地下工程浅埋暗挖技术通论.doc

根据有关资料分析和我国目前采用的铁路隧道衬砌设计标准（P57）坑道周边位移容许值（cm）断面级别埋深（m）单线断面双线断面501.53.02.55.0505000.451.24.59.00.752.07.515.05000.902.49.021.01.53.215.035.0拱架安装误差检验表（P214）检验项目误差范围拱顶偏离隧道中心线5cm拱脚标高偏离设计标高5cm两边拱脚水平高差值5cm拱架平面垂直隧道中心线1上、中、下台阶拱架重合，保证整体受力4cm围岩和初期支护结构的基本稳定应具备下列条件：（P251252） 隧道周边收敛速度有明显减缓趋势； 收敛量已达总收敛量的80以上； 收敛速率小于0.15mm/d或拱顶位移速率小于0.1mm/d。隧道施工中出现下列情况之一时，应立即停工，并采取措施进行处理： 周边及开挖面塌方、滑坡或破裂； 量测数据有不断增大的趋势； 支护结构变形过大，或出现明显的受力裂缝且不断发展； 时态曲线长时间没有出现变缓的趋势。测点布置宜精不宜多。当围岩和初期支护基本稳定后，应停止量测。列出了国外一些地区的地面沉降控制标准，以供参考：（P252）国外闹市区和我国部分地区地面沉降控制标准地 区国外闹市区（按调查咨询的资料）北京市西单地铁站实测值北京市西单地铁站控制标准上海市地铁一号线盾构法施工控制标准地面沉陷控制标准（mm）45607050施工期隆起量：+10沉降量：-30施工后半年隆起量：+20沉降量：-50(P252P253)地面建筑物对地面沉降的控制要求，按建筑物低级基础设计规范（GBJ7-89）规定，砌体承重结构基础的局部倾斜在23以内，多层及高层建筑物基础根据建筑物高度控制在1.54以内。锚杆喷射混凝土技术规范（我国国家标准）中有些经验性规定可供设计人员参考。根据数值分析结果，控制轻轨工程地层稳定的主要指标是拱顶沉降值，而不是水平收敛值。我国国家标准种规定，当埋深在50m以内时，容许的拱顶沉降值：类围岩0.10.2h，类围岩0.150.5（为洞高），再利用算得的拱顶位移值与地面中线的位移值的换算关系，即可将拱顶沉降控制标准换算成地面沉降控制标准。洞室衬砌变形的形式多种多样，但最常见的是开裂和渗漏水。根据有关规定，裂缝宽度（W裂缝）对洞室影响程度的参考标准如下：（P282）（1） W裂缝0.5mm，其影响度可定为a级，非常严重。（2） 0.3mmW裂缝0.5mm，其影响度可定为b级，比较严重。（3） 0.1mmW裂缝0.3mm，其影响度可定为c级，影响轻微。（4） W裂缝0.1mm，其影响度可定为d级，基本无影响。变位值控制标准的确定（P295）变位值控制标准的确定非常重要。目前+10mm-30mm的规定是对最小沉降值的控制标准，是要付出很大工程成本才能达到的。许多工程实践已证明突破该值不一定会产生不良影响。目前，对不同建筑物和管线已有不同的控制标准，对具体工程须具体分析确定。地下停车场初期支护结构内应力控制标准见下表： 地下停车场结构内应力控制标准 （P322）项目阶段初期支护网构钢拱架主筋拉（压）应力（MPa）喷射混凝土应力（MPa）洞内临时支护拆除前240拉应力0.3压应力5剪应力0.5洞内临时支护拆除后265拉应力0.35压应力6剪应力0.7计委地下工程根据不同分布中墙的受力状态及墙下低级容许承载力，制定了其墙下压应力控制标准 中隔墙下压应力控制标准（单位MPa） （P323）控制水平控制部位正常水平注意水平危险水平、部中墙底o 0.10.1o 0.18o 0.18、部中墙底o 0.20.2o 0.25o 0.25、部中墙底o 0.250.25o 0.35o 0.35参考国内外类似工程的实例，结合在北京地区浅埋暗挖施工的经验，采用CRD工法时个步序预测的地面沉降控制标准见下表：（P315P316）变位分配法控制地面沉降工况控制项目控制水平第一阶段（、部同步施工）第二阶段（、部同步施工）第三阶段（、部同步施工）地面沉降限制值U（mm）量测机制及工程措施地面沉降限制值U（mm）量测机制及工程措施地面沉降限制值U（mm）量测机制及工程措施（一）安全系数Fs=1.510正常量测反馈，按既定方案施工17正常量测反馈，按既定方案施工20正常量测反馈，按既定方案施工（二）安全系数Fs=1.51013及时报告，检查仪器，再次测定后分析原因，观察工作面及支护情况，密切主义变位速率1721除了与第一阶段相同外，增加对中隔墙底部的观察2025同第二阶段（三）安全系数Fs=1.51315强化量测，分析原因，研究控制水平，视情况准备增喷混凝土，加强预注浆，增打拱脚锚杆2125除了与第一阶段相同外，增加以下工程措施：（1）及时进行衬砌背后填充注浆，（2）考虑缩小拱架间距2530除了与第一阶段相同外，视情况增加以下工程措施：（1）缩小开挖进尺，（2）考虑底部注浆加固各阶段地面沉降累计数的限制值152530根据以往经验和试验，为了保证结构刚度和安全，我们在计委地下工程中指定了拆除临时支护结构监测的控制标准：（P235）临时支护监测的控制标准控制标准监测项目结构安全不安全危险最大值两天内两天后稳定值两天内两天后拱顶下沉2mm/d0.5mm/d0.1 mm/d7 mm/d2 mm/d15mm/d25 mm大跨收敛1.5 mm/d0.1 mm/d0.02 mm/d3 mm/d2 mm/d8 mm/d15mm仰拱上浮0.5 mm/d0.01 mm/d0-0.5 mm/d3 mm/d-特大断面施工监控项目表、测点布置表、量测频率：（P351P352）监控项目表监控项目测试工具及仪表备 注地面沉降普通水准仪必测拱顶下沉普通水准仪、钢尺必测边墙收敛净空变位位移计必测爆破振速测震仪必测锚杆轴力应力计必测格栅拱应力应力计必测临时支撑应力应力计必测喷射混凝土与围岩接触压力压力盒必测二衬钢筋应力应力计必测二衬混凝土应力应力计必测测点布置表围岩级别与工作面距离（m）水平收敛拱顶下沉地面位移5521052量测频率位移速率（mm/d）与工作面距离频率10（01）D每天12次510（12）D每天1次15（25）D每两天1次15D每周1次围岩稳定性应变基准如表隧道周边相对位移值相对位移值（）级围岩0.200.800.601.601.003.00级围岩0.150.500.200.800.200.80覆盖厚度（m）小于跨度50100大于300浅埋暗挖法用于深埋软弱围岩大断面隧道的施工（1）主要测量项目及测点布置：拱顶下沉量测：测点焊接在钢架上，一个断面布置3个点（即拱顶和两拱腰），断面间距一般为20m，断层泥地段为5m；净空收敛量测：在拱脚及拱腰处增设两条收敛基线，测点焊接在钢架上或埋设在围岩中，开挖下半断面时增加收敛基线。断面间距一般为3050m,断层泥地段为1020m；钢架反力量测：利用GSJ-1型矿压仪和GH-50型压力盒量测钢架支承反力。选择有代表性的断面布点。临时仰拱受力状态量测：在临时仰拱与钢架拱脚之间埋设GH-50型压力盒，量测仰拱的受力状态。（2）量测频率：第115天，距开挖面2倍洞径以内，每天12次；第1630天，距开挖面2.5倍洞径，每两天1次；第30天以后，距开挖面2.5倍洞径以上，每星期1次；当变形速率大于5mm/d时，每天量测3次。浅埋地下工程钻爆开挖的特殊要求：地面沉降：变形容许值类别容许值地面沉降及建筑物沉降50mm地下管线位移一般管线50mm上水、煤气30mm建筑物倾斜3.0地下监控量测点纵向间距参考表埋深与开挖宽度比测点间距（m）2DH2050DH2D1020HD510注：地面无建筑物时，测点间距取上限。隧道上方，由于地层不均匀下沉会造成地面建筑物的倾斜，因此，必须进行严格监控量测和控制，基准可参考下表： 房屋容许倾斜值 （P642）结构类型建筑物高度H(m)容许倾斜值f钢筋混凝土承重结构H1818H24f0.005Hf0.004H砌体承重结构H 21f0.004H监控量测仪器及监控量测精度控制：建（构）筑物的隆沉采用水准测量方法，仪器采用精密水准仪和銦钢尺。水准仪的测量精度为0.1mm建筑物裂缝的观测监控量测一起和监控量测精度.采用直接观测的方法，将裂缝进行编号并划出测读位置，通过裂缝观测仪进行裂缝宽度测读。裂缝观测的结果应绘制成建（构）筑物裂缝图。对于一般裂缝的测量可使用裂缝宽度仪和小钢尺。裂缝宽度仪的测量精度控制在0.1mm,小钢尺的测量精度控制在0.5mm,对于精密测量，采用应变计或千分表进行测量，其监控量测精度为0.001mm。监控量测频率.对于建筑物沉降、位移和倾斜进行观测的频率：距开挖面2B时每天12次，距开挖面5B时每两天一次，距开挖面5B时每周1次。对于建（构）筑物的裂缝，应定人定时进行观测，观测的频率按照两次观测期间裂缝发展不宜大于0.1mm以及裂缝所处位置而定。地中多点垂直位移的监控量测：监控量测频率一般为每周两次，地面沉降较大时，应增加监控量测次数。明（盖）挖法施工监控量测内容总汇 （P661P664）监控量测项目监测元件与仪器测试范围和测点间距测试精度监测周期和监测频率分类基坑外地面和建筑地层土质描述全过程应测围护桩墙桩墙顶水平位移与沉降经纬仪水准仪桩顶冠梁.长短边中点和围护结构的每个拐角处必须布点，布设在基坑平面上挠曲计算值最大的位置.无支撑时每20m左右布置一个测点，有支撑时设置在支撑结构的两道支撑之间1mm基坑开挖时，每天2次，若有异常情况，增加到每天34次；基本稳定后，每2天1次应测桩墙深层挠度测斜仪桩体全高.长短边中点，竖向间距0.5m或1m；标准段按3040m布设一个观测主断面1mm应测桩墙内力钢筋应力计频率仪桩体全高.长短边中点，且竖向间距5m左右，轴力监控量测断面应布设在支撑的跨中部位0.1MPa全过程，每天1次选测监控量测项目监测元件与仪器测试范围和测点间距测试精度监测周期和监测频率分类围护桩墙桩墙土压力压力盒频率仪围护桩迎土侧，嵌固段桩基坑侧、背基坑侧.长短边中点，且竖向间距5m左右；在平面上，沿着基坑长边标准段每3040m设置一个观测主断面，设点桩位与观测主断面，设点桩位与观测主断面相对应1/100（F.s）土方开挖过程中，每天2次，主体结构施工期间每2天1次；土方开挖后、结构施工前每周1次选测水平支撑轴力钢筋应力传感器频率仪位移计每道支撑.测点一般布置在支撑的两头或中点.对于监控量测轴力的重要支撑，宜同时监控量测其两端和中部的沉降及位移1/100（F.s）从支撑设置后到支撑拆除，每天1次应测圈梁和围檩内力钢筋应力计频率仪沿着基坑长边标准段每3040m设置一个观测主断面，设点桩位与观测主断面相对应0.1MPa全过程，每3天1次选测水平位移经纬仪1mm全过程，每天1次选测锚杆或锚索或土钉内力钢筋应力计频率仪基坑和竖井周边.圈梁和围檩结构每侧的中间必须布设监控量测点，圈梁和围檩结构的长短边原则上按510m布设一个监控量测点，可选择在圈梁和围檩结构位于两根支撑的跨中部位0.1MPa全过程，每天1次选测顶板（盖挖）内力钢筋应力计频率仪在立柱与顶板的纵横断面上、立柱与顶板的刚性连接部位，以及两根立柱的跨中部位各布置2个钢筋计0.1mm全过程，每天1次选测监控量测项目监测元件与仪器测试范围和测点间距测试精度监测周期和监测频率分类立柱（盖挖）垂直沉降水准仪柱身全高.在标准段选择45根具有代表性的立柱进行内力监控量测，测点布置在与板层接触的立柱上和立柱柱身的中部，每一个断面上布置4个钢筋计.沉降观测点一般布置在与立柱刚性连接的顶板表面上，使用铆钉枪打入或钻孔埋设膨胀螺丝.每根最少布设两组倾斜测点（每组2个），具体测点数目视现场情况而定1mm全过程，每天1次应测轴力钢筋应力计频率仪0.1MPa侧斜经纬仪0.01基坑隆起水准仪在基坑中央和距坑底边缘1/4坑底宽度处及特征变形点必须布设1mm全过程，每天1次选测坑内地下水位孔隙水压力计频率仪基坑四角点，长、短边中点10mm土方开挖过程中，每天2次；主体结构施工期间每2天1次；土方开挖后结构施工前每周1次选测相邻地层地面沉降水平位移分层沉降经纬仪水准仪分层沉降仪频率仪每周12倍基坑开挖深度.长、短边中点，沿着基坑的长边，每3040布置一个观测断面，基坑深度变化及断面变化处，应增加监控量测点密度，每3040一个主观测断面1mm基坑开挖期间，基坑外10m以内每天12次，基坑外1020m直接每2天1次，基坑外2030m之间每3天1次，基坑外30m以外每周1次；如出现位移值明显增大时，应增加监测次数选测监控量测项目监测元件与仪器测试范围和测点间距测试精度监测周期和监测频率分类地下管线垂直位移水平位移水准仪经纬仪从基坑边起至开挖深度约2.03.0倍距离范围管线的接头处，或者对位移变化敏感的部位，沿着管线延伸方向每1015m布设一个测点1mm开挖起至出土0.00m，每天1次应测相邻建筑物垂直位移倾斜裂缝水准仪经纬仪裂缝观测仪位于施工中线量测40m左右区域范围以内，一般可设在建筑物的四角（拐角）上，高低悬殊或新旧建筑物连接处，伸缩缝、沉降缝和不同埋深基础的量测.原则上每栋建筑物上最少布设4个沉降点，两组倾斜测点（每组2个），沉降测点一般布置在房屋四角及其他结构物周围基础上.测斜时，在建筑物的墙面上下垂直布设2个测点，用经纬仪进行观测1mm开始降水3天以前和降水完成3天以前，每天1次，其他时间每2天1次应测坑外地下水水位水位计一般在明挖基坑的四角点以及基坑的长、短边中点布置.对于长边较大的及肯，可以每3040布设一个测点，测点距基坑围护结构的距离为1.52m1mm降水期间每天1次应测孔隙水压力孔隙水压力计0.1MPa竖井净空收敛收敛计原则上竖井结构的长、短边沿竖向按23m布设一个监控量测断面，每个监控量测断面最少布设2个监控量测点1mm浅埋暗挖法施工的拱顶最大容许下沉值参考表（P684）地质条件跨度（m）拱顶最大容许下沉值（mm）中等稳定的块状或层状岩101020102040较不稳定和较破碎的围岩102040104080不稳定的破碎围岩1020501050100含水的膨胀地层视具体情况而定视具体情况而定隧道施工中各类围岩容许位移值（参考值）（P690） 各类围岩的隧道容许位移值 单位：mm围岩类别净空变化值单线双线751502575501502550锚喷支护设计施工和验收规范各类围岩的隧道洞周容许收敛值（P690）围岩类别铁路分类洞周容许相对收敛值（）埋深50m50300m300500m0.10.30.20.50.41.20.150.50.41.20.82.00.20.80.61.61.03.0铁路隧道新奥法（P691）隧道周边容许相对位移值容许相对 埋深位移值（）围岩类别50503003000.100.300.200.500.401.200.150.500.401.200.802.000.200.800.601.601.003.00地铁隧道明（盖）挖法施工的基坑监控量测控制标准（P691）监控项目控制值（mm）位移速率控制值（mm/d）桩顶下沉101地面沉降202桩体水平位移302竖井基坑水平收敛50地铁隧道盾