建筑物沉降产生作用，如果运用合理的话，其作用还是相当巨大的，单位量能抬升二点一毫米至三点七毫米，注浆机抬升是有效的，这结果与现场试验的结果很吻合。

这抬升的结果不仅仅局限与模型的实验，在实际操作过程中也是发挥了很大的效用的，建筑物与地表的沉降得到很大的恢复，整体的建筑物明显得到抬升，沉降的程度和沉降的范围都有减小。

通过数据分析可以得出不同地点的抬升效果和影响是不同的，抬升力、围护度和抬升量三者之间有很密切的关系，这三者是一个正比例关系，抬升力大，围护刚度就大，从而引起的抬升量也就越大，但也不会成绝对的数量比例关系。

举例证明，但抬升力为一m帕时，一次的最大的抬升量可以达到十二点八一毫米，当条件不变，抬升力为四百帕时，代为最大的抬升量为十二点零四毫米，这两次的值都比零点五帕时的抬升力大，因为这时的抬升量才四点八八毫米。

于此也可以看出，但围护刚度加大四倍后，抬升量反而达不到抬升力增大一倍的效果。

这就表明，在一定的范围内不是越增加围护刚度，其抬升量就越显著，如果不根据实际情况操作，不仅增加工程的资金开销，而且还达不到效果，这种方法既不合理也不经济。

4.结束语
注浆抬升在保证建筑物的安全、恢复地下工程给建筑物带来的沉降后，以恢复建筑物的过程中是比较有效可行的办法。

在现阶段是普遍适用的，其中为了保证抬升效果，要多加分析建筑物的实际
情况，设计好抬升方案和抬升力的选择。

在注浆抬升的过程当中要严格按阶段进行，首先是对土地底层进行填充和密实，第二是浆水凝固，第三是通过了压密和劈裂这两种力使土地开始向上抬升，第四是地表建筑物开始向上抬升，即终于在恢复过程中。

第一步是基础，第二步是条件，第三步是关键，第四步是重点，也决定了最后的效果。

在注浆抬升过程中，要保证基底的密实和稳固，地基四周的围护结构坚固完整，还要对建筑物进行多次反复且多点的抬升，则是对建筑物稳定抬升的条件。

参考文献：
[1]蔡军，隧道穿越建筑物过程中注浆抬升技术研究[j]，北京：北京交通大学，2010（3），56-60
[2]张成平，张顶立，吴介普等，暗挖地铁车站下穿既有地铁隧道施工控制[j]，中国铁道科学，2009（5），25-28
[3]王占生，张顶立，浅埋暗挖隧道近距下穿既有地铁的关键技术[j]，岩石力学与工程学报，2007（26），35-40。