城市轨道交通隧道结构安全保护技术规范

PAGEPAGE1中华人民共和国行业标准CJJCJJ—城市轨道交通隧道结构安全保护技术规范Urbanrailtransitconstructionsafetyprotectiontechnologynorms征求意见稿2009——发布2009——01日实施中华人民共和国住房和城乡建设部发布中华人民共和国行业标准城市轨道交通隧道结构安全保护技术规范UrbanrailtransitconstructionsafetyprotectiontechnologynormsCJJ—批准部门：中华人民共和国住房和城乡建设部施行日期：××××年××月××日中国建筑工业出版社201×北京前言根据原建设部“关于印发《2007年工程建设标准规范制定、修订计划》的通知（建标[2007]25号）”的要求，规范编制组经广泛调查研究，认真总结实践经验，参考有关国际标准和国外先进标准，并广泛征求意见的基础上，制定了本规范。本规范在编制过程中进行了深入调查研究，认真总结国内外科研成果和大量实践经验，并在广泛征求意见的基础上，经审查定稿。本标准（规范、规程）的主要技术内容是：1．总则；2．术语；3.基本规定；4.控制保护要求；5.地下水作业；6.爆破作业；7.监测要求。本标准以黑体字标志的条文为强制性条文，必须严格执行。本标准（规范、规程）由住房和城乡建设部负责管理和对强制性条文的解释，由广州地铁设计研究院有限公司负责具体技术内容的解释。请各单位在执行过程中，总结实践经验，积累资料，随时将有关意见和建议反馈给广州地铁设计研究院有限公司（地址：广州市环市西路204号地铁设计院；邮政编码：510010）本标准主编单位：广州地铁设计研究院有限公司（地址：广州市环市西路204号地铁设计院；邮政编码：510010）。本标准参编单位：×××、×××本标准主要起草人员：×××、×××本标准主要审查人员：×××、×××目录TOC\o"1-2"\h\z\u1总则 12 术语 23 基本规定 43.1 一般规定 43.2 安全控制标准 43.3 安全风险综合评估 54 控制保护要求 84.1 一般规定 84.2 地下结构和水下结构 84.3 地面结构和高架结构 95 地下水作业 105.1 一般规定 105.2 地下结构和水下结构 105.3 地面结构和高架结构 116 爆破作业 126.1 一般规定 126.2 控制保护要求 127 监测要求 147.1 一般规定 147.2 监测项目和测点布置 147.3 监测精度、频率和期限 167.4 预警管理和信息反馈 17ContentsTOC\o"1-2"\h\z\u1Generalrules 12 Glossary 23 Basicprovisions 43.1 Generalrequirement 43.2 Securitycontrolstandard 43.3 Securityriskcomprehensiveevaluation 54 Controlandprotectionrequirements 84.1 Generalrequirement 84.2 Undergroundstructureandunderwaterstructure 84.3 Groundstructureandelevatedstructure 95 Groundwateroperation 105.1 Generalrequirement 105.2 Undergroundstructureandunderwaterstructures 105.3 Groundstructureandelevatedstructure 116 Blastingoperation 126.1 Generalrequirement 126.2 Controlandprotectionrequirements 127 Monitoringrequirement 147.1 Generalprovisions 147.2 Monitoringitemsandtestpointarrangement 147.3 Monitoringaccuracy、frequencyandterm 167.4 Forewarningmanagementandinformationfeedback 171总则为保证城市轨道交通既有结构及其设施得到妥善保护，避免受到在城市轨道交通既有结构周边（包括其上、下）进行的工程、作业等外部活动的不利影响，从而保证城市轨道交通既有结构的安全和正常使用，并为制定城市轨道交通既有结构安全保护方案提供技术管理依据，特制定本规范。本规范适用于运营或已经建成尚未投入运营的城市轨道交通既有结构。外部活动除应遵守本规范外，尚应符合国家和各地区现行相关法律法规、强制性标准的规定。术语外部活动exterioractivities城市轨道交通周边（包括其上、下）进行的工程、作业等活动,分为两大类:建筑类活动和非建筑类活动（如车辆和船只行驶、船只抛锚和拖锚等）。城市轨道交通控制保护区controlandprotectionareaofurbanrailtransit地下车站与隧道周边外侧五十米内；地面和高架车站以及线路轨道外边线外侧三十米内；出入口、通风亭、变电站等建筑物、构筑物外边线外侧十米内。变位displacement变形和位移的统称。抗变位能力antideformationability城市轨道交通既有结构现状评估的一个重要指标，反映了既有结构当前仍具有的变形和位移能力。可分别以结构承载能力极限状态（以材料强度控制）和正常使用极限状态（以裂缝宽度控制）时的内力为判断标准，通过结构的预测变形曲线多次试算得出。微差控制爆破技术millisecondcontrolledblasting微差控制爆破技术是一种爆破新技术,它利用微差爆破器材将一次爆破分成若干阶段,每段之间以毫秒级的时差进行爆破,并根据控制爆破的原理设计和计算爆破参数,通过严格控制装药量来控制爆破震动、飞石、空气冲击波和噪声以及爆破影响范围为主要特征的控制爆破。谨慎爆破技术cautiousblasting、prudentiallyblasting谨慎爆破技术指在复杂的环境中，针对必须保证环境安全而发展起来的爆破技术。谨慎爆破技术的发展已使爆破作业在建筑物附近或下面进行而不损坏建筑物，大批的旧城改造，地下铁道、地下建筑物的修建，新的通讯、供排水、供电管道的开挖，使城镇石方爆破作业大为增加。现有水电厂、核电厂的扩建，要求爆破作业不能干扰发电生产，对爆破有害效应的控制比城镇爆破还要严格。要求严格控制爆破地震、飞石、空气冲击波，噪声，不能损伤爆破作业面附近的建筑物、设备，不得严重骚扰居民的正常生活。城镇石方谨慎爆破成了专门的爆破技术。不耦合装药技术decouplingcharge径向的装药直径小于炮孔直径或轴向间隔装药或两种同时使用的一种爆破技术。在工程爆破中,不耦合装药结构主要应用在传统光面爆破、预裂爆破和定向断裂控制爆破技术，用于隧道掘进和石材开挖。基准点basepoint基准点为进行变位监测而布设的位于城市轨道交通既有结构内稳定无变位、需长期保存的测量控制点。监测频率monitoringfrequency监测频率指一日历天（24小时）内所完成监测项目内容的次数。自动监测法automaticmonitoring自动监测法指采用自动测量系统在城市轨道交通既有结构内进行的高精度自动跟踪测量方法。实时监测法real-timemonitoring实时监测法指采用自动测量系统在城市轨道交通既有结构内进行可24小时无人值守、动态跟踪测量的方法，是自动监测法的一种特殊做法。基本规定一般规定在制定对城市轨道交通既有结构的安全保护方案时应避免外部活动对城市轨道交通既有结构产生直接破坏、变位（变形和位移）和振速（幅）超限、应力过大、结构渗漏水等情况。在制定对城市轨道交通既有结构的安全保护方案时必须遵循“对城市轨道交通既有结构及其装置应以保护为先，修复、加固为后”的原则。外部活动对轨道交通既有结构的影响不得降低轨道交通工程作为人防工程使用时应具备的防护能力及防护标准。先期建设的轨道交通宜充分考虑规划的城市轨道交通实施对先期建设的城市轨道交通既有结构及设施的影响，并保证后期建设的城市轨道交通实施时先期建成的城市轨道交通既有结构及设施安全和正常使用。对于已纳入规划尚未修建的城市轨道交通，在条件允许情况下规划的城市轨道交通可与先期建设的城市轨道交通同步实施或者先行预留节点工程。安全控制标准安全控制标准的指标应从避免城市轨道交通既有结构直接破坏、过度变位、过大振动、过大应力等几方面考虑，可分为外部活动净距控制管理指标和结构安全控制管理指标。安全控制标准的指标中不应包括测量误差、施工误差等因素。城市轨道交通周边（包括既有结构上下）的外部活动与城市轨道交通既有结构外边线之间的水平投影净距应符合表3.2.3表3.2.3外部活动净距控制管理指标表（单位：m地下结构地面结构高架结构水下结构钻探、顶管、隧道≥6≥3≥3≥6基础≥3≥3≥3≥6基坑≥6≥6≥6—锚杆、锚索、土钉≥6≥6≥6≥6起重、吊装设备—≥6≥6—搭建棚架及宣传标志—≥6≥6—存放易燃物料(不含注1中的物料)—≥6≥6—城镇浅孔爆破、拆除爆破≥15≥15≥15≥15硐室爆破、深孔爆破、药壶和蛇穴爆破、裸露药包爆破≥50≥30≥30≥50水下爆破≥100≥100≥100≥100抛锚、拖锚———>100注：油气、燃气、天然气等易燃且易爆物的净距控制管理指标值应按其防火、防爆的安全保护要求综合考虑后确定。结构安全控制管理指标应经实践证明有效、可靠，并满足易监测、能直接地反映城市轨道交通既有结构变化情况等条件。结构安全控制管理指标应包括下列必控指标：外部活动造成轨道交通既有结构产生的附加变位指标。外部活动造成轨道交通既有结构产生的附加差异变位指标。外部活动造成轨道交通既有结构产生附加的结构裂缝、张开量指标。外部活动造成轨道交通既有结构产生的附加振速（或振幅）指标。结构安全控制管理指标可包括下列辅助指标：1外部活动直接作用于轨道交通既有结构上的附加荷载指标。2外部活动造成轨道交通轨道变形指标。安全风险综合评估外部活动对轨道交通既有结构的安全风险综合评估工作应贯穿外部活动的工前、实施过程中和工后的全过程。外部活动对轨道交通既有结构的附加影响预测，应根据两者之间的空间关系、工程地质和水文地质条件，并结合轨道交通既有结构及设施的现状、外部活动的规模和实施方法等因素，采用经验判别（工程类比）方法根据表3.3.1进行影响程度的初步判定。表3.3.1影响程度的影响等级附加影响程度特级对轨道交通既有结构影响特别强烈或无类似经验的。一级对轨道交通通既有结构影响很强烈。二级对轨道交通通既有结构影响一般。三级对轨道交通通既有结构无影响或可忽略。影响等级为特级、一级的，其安全保护方案应由当地相关管理部门组织专家进行专题审查论证。影响等级为二级、三级的，其安全保护方案应由当地轨道交通产权单位进行专题审查确认。影响等级为二级、三级的无需进行工前安全风险综合评估工作。影响等级为特级、一级的，应进行工前安全风险综合评估工作。具体评估工作按以下步骤完成：应对轨道交通既有结构进行现状调查、检测和结构安全性计算分析，得出轨道交通既有结构的抗变位能力等结构安全控制指标。这些指标值不满足3.2节规定的安全控制标准的指标的，应采用结构安全控制管理指标作为其结构安全控制指标。根据外部活动的初步安全保护方案，应采用理论分析或数值计算等方法进行影响程度的详细分析预测，得出外部活动使既有结构产生的附加变位、附加内力等预测值。应根据轨道交通既有结构的抗变位能力指标值、附加变位预测值和运营要求，结合已有工程经验、投资控制要求以及专家意见，得出外部活动对轨道交通既有结构的安全风险综合评估结论。附加变位预测值不能满足轨道交通既有结构的抗变位能力指标的，应重新调整外部活动方案、增加控制保护措施，同时应结合地区工程经验，重新制定满足要求的外部安全保护方案。综合评估应对实施过程中的风险提出具体的控制对策，同时对实施过程中的监控测量提出具体的要求。进行影响等级判定和工前综合评估的单位应具有类似工程经验并具备相关资质。影响等级的最后确定和工前综合评估报告应取得轨道交通产权单位的确认。实施过程中的综合评估应动态评估外部活动对轨道交通既有结构及其装置的实际影响程度和安全状态，为实施过程中施工方案的优化提供参考、并及时反馈信息、遇重大及异常情况及时上报等。实施过程中的评估可采用数值计算反分析、安全巡视和过程监测分析等方法。过程监测分析的详细要求应符合本规范第7章的相关规定。监测或观测出现异常情况时应进行工后综合评估。具体工作内容如下：1应对外部活动所有监测数据进行深入分析，并结合工后轨道交通现状调查成果，通过计算分析，得出轨道交通结构当前状态的安全系数。通过与原设计安全系数进行比较分析，评判轨道交通结构工后修复的必要性。2应对工后修复的技术可行性以及经济合理性做出分析和评价，从而提出加固修复的范围、内容及措施建议。控制保护要求一般规定新建工程和作业等建筑活动在其勘察、设计、施工等全过程中应满足轨道交通既有结构的安全控制保护要求。车辆和船只行驶、船只抛锚和拖锚、设置跨线架空作业等外部活动时应满足轨道交通既有结构的安全控制保护要求。对影响等级为特级、一级的工程或作业，应根据理论分析和数值计算的要求补充相关的地质勘察，补测相应的物理力学参数。基坑支护、隧道初期支护结构超过其安全使用期限的必须重新评定其影响等级并采取相应的措施。城市轨道交通控制保护区内的基坑、基础、隧道等工程在实施过程中严禁出现其自身支护结构破坏、基础桩成孔坍土、土体失稳或变位过大等情况。采用冲孔桩、静压桩等施工工艺的，应根据各地区经验综合评估施工时其振动、挤压对轨道交通既有结构的影响。新建工程和作业等建筑活动设计和施工中有关地下水控制、爆破、监测的控制保护要求应符合本规范第5、6、7章的规定。地下结构和水下结构应控制轨道交通地下结构上方进行大面积堆载、卸载等外部活动。必须进行时，应验算此外部活动使轨道交通地下结构增加的附加荷载和由此产生的附加内力和变位值，并应满足第3章的安全控制标准的相应要求。施工前应在施工方案中确定基础（坑）与轨道交通地下结构之间堆载、大型机械设备的使用布置等改变地面超载的活动，应验算此外部活动使轨道交通地下结构增加的附加荷载和由此产生的附加内力和变位值，并应满足第3章的安全控制标准的相应要求。基础（坑）工程设计时应计算基础（坑）开挖卸载引起的周边、基底变形量和基础上部荷载引起的附加沉降对既有轨道交通地下结构的影响。支撑拆除等施工中采用爆破的应符合本规范第6章的相关规定。不满足的，应采用非爆破方法。地面结构和高架结构应防止车辆及其他物体坠入轨道交通的轨道或架空电缆上。应防止车辆或船只直接碰撞轨道交通地面结构和高架结构。应防止火灾及水浸等活动直接危害到轨道交通地面结构和高架结构。不得在轨道交通地面和高架结构防护网或栅栏内烧荒、放养牲畜、种植影响轨道交通结构安全和行车瞭望的树木等植物。地下工程作业与既有轨道交通地面结构交叉而且位于轨道交通下方时，须组织专家审查论证，确保满足安全。在实施过程中，须对地铁轨道采取加固措施，并实施轨道和道床的安全监测，监测的技术要求应符合本规范第10章内容规定。外部活动对城市轨道交通的地面建筑物除应满足本规范的控制保护要求外，尚应符合相关规范的要求。轨道交通地面或高架结构位于高边坡高挡墙之上的，外部活动除应保护轨道交通地面或高架结构外，还应保证高边坡高挡墙及其基础的安全。设置跨线架空作业与既有轨道交通地面结构交叉时，应设置安全防护网。地下水作业一般规定外部活动中降、排、蓄水等地下水作业时应避免造成轨道交通既有结构渗漏、开裂、上浮、下沉、超限变形和结构荷载及内力改变等对结构正常使用和结构安全产生不利影响。工程降水过程中应采取以下措施：1做到按需降水，严格控制水位降深；2防范抽水带走土层中的细颗粒，如采用套管法成孔应满足标准规范要求，回填砂滤料应认真按级配配制；3适当放缓降水漏斗线的坡度；4降水应连续运转，尽量避免间歇和反复抽水；5工程施工过程中应避免产生流砂引起的地面沉陷；6若降水现场周围有湖、河、浜等导贮水体时，应考虑在井点与贮水体间设置止水帷幕；7降水运行应实行不间断的全程跟踪监测；8当因降水而危及运营轨道交通地下结构安全时，宜采用截水或回灌方法。应进行降水工程效果预报：1预报水位降深曲线；2预报达到给定降落曲线所需时间；3预报因降水而引起的运营轨道交通地下结构变形、地面沉降以及降水结束后的回弹。地下水作业的设计、施工应满足第3章的安全控制标准的相应要求。地下结构和水下结构降水方案设计时，应在场地典型地区进行相应的抽水试验，进行降水及沉降观测，并作出沉降预测值及对结构的影响评估。降水造成轨道交通地下结构的最终附加变位值应满足第3章的安全控制标准的相应要求。应防止深部承压水压力引起的隆起，结构底板以下的不透水层的孔隙水压力应小于总应力的70%。当降水影响变形无法满足运营轨道交通地下结构变形要求时，应采取可靠措施，控制降水后变形在地下结构允许变形值的范围内。降水井滤头深度不应超过隔水帷幕底端；降水井与隔水帷幕的距离不宜小于3m～5m；单井降水面积不宜超过150m2～200m2地面结构和高架结构降水前，应调查清楚影响范围内高架线路工程地质情况，包括地层分布、含水层的水位、水量、地下水与地表水体的水力联系和地下水位变化情况，各层土体的物理参数等。应观测降水、抽水引起地面、高架结构基础处地下水位变化，严防降水、抽水中的含沙量超标而引起的地面不均匀沉降，必要时应设置可靠的隔水帷幕。为减少降水对高架线路基础及地下管线的影响，可在保护区边缘设置回灌系统，保持原有地下水位。回灌系统主要适用于粉土和粉砂土层。对于降水影响范围的高架线路，应进行桩基沉降和地层沉降观测，并对地层沉降引起的桩基负摩擦力进行承载力及强度的复核。沉降观测的基准点应设置在井点影响范围之外，观测次数不少于每天一次，在异常情况下须加密观测，每天不少于2次。爆破作业一般规定爆破作业的设计和施工应确保轨道交通及其设施的结构安全和正常使用。城市轨道交通控制保护区内的爆破作业，应按照《爆破安全规程》（GB6722-2003）和本规范的要求进行设计和施工。城市轨道交通控制保护区外的爆破作业，应执行《爆破安全规程》（GB6722-2003）。控制保护要求爆破作业的安全风险综合评估除常规评估外，还应包括对轨道交通内设备及人员的安全进行专项评估。影响等级为特级、一级的爆破作业，施工前应提出专项技术方案及专项安全措施。影响等级为特级、一级、二级的爆破作业，施工前应提出应急预案及安全监控方案。安全监控包括局部监测和宏观调查。局部监测应包括振动监测和爆破时最近结构薄弱点的应变观测，应变观测结果的安全控制值参照相关技术规范和规程。宏观调查包括对结构物的摄像、摄影以及既有裂纹长度、宽度、延伸方向的详细记录。对于正在营运的轨道交通结构，允许的爆破振动速度不应超过2.5cm/s。地下车站内安装有重要的精密设备的，在其附近进行爆破作业，应满足设备振动速度的安全允许值。城市轨道交通控制保护区的爆破作业应遵循多钻孔、分散装药、分段装药、严密防护及控制爆破规模的原则。每次爆破作业时应做好施工记录，包括爆破地点、爆破规模、爆破参数、爆破效果及爆破危害调查资料记录。在车站附近进行爆破作业前，必须做好安全告示张贴宣传，严密警戒，应做好应急预案的演练和准备。爆破前应进行试爆和震动监测，并根据试爆及监测结果选取合适的技术和参数，对爆破设计进行修改完善。在控制保护区外100m内的爆破作业应做地面震动观测。对经爆破评估或试爆监测发现爆破危害超过本章6.2.6条的振动速度允许值的，应按本章6.2.13复杂地质条件下的爆破设计及施工应采取适当的技术措施，以降低爆破危害影响程度至安全允许范围。可以采取包括但不局限于：谨慎爆破技术、微差控制爆破技术、预裂爆破技术、光面爆破技术、不耦合装药技术、减震孔、隔震沟、飞散物防护等技术措施。对于采取本章6.2.13条技术措施之后，爆破危害仍然不能满足轨道交通结构安全和正常爆破作业必须采取有效的防护措施，防止飞散物破坏轨道交通地面结构及高架结构，避免妨碍轨道交通正常运营。爆破作业不应在地铁运营高峰时间进行。监测要求一般规定对城市轨道交通既有结构的监测应能准确、完整、连续、及时地反映周边外部活动对城市轨道交通既有结构的局部和整体的影响程度、变化速率、变化趋势等情况。外部活动的设计或咨询单位应提出监测技术要求，内容包括监测范围、监测内容、测点布置、监测频率和控制值指标等。监测单位应收集周边工程和轨道交通既有结构的相关基础资料，结合现场情况等提出监测实施方案，方案内容应包括工程概况、任务来源、依据标准、监测内容、精度要求、观测点和变形基准点布设方案、监测频率、观测结束期限、使用的仪器设备、观测和数据处理方法、提交的成果内容、信息反馈流程和时限等。监测单位应是通过计量认证的合法单位，监测仪器设备应通过计量检定并在有效期内使用。监测机构应熟悉城市轨道交通工程特性，具有工程结构和岩土工程等综合分析判断能力。监测工作应满足城市轨道交通工程保护的需要，宜采用自动监测等技术措施，最大限度地避免对轨道交通运营工作的干扰。本章监测对象除专门规定外，指城市轨道交通既有结构。相关周边工程施工应加强对工程施工及其对周边影响的监控，按有关标准严格执行监测要求，必要时结合轨道交通工程结构保护需要，有针对性地采取以下措施（包括但不限于）：扩大监测范围、增加监测项目、加大测点密度和监测频率等，发现异常情况除按原规定渠道通报有关方面之外，还应及时通报给城市轨道交通设施管理机构。监测项目和测点布置监控工作应以专业监测队伍获得定量数据的专业测量仪器的监测为主，结合现场监测及巡视管理人员目测检查，达到安全监控的目的。监测项目应符合表7.2.2的规定。表7.2.2监测项目选择表序号项目影响等级监测对象特级一级二级三级1沉降√√√○内部2水平位移√√√○3收敛√√√○4裂缝√√√○5相对变位（包括结构倾斜）√√√○6结构应力△△△○7振动速度√√√○内部及外部8地下水位√√△○外部9围护结构水平位移√√√○10土体倾斜√√△○11岩、土体分层变形△△○○12孔隙水压力△△○○13土压力△△○○注：1.√为必测项目；△为宜测项目；○为选测项目;2.“内部”是指城市轨道交通既有结构，“外部”是指外部工程及周边区域。监测点布置应符合表7.2.3的规定。表7.2.3监测项目和测点布置间距要求序号项目测点位置测点布置间距使用仪器1沉降地下结构底板、拱顶；地面及高架结构底层柱、桥面按10m～20水准仪、全站仪、经纬仪、静力水准仪2水平位移地下结构底板、拱顶、侧墙；地面及高架结构桥面、结构顶部按10m～20全站仪、经纬仪3收敛地下结构每断面布置不少于两对测线按10m～20全站仪、收敛计4裂缝已发现裂缝位置、或结构接缝位置裂缝计、游标卡尺5相对变位侧墙等倾斜影响位置按10m～20倾斜计6应力混凝土结构、钢筋、钢结构按变形断面或在重点位置布设钢筋计、混凝土应变计、轴力计7振动速度靠近爆破位置选点在结构上，或结构与爆破点之间振动速度测试仪8地下水位外部施工位置与轨道交通结构之间孔间距15m～水位计9围护结构倾斜外部施工基坑围护结构按基坑要求严格布置测斜仪10土体倾斜外部施工位置与轨道交通结构之间按变形断面或在重点位置布设测斜仪11岩、土体分层变形多点位移计、分层沉降仪12孔隙水压力孔隙水压力计13土压力土压力计注：测点和断面间距根据影响等级确定，影响大的从严要求，影响小的间距可大些。同时要考虑内外部结构和施工特点综合考虑，特殊情况加密测点。监测精度、频率和期限监控工作应以专业监