一种隧道下穿地下构筑物的梁结构变形预测控制方法与流程

本发明涉及一种梁结构的变形预测方法，具体涉及一种隧道下穿地下构筑物的梁结构变形预测控制方法，属于隧道工程施工技术领域。

背景技术：

目前，随着各大城市地下工程项目的增多，特别是在目前国内基础建设高涨的大环境下，北京、上海、天津、南京、广州、深圳、西安等城市规划了大量的地下隧道工程项目。受既有建筑物、周边环境的限制，新建地铁隧道下穿既有建筑物的现象越来越普遍。为了确保建筑物的安全，特别有梁结构的建筑物的安全，就必须研究建筑物沉降发展特征，根据各施工阶段对建筑物以及梁结构的影响程度不同采取相应的控制措施。

目前一般主要是对建筑物(如梁)的总沉降和沉降速率进行控制，然而最终沉降到达稳定之前，总沉降控制方法对建筑物安全有一定的风险。为了严格控制梁结构的安全，需要对梁结构的变形斜率进行控制，并且把梁结构的倾斜斜率分解成各个不同的阶段进行变形预测控制，最终保证梁结构的安全。

因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种创新的隧道下穿地下构筑物的梁结构变形预测控制方法，以克服现有技术中的所述缺陷。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种隧道下穿地下构筑物的梁结构变形预测控制方法，其可以及时掌握测点变位监测值和设计预测值的偏离动态，分析原因，及时处理，避免了梁结构风险的积累，使安全施工处于积极主动的地位。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种隧道下穿地下构筑物的梁结构变形预测控制方法，其包括如下施工步骤：

1)，对下穿地下构筑物的梁结构的多导洞大跨隧道进行开挖，在现场梁结构上下布上监测点，对监测点进行监测并采集现场监测数据；

2)，将梁结构的沉降分为1部开挖的沉降、2部开挖的沉降、3部开挖的沉降、4部开挖的沉降、5部开挖的沉降、6部开挖的沉降及后期沉降七个阶段，掌握每个阶段梁结构自身倾斜的发展特征；

3)，通过数值模拟计算，并在与现场梁结构监测点相同的地方布上相应的监测点，得到各施工阶段对梁结构变形斜率影响的百分比，用百分比乘以给定的各自相应控制标准值，再加上工程类比，综合分析，即得到各施工阶段的控制标准值；其中，梁结构变形斜率设定为梁左端竖向位移Z_C和梁右端竖向位移Z_D之差与梁自身长度L的比值，即为斜率tanβ＝(Z_D-Z_C)/L；梁结构总沉降控制值在-30mm以内，其倾斜即差异限值小于0.002；

4)，利用现场实测值与步骤(3)得到的各施工阶段的控制标准值进行比较，在施工过程中根据两者实时对比，达到预测梁结构斜率变形。

本发明的隧道下穿地下构筑物的梁结构变形预测控制方法进一步为：所述步骤1)中，多导洞大跨隧道开挖步骤为：1部先开挖，相隔10m左右开挖再2部，与2部掌子面相隔10m左右再开挖3部，与3部掌子面相隔10m左右再开挖4部，与4部掌子面相隔10m左右再开挖5部，与5部掌子面相隔10m左右再开挖6部。

本发明的隧道下穿地下构筑物的梁结构变形预测控制方法进一步为：所述步骤4)中，数值模型中选取的监测点应与现场布的监测点相吻合；在各施工阶段的控制标准确定中，数值模拟计算结果占60％～70％，其他类似工程经验占30％～40％。

本发明的隧道下穿地下构筑物的梁结构变形预测控制方法还为：所述步骤4)中，在与控制值对比之前，要剔除坏值；现场监测值要与计算值动态对比；后期沉降阶段，通过梁结构现场监测数据，及时反馈、动态施工，超过沉降控制值，采取后续的加固及补救措施。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1)将总体变位控制量分解到每一步施工阶段中，使每一步施工阶段都有明确的变形控制目标，具有很强的可操作性；

2)对重点观测测点变位控制有整体规划，可以明确施工控制的重点，做到有的放矢；

3)及时掌握测点变位监测值和设计预测值的偏离动态，分析原因，及时处理，避免了风险的积累，使安全施工处于积极主动的地位。

4)可以从梁的变形斜率对梁结构的安全性、可靠性进行阶段性的评价，保证了梁结构的安全。

【附图说明】

图1是本发明的步骤2)完成后的示意图。

图2是本发明的步骤3)中梁结构倾斜率的计算模型图。

【具体实施方式】

请参阅说明书附图1和附图2所示，本发明为一种隧道下穿地下构筑物的梁结构变形预测控制方法，其包括如下施工步骤：

(1)下穿地下构筑物的梁结构的多导洞大跨隧道进行开挖，在现场梁结构上下布上监测点，对监测点进行监测并采集现场监测数据。

(2)将梁结构的沉降分为1部开挖的沉降、2部开挖的沉降、3部开挖的沉降、4部开挖的沉降、5部开挖的沉降、6部开挖的沉降及后期沉降七个阶段，掌握每个阶段梁结构变形斜率等沉降发展特征。

(3)通过数值模拟计算，并在与现场梁结构监测点相同的地方布上相应的监测点，得到各施工阶段对梁结构变形斜率影响的百分比，用百分比乘以给定的各自相应控制标准值，再加上工程类比，综合分析，即得到各施工阶段的控制标准值。

(4)利用现场实测值与步骤(3)得到的各施工阶段的控制标准值进行比较，在施工过程中根据两者实时对比，达到预测梁结构斜率变形和保证梁结构安全的目的。

所述步骤(1)中：

1)该结构变形预测控制方法适用条件在岩体中，岩体为线弹性材料，梁变形斜率随着开挖的进行线性增加。

2)通过监控量测了解各施工阶段地层与支护结构的动态变化，以确保在施工过程中变形过大时及时采取措施保证安全。

3)监测系统要采用可靠的仪器进行监测。

4)监测点、基准点设置应合理，在监测期间保护好测点。

5)多导洞大跨隧道开挖步骤为：1部先开挖，相隔10m左右开挖2部，与2部掌子面相隔10m左右开挖3部，与3部掌子面相隔10m左右开挖4部，与4部掌子面相隔10m左右开挖5部，与5部掌子面相隔10m左右开挖6部。

所述步骤(3)中：

1)梁结构变形斜率设定为梁左端竖向位移Z_C和梁右端竖向位移Z_D之差与梁自身长度L的比值，即为斜率tanβ＝(Z_D-Z_C)/L，如图2。

2)梁总沉降控制值在-30mm以内，其倾斜即差异限值小于0.002。

所述步骤(4)中：

1)数值模型中选取的监测点应与现场布的监测点相吻合，以保证数值计算结果的准确性。

2)在各施工阶段的控制标准确定中，数值模拟计算结果占60％～70％，其他类似工程经验占30％～40％。

进一步的，所述步骤(4)中：

1)现场实测值要准确可靠，在与控制值对比之前，要剔除坏值，以确保比对的准确合理。

2)现场监测值要与计算值动态对比，以确保施工安全。

3)后期沉降阶段，通过梁结构现场监测数据，及时反馈、动态施工，超过沉降控制值，采取后续的加固及补救措施，有效进行梁结构变形斜率控制。

以上的具体实施方式仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。