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盾构隧道施工会破坏隧道周围地层原有的平衡状态,造成隧道周围土体损失导致地表产生沉降。当建筑物与盾构隧道距离较近时,建筑物地基也会因下部及周围土体的沉降而沉降,导致建筑物上部结构倾斜甚至开裂等问题,这已成为盾构掘进过程中急需解决的核心问题之一。本文针对太原地区汾河漫滩地层这一特殊地质条件下,盾构隧道施工邻近浅基础建筑物这一施工工况,通过理论分析、现场监测和数值模拟,研究了盾构隧道施工时邻近建筑物及其周围土体的沉降规律和不同加固预处理措施在该工况下的具体表现。主要的研究工作及成果如下:
(1)在盾构施工过程中,建筑物各监测点的沉降主要发生在掌子面到达建筑物前20m后的30环?60环之间,在盾构掌子面刚到达建筑物下方时建筑物沉降不明显,说明了建筑物的存在对周围地层沉降的约束性,建筑物沉降表现为整体性。
(2)在盾构施工过程中,地表建筑物的存在与否对于最终沉降影响较小,相同位置处沉降变化不足1mm。但发现当建筑物存在时施工10环建筑物前部开始沉降,相同位置无建筑物施工5环沉降就开始发生了,验证了建筑物的存在会约束周围地层,与现场监测数据相符合。
(3)随着浅基础建筑物基础厚度和长高比的增加,建筑物前部最终沉降减小,建筑物中、后部沉降变化不明显,建筑物各部位产生沉降的时机基本保持不变,说明建筑物对周围地层约束性变化不明显,沉降整体性增强;随着注浆压力、掌子面推力、盾构隧道埋深、建筑物与盾构隧道间距的变化,建筑物沉降变化且各部位变化效果基本相同,对沉降规律影响小。
(4)复合锚杆桩加固能减小建筑物沉降,对建筑物纵向、横向沉降差的减小效果一般,间距为1.5倍桩径时加固效果较好且经济。建筑物周围和下部加固能有效降低建筑物沉降,减小建筑物横向、纵向沉降差,但随厚度增加沉降减小效果降低,周围注浆层起主要作用。盾构隧道环向注浆加固在降低建筑物沉降的同时也减少了建筑物纵向、横向沉降差,随着注浆加固环厚度的提升,加固效果的提升也降低。
(1)在盾构施工过程中,建筑物各监测点的沉降主要发生在掌子面到达建筑物前20m后的30环?60环之间,在盾构掌子面刚到达建筑物下方时建筑物沉降不明显,说明了建筑物的存在对周围地层沉降的约束性,建筑物沉降表现为整体性。
(2)在盾构施工过程中,地表建筑物的存在与否对于最终沉降影响较小,相同位置处沉降变化不足1mm。但发现当建筑物存在时施工10环建筑物前部开始沉降,相同位置无建筑物施工5环沉降就开始发生了,验证了建筑物的存在会约束周围地层,与现场监测数据相符合。
(3)随着浅基础建筑物基础厚度和长高比的增加,建筑物前部最终沉降减小,建筑物中、后部沉降变化不明显,建筑物各部位产生沉降的时机基本保持不变,说明建筑物对周围地层约束性变化不明显,沉降整体性增强;随着注浆压力、掌子面推力、盾构隧道埋深、建筑物与盾构隧道间距的变化,建筑物沉降变化且各部位变化效果基本相同,对沉降规律影响小。
(4)复合锚杆桩加固能减小建筑物沉降,对建筑物纵向、横向沉降差的减小效果一般,间距为1.5倍桩径时加固效果较好且经济。建筑物周围和下部加固能有效降低建筑物沉降,减小建筑物横向、纵向沉降差,但随厚度增加沉降减小效果降低,周围注浆层起主要作用。盾构隧道环向注浆加固在降低建筑物沉降的同时也减少了建筑物纵向、横向沉降差,随着注浆加固环厚度的提升,加固效果的提升也降低。