一种既有隧道上方建筑物沉降抬升方法

技术领域

本申请涉及建筑施工的技术领域，尤其是涉及一种既有隧道上方建筑物沉降抬升方法。

背景技术

轨道交通建设随着中国城市化进程的加快也在快速发展，由于城市轨道交通多处于城市密集区，沿线建筑物众多，地下管线分布复杂，越来越多的城市隧道不可避免地穿越既有建筑物。

由于隧道施工时会造成土层扰动，加上既有隧道的运行振动、雨水的侵蚀等，很容易造成建筑物的沉降。即使现有的轨道施工后期会对隧道和建筑物之间的土层进行固结，但是固结方法多为从地表直接注浆加固，长时间后建筑物仍然会发生沉降，对既有隧道上方建筑物的沉降修复不可避免。

还有在建筑物底部采用千斤顶的方式调节沉降房屋的方法，虽然能够抬升沉降后的建筑物，但是施工方法复杂、对整个建筑物的破坏较大，加上隧道的长期运行振动，还会导致建筑物的沉降。

发明内容

为了修复既有隧道上方建筑物容易发生沉降的问题，本申请提供一种既有隧道上方建筑物沉降抬升方法。

本申请提供一种既有隧道上方建筑物沉降抬升方法，采用如下的技术方案：

一种既有隧道上方建筑物沉降抬升方法，包括以下施工步骤：

S1、施作支撑结构，于所述隧道的两侧外注浆形成帷幕墙，所述帷幕墙的上方注浆形成有水平支撑平台，所述水平支撑平台的两侧搭设于所述隧道两侧的帷幕墙上形成支撑结构；

S2、浅层加固，于所述建筑物的基础底板下注浆形成浅层加固层；

S3、注浆抬升，于所述水平支撑平台和所述浅层加固层之间注浆，使所述建筑物抬升至预定高度后停止注浆并形成抬升层。

通过采用上述技术方案，先通过注浆形成帷幕墙和搭设于帷幕墙上的水平支撑平台，以形成一个“凳子”式的支撑结构，然后在建筑物的基础底板下方注浆形成一个浅层加固层，最后在支撑结构与浅层加固层之间根据建筑物的实际下沉情况对建筑物地基进行注浆纠偏，使建筑物抬升到预定的水平高度。凳子式支撑结构能够使上部结构所产生的大部分压力沿着所设凳子式结构的“凳子腿”，即，沿着帷幕墙传到隧道底端，支撑结构既可以保护既有隧道在日常情况下不受上方建筑物的挤压，减少沉降的情况发生，又可作建筑物注浆抬升时的持力层，不仅能够使既有隧道上方建筑物沉降的抬升结构更加稳定，还能提高抬升过程的稳定性；另外，浅层加固层能够提高地基土层的密实度和刚度，在注浆抬升时对建筑物的基础底板具有保护作用。抬升结构简单，施工也方便快捷。

可选的，所述帷幕墙包括设置于所述隧道两侧的内帷幕和分别设置于两所述内帷幕背离所述隧道一侧的外帷幕。

通过采用上述技术方案，在内帷幕外再设置外帷幕，能够增大帷幕墙所受的剪切力，进一步提高对既有隧道侧向的保护作用，还能增大对水平支撑平台的支撑强度，使整个支撑结构更加稳定，使上部结构的压力更多地沿着帷幕墙传到隧道底端，进而增大注浆抬升过程对隧道整体周侧的保护效果，以及使抬升层的形成过程和成形后的结构都更加稳定，避免建筑物的沉降。

可选的，所述内帷幕和所述外帷幕间隔设置，且所述内帷幕的宽度大于所述外帷幕的宽度。

通过采用上述技术方案，外帷幕与内帷幕间隔设置且宽度比内帷幕小，在提高对隧道保护效果的同时，还能节省材料，降低施工时间和成本。

可选的，所述帷幕墙的底标高位于所述隧道的底标高下方。

通过采用上述技术方案，帷幕墙的底标高低于隧道，能够将上部结构的压力尽量往地层深处导向，以减少力从隧道底部传导的可能性，进一步保护了隧道。

可选的，在所述步骤S1中施工所述帷幕墙时包括：

S1.1、钻孔注浆，钻杆钻至所述隧道底标高以下，进行填充注浆，注入的浆液填充钻杆四周土体并凝固；

S1.2、回退钻杆，向上回退钻杆，回退长度为L后停止回退，L的长度小于隧道底标高的高度，继续进行填充注浆，注浆达到一定注浆压力或浆液的注入率达到设计要求后，停止注浆；

S1.3、下钻压力注浆，钻杆再次向下钻进，前进的长度d小于回退的长度L，然后停止钻进，进行压力注浆，浆液与周围土体进行均匀混合，并凝固形成具有一定强度的短圆柱体，短圆柱体水平截面的中心与钻杆的中心重合；

S1.4、重复所述回退钻杆和所述下钻压力注浆步骤，直至注浆至所述帷幕墙指定标高，所述帷幕墙指定标高位于所述隧道上方。

通过采用上述技术方案，先将钻杆插入帷幕墙指定底标高的位置，再开始采用反复回退前进的方式注浆形成多段短圆柱体，多个短圆柱体依次拼接形成一个复合的桩基，依次注浆所有桩基以形成支撑强度较大的帷幕墙；上述方法施工的帷幕墙能够更好的承受水平支撑平台，并提高对上部结构压力的传导效果。

可选的，在所述步骤S1中施工所述水平支撑平台时包括：在地面向下钻孔至所述帷幕墙的顶标高处形成第一注浆孔；所述第一注浆孔设置有多个并阵列于所述建筑物的基础底板下方，向所述第一注浆孔内注入浆液，相邻两所述第一注浆孔的浆液重合使注浆液布满整个区域，形成所述水平支撑平台。

通过采用上述技术方案，因水平支撑平台的高度较小，故可直接采用单次注浆成型的方式形成桩体，多个桩体依次部分重合以布满建筑物下方的平面区域，形成水平支撑平台，结构简单、施工方便。

可选的，相邻两所述第一注浆孔的间距为2-3m。

通过采用上述技术方案，相邻的两个注浆孔间距为2-3m,能够保证两个第一注浆孔之间的浆液重合，连接稳定。

可选的，所述浅层加固层的深度为所述建筑物的基础底板下方3-5m。

通过采用上述技术方案，浅层加固层设置为3-5米已能够提高地基土层的密实度和刚度，且厚度不会过大，从而便于后续的注浆抬升，对沉降的建筑物进行修正。

可选的，于所述建筑物的基础底板四周朝所述建筑物产生沉降位置的正下方倾斜向下钻孔形成第二注浆孔，向所述第二注浆孔内注入浆液形成所述抬升层，以使所述建筑物沉降部位抬升至预定高度。

通过采用上述技术方案，不直接于建筑物沉降位置的正上方钻孔注浆抬升，而是从建筑物的周侧倾斜注浆抬升，能够减少对建筑物内部底板以及沉降下方浅层加固层的损坏，使浅层加固层与地基始终连为整体，使抬升过程更加稳定和精确，不会再引起沉降。

可选的，当所述隧道偏离所述建筑物正下方时，所述帷幕墙沿着所述隧道与所述建筑物的偏离方向间隔设置有多个，以使所述水平支撑平台能够位于所述建筑物的正下方。

通过采用上述技术方案，当遇到隧道不在建筑物正下方的情况时，可沿着隧道和建筑物的连线方向设置多个帷幕墙，以支撑水平支撑平台至建筑物的正下方，能够均匀地将上部结构的压力传导至隧道下方，保证抬升纠偏过程的稳定性。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益效果：

1.帷幕墙和水平支撑平台形成“凳子”式的支撑结构，在支撑结构与浅层加固层之间根据建筑物的实际下沉情况对建筑物地基进行注浆纠偏，使建筑物抬升到预定的水平高度，凳子式支撑结构能够使上部结构所产生的大部分压力沿着帷幕墙传到隧道底端，既可以保护既有隧道在日常情况下不受上方建筑物的挤压，又可作建筑物注浆抬升时的持力层，不仅能够使抬升结构自身更加稳定，还能提高抬升过程的稳定性；

2.抬升结构简单，施工方便快捷，降低了施工成本；

3.采用反复回退前进的方式注浆形成支撑强度较大的帷幕墙，能够更好的承受水平支撑平台，并提高对上部结构压力的传导效果；

4.建筑物的周侧倾斜注浆抬升，能够减少对建筑物内部底板以及沉降下方浅层加固层的损坏，使浅层加固层与地基始终连为整体，使抬升过程更加稳定和精确，不会引起建筑物的沉降。

附图说明

图1是本申请实施例一中既有隧道上方建筑物沉降抬升结构的立面结构示意图；

图2是本申请实施例一中一种钻孔方式的示意图；

图3是本申请实施例一中另一种钻孔方式的示意图；

图4是本申请实施例一中既有隧道上方建筑物沉降抬升结构注浆抬升的示意图；

图5是本申请实施例二中既有隧道上方建筑物沉降抬升结构的立面结构示意图。

附图标记说明：1、支撑结构；11、帷幕墙；111、内帷幕；112、外帷幕；12、水平支撑平台；2、浅层加固层；3、抬升层；4、建筑物；5、隧道；6、第一注浆孔；7、第二注浆孔。

具体实施方式

以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。

实施例一：

参照图1，本申请实施例公开一种既有隧道上方建筑物沉降抬升方法，包括以下施工步骤：

S0、勘测地层：采用隧道勘测相关仪器、沉降检测相关仪器等勘测所处地区的地质条件、隧道5所在的深度和位置以及建筑物4沉降位置和深度；根据勘测结果以及采用现有的计算公式确定抬升方案——确定抬升的位置和高度；

S1、施作支撑结构：根据勘测结果所确定的隧道5位置，于隧道5的两侧外注浆形成帷幕墙11，帷幕墙11的长度可与隧道5的长度一致或超出隧道5前后5m以内，帷幕墙11的底标高低于隧道5的底标高，帷幕墙11的顶标高高于隧道5的顶标高；帷幕墙11的上方注浆形成有水平支撑平台12，水平支撑平台12的长度与帷幕墙11的长度一致，水平支撑平台12的高度为2-5m，水平支撑平台12的两侧搭设于隧道5两侧的帷幕墙11上形成支撑结构1，支撑结构1如“凳子”形状；

S2、浅层加固：于建筑物4的基础底板下注浆形成浅层加固层2，以提高地基土层的密实度和刚度，浅层加固层2的深度为建筑物4的基础底板下方3-5m，浅层加固层2的深度优选为4m，浅层加固层2厚度不会过大，便于后续的注浆抬升，能够更加精确地抬升建筑物，同时保护建筑物在抬升时不会造成损坏；

S3、注浆抬升：根据建筑物4沉降的位置和高度，于水平支撑平台12和浅层加固层2之间注浆，使建筑物4抬升至预定高度后停止注浆并形成抬升层3，从而完整对沉降建筑物4的纠偏；在抬升时，支撑结构1和浅层加固层2能够分别保护隧道5和建筑物4，使抬升过程更加稳定。

本实施例中选取隧道5位于建筑物4正下方的情形进行描述，凳子式支撑结构1能够使“凳子表面”——即水平支撑平台12上部结构所产生的大部分压力沿着所设凳子式结构的“凳子腿”——即帷幕墙11传到隧道5底端，且帷幕墙11的底标高低于隧道5，能够将上部结构的压力往地层深处导向，以减少力从隧道5底部传导至隧道5内的可能性；支撑结构1既可以保护既有隧道5在日常情况下不受上方建筑物4的挤压，又可作建筑物4注浆抬升时的持力层，提高了抬升过程的稳定性。支撑平台、浅层加固层2和抬升层3组成的抬升结构简单且稳定，施工也方便快捷。

在其他实施方式中，帷幕墙11、水平支撑平台12和浅层加固层2均可通过旋喷机采用旋喷的方式施作成型。

在本实施方式中，优选的，帷幕墙11、水平支撑平台12和浅层加固层2均采用钻注一体机通过压力注浆的方式施作成型，压力注浆是利用液压或气压把浆液均匀的注入填料层中，借用注浆设备施加压力，使浆液在土层中渗透和充填挤密，以达到加固受注土层并形成加固整体的目的。

步骤S1中施工帷幕墙11时包括：

S1.0、标记桩位：根据勘测出的隧道位置和沉降高度，在地面上沿隧道5的长向在建筑物4底板的两侧采用白灰标记桩位并打钉定位；

S1.1、钻孔注浆：采用钻注一体机的钻杆对应标记桩位钻至隧道5底标高以下，进行填充注浆，注浆达到一定注浆压力并稳定后、或浆液的注入率达到设计要求后，停止注浆，注入的浆液填充钻杆四周土体相对更不密实的区域，并在1s-90s内凝固形成不规则的注浆体；

S1.2、回退钻杆：向上回退钻杆，回退长度为L后停止回退，需要说明的是，L的长度小于隧道5底标高的高度，L的数值优选为1.5-3m之间，回退L后继续进行填充注浆，注浆达到一定注浆压力并稳定后、或浆液的注入率达到设计要求后，注浆达到一定注浆压力并稳定后、或浆液的注入率达到设计要求后，停止注浆，待浆液凝固周围土体，此时的注浆体形状仍然不太规则；

S1.3、下钻压力注浆，钻杆再次向下钻进，前进的长度d小于回退的长度L，d优选为L的一半，然后停止钻进，进行压力注浆，此时的浆液在不规则的注浆体内均匀扩散，进一步与土体均匀混合并凝固形成具有一定强度的短圆柱体，短圆柱体水平截面的中心与钻杆的中心重合；

每次钻进或回退停止后注浆的稳定压力值按照注浆深度不同设计如下：深度0-20m间压力值为0.5Mpa-2.5MPa；20m-30m间压力值2.5Mpa-3.5MPa，30m-40m间压力值3.5Mpa-4.5MPa，40m-50m间压力值4.5Mpa-5.5Mpa；

S1.4、重复回退钻杆和下钻压力注浆步骤，直至注浆至帷幕墙11指定标高，形成一个复合的桩基。注浆过程中需实时监测注浆压力和浆液的流量，当压力发生突变或浆液溢出注浆孔时，应立即停止注浆，调整钻杆重新注浆。对应标记桩位点依次重复上述步骤，注浆所有桩基以形成支撑强度较大的帷幕墙11，上述方法施工的帷幕墙11能够更好的承受水平支撑平台12，并提高对上部结构压力的传导效果。

在一实施例中，帷幕墙11可仅包括两个墙体且分别位于隧道5沿长向的两侧。在本实施例中，为了提高整个支撑结构1的稳定性，帷幕墙11包括设置于隧道5两侧的内帷幕111和分别设置于两内帷幕111背离隧道5一侧的外帷幕112，隧道5一侧的外帷幕112数量可设置有多个，优选为一个且与内帷幕111间隔设置，内帷幕111的宽度大于外帷幕112的宽度，在保证强度的同时还节省了施工材料。在内帷幕111外再设置外帷幕112，能够增大帷幕墙11受剪切力，进一步提高对既有隧道5侧向的保护作用，还能增大对水平支撑平台12的支撑强度，使上部结构的压力更多地沿着帷幕墙11传到隧道5底端，进而增大注浆抬升过程对隧道5整体周侧的保护效果，以及使抬升层3的形成过程和成形后的结构都更加稳定。

在步骤S1中施工水平支撑平台12时包括：

在地面向下钻孔至帷幕墙11的顶标高处形成第一注浆孔6，相邻的两个注浆孔间距为2-3m,以能够保证两个第一注浆孔6之间的浆液重合，优选为3m；第一注浆孔6设置有多个并阵列于建筑物4的基础底板下方，向第一注浆孔6内注入浆液，相邻两第一注浆孔6的浆液重合使注浆液布满整个区域，形成连接稳定的水平支撑平台12，内帷幕111和外帷幕112的顶面均连接于水平支撑平台12的底面。在一种实施例中，可采用施作帷幕墙11的方法施工形成水平支撑平台12，但因水平支撑平台12的高度较小，故在本实施例中，可直接采用一次压力注浆成型的方式形成桩体，多个桩体相互咬合形成平面板状的水平支撑平台12，且相邻两个桩体之间没有间隙。

因水平支撑平台12需位于建筑物4的正下方，参照图2，在一种施工方式中，可直接在建筑物4内部从基础上方垂直钻设第一注浆孔6，施工完成水平支撑平台12后再填补建筑物4的第一注浆孔6，因第一注浆孔6的直径较小，故不会损伤建筑物4，且施工方便快捷。参照图3，在另一种施工方式中，也可采用倾斜注浆的方法，从建筑物4的周侧朝建筑物4中部的方向倾斜向下钻设第一注浆孔6，以填充位于建筑物4正下方的部位，从而不用在建筑物4的基础上钻设注浆孔；最后再于建筑物4外周侧的位置采用垂直钻孔的方式钻设水平支撑平台12外围的第一注浆孔6，以使水平支撑平台12的整体结构更加稳定。

步骤S3中施作浅层加固层2，同样采用压力注浆的方式，浅层加固层2与建筑物4的基础连为整体，能够使后续的抬升过程更加稳定和精确，不会引起二次沉降。

最后，步骤S4中进行注浆抬升，具体的，参照图4，根据勘测出的建筑物4沉降的位置和沉降深度，于建筑物4的基础底板四周朝建筑物4产生沉降位置的正下方倾斜向下钻孔形成第二注浆孔7，下方的支撑结构1作为持力层，采用注浆管向第二注浆孔7进行压力注浆形成抬升层3，以使建筑物4沉降部位抬升至预定高度。抬升过程中，采用激光监测设备实时监测抬升的高度，以免过度抬升，且采取间歇式循环抬升，每天抬升高度小于10mm，以保证建筑物4的稳定。不直接于建筑物4沉降位置的正上方钻孔注浆抬升，而是从建筑物4的周侧倾斜注浆抬升，能够减少对建筑物4内部底板以及沉降下方浅层加固层2的损坏，使抬升更加稳定。

实施例二：

参照图5，本申请实施例公开一种既有隧道上方建筑物沉降抬升方法，与实施例一的不同之处在于，本实施例中选取隧道5偏离建筑物4正下方的情形进行描述，此时，水平支撑平台12的面积需设置得较大以在保护隧道5的同时能够支撑建筑物4，帷幕墙11需沿着隧道5与建筑物4的偏离方向间隔设置有多个从而能够支撑面积更大的水平支撑平台12，而且，水平支撑平台12受多个帷幕墙11支撑能够将更多的力均匀传导至轨道下方的土层中，保证抬升纠偏过程的稳定性。在一实施例中，单个帷幕墙11可仅设有一面墙体；在另一实施例中，单个帷幕墙11包括有一组内帷幕111和外帷幕112，其中，与隧道5不相邻的帷幕墙11中，内帷幕111位于靠近建筑物4的一侧，以提高支撑的稳固性。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。