复杂地质条件下地铁隧道穿越工程施工关键技术

定　　价：68 元

• 作者：郑爱元 武科
• 出版时间：2019/9/1
• ISBN：9787519832995
• 出 版 社：中国电力出版社

• 中图法分类：U231.3 
• 纸张：胶版纸
• 开本：16开

内容简介

本书依托深圳地铁 7 号线建设工程，针对复杂地质条件下浅埋暗挖法隧道下穿既有工程，综合运用现场试验、理论分析与数值模拟，重点研究了复杂地质特征与灾害预报方法，揭示了浅埋暗挖隧道施工力学机理，提出了浅埋暗挖地铁隧道下穿既有建筑物高效施工技术 ；进一步，探讨了浅埋大跨度变截面隧道围岩失稳破坏机理与控制措施。总结形成了下穿工程对既有结构物安全控制的流程与风险控制体系提出完整的变形控制方法，从风险分析的角度对浅埋暗挖法隧道施工及组合工艺的应用技术进行评价，对今后类似工程的建设具有重要意义。本书适用于从事地下工程设计、施工、监理、研究等领域教学、科研与开发的教师、学生、研发人员等参考使用。

序 言

近年来我国地下轨道交通建设快速发展，由于交通规划的多变性以及城市的快速发展，前期城市轨道交通建设中没有预留新线的接线，或者预留工程的标准和条件不够，必然造成新建线路在既有线路附近施工的实际问题，产生了大量的新建地铁隧道下穿既有道路工程案例，其下穿施工技术难度大，新建隧道埋深浅，且地层沉降控制要求高，不确定因素多。

若施工过程中对于既有建（构）筑物控制措施不合理，不但影响隧道内施工，对地面车辆行车安全也有较大范围的影响，因此受到国内外学者的广泛关注。作为城市轨道交通建设的一种施工工法，浅埋暗挖法是在地表较近的地下进行各种类型地下洞室暗挖施工的一种方法。该工法具有拆迁少、不扰民、不破坏环境等特点，同时，结合工程特点和水文地质系统，创造了小导管超前支护技术、８字形网构钢拱架设计和制造技术、正台阶环形开挖留核心土施工技术和变位进行反分析计算的方法，突出时空效应对防塌的重要作用，提出在软弱地层快速施工的理念。然而，在实际工程建设中，对于结构埋置较浅、地面建筑物密集、交通运输繁忙、地下管线密集及对地面沉降要求严格等情况，采用浅埋暗挖法施工时，也应依据地质特征，不断完善和改进施工工艺，减小施工引起周围地层的移动，防止既有建（构）筑物的变位。

为此，本文作者依托深圳地铁７号线停车场出入线下穿北环大道快车道工程，采用理论计算方法、数值模拟方法、现场监测分析等技术手段相结合，对地铁隧道穿越既有市政道路的地层变形规律与控制方法进行研究，提出基于皮尔曲线模型的隧道施工地层变形三维时空预测模型，并将其拓展到地铁双线隧道；利用等效土柱法推导出地铁隧道下穿既有道路统一计算公式，并给出公式中相关参数确定方法；建立了三维数值模型，进行数值计算分析，研究了隧道下穿引起既有结构的应力应变状态；基于流固耦合模块对隧道开挖造成的孔压变化和渗流情况进行分析，研究了隧道间距对邻近隧道的影响关系；开展了超前加固措施进行比选，并对超前加固工艺进行进一步讨论。

为工程稳定性及地层控制效果的评价提供理论依据，为同类工程提供参考和奠定理论基础。由于作者水平所限，书中错误和不妥之处在所难免，敬请读者提出宝贵的批评意见。

作者介绍

郑爱元，深圳地铁集团有限公司，教授级高级工程师。 在深圳地铁集团有限公司主要从事设计与科研工作，期间获得奖项如下： 1中国施工企业管理协会科技技术创新 一等奖（沉管隧道设计与施工关键技术研究） 2 中国铁路工程总公司科学技术奖二等奖（沉管隧道施工关键技术研究） 3中国施工企业管理协会科技技术创新 二等奖（复杂地址条件下浅埋暗挖地铁隧道关键技术与风险控制研究） 4中国电建科学技术奖 二等奖（复杂地质浅埋暗挖地铁隧道施工控制临近构筑物变形技术） 5中国公路学会科学技术奖 二等奖（沉管隧道施工关键技术研究）

目 录

目录 前言 １　绪论 １ 　１．１　研究背景与意义 １ 　１．２　国内外研究现状 ２ 　　１．２．１　地质灾害超前预报方法 ２ 　　１．２．２　隧道工程施工力学机理研究 ３ 　　１．２．３　地层变形规律及预测方法研究现状分析 ７ 　　１．２．４　隧道下穿施工地层变形规律及控制措施研究现状 １０ 　１．３　工程概况及难点 １１ 　　１．３．１　工程概况 １１ 　　１．３．２　工程难点 １６ ２　地铁隧道施工地层变形三维时空预测模型 １７ 　２．１　隧道开挖引起地层变形的机理及时空效应 １７ 　　２．１．１　隧道开挖引起地层沉降机理 １７ 　　２．１．２　隧道开挖引起地层变形的时空效应 １７ 　２．２　Ｐｅｃｋ公式在预测地层变形中的应用 １９ 　２．３　单线隧道施工地层变形三维时空过程统一计算 ２０ 　　２．３．１　皮尔曲线模型 ２０ 　　２．３．２　连续施工单线隧道地层沉降三维时空预测模型 ２２ 　　２．３．３　考虑施工停顿的单线隧道地层沉降三维时空预测模型 ２２ 　２．４　双线隧道施工地层变形三维时空过程统一计算 ２３ 　　２．４．１　连续施工双线隧道地层沉降三维时空预测模型 ２３ 　　２．４．２　考虑施工停顿的双线隧道地层沉降三维时空预测模型 ２５ 　２．５　地铁隧道下穿既有道路施工地层变形三维时空过程统一计算 ２６ 　２．６　地层变形预测参数及其确定方法 ２７ 　　２．６．１　地层损失率犞ｌｏｓｓ ２７ 　　２．６．２　沉降槽宽度系数犻 ２８ 　　２．６．３　前期沉降影响系数犪和开挖速度系数犫 ２９ 　　２．６．４　隧道半径和土质条件影响系数狀 ２９ ３　复杂地质条件下地铁隧道穿越工程实测数据分析 ３０ 　３．１　隧道下穿广深高速公路工程 ３０ 　　３．１．１　围岩变形特征 ３０ 　　３．１．２　地表沉降规律 ３２ 　３．２　隧道下穿北环快车道工程 ３３ 　　３．２．１　围岩变形规律 ３３ 　　３．２．２　地表沉降规律 ３４ 　　３．２．３　地层变形规律 ３５ 　３．３　隧道下穿地面厂房工程 ３８ 　３．４　隧道零距离下穿既有建筑物车站工程 ４５ 　　３．４．１　监测项目 ４５ 　　３．４．２　监测点布置 ４６ 　　３．４．３　监测结果分析 ４８ ４　复杂地质条件下地铁隧道穿越工程数值仿真分析 ５２ 　４．１　数值计算模型与分析方法 ５２ 　　４．１．１　下穿广深高速隧道工程 ５２ 　　４．１．２　下穿北环快车道隧道工程 ５４ 　　４．１．３　下穿工业厂房隧道工程 ５７ 　　４．１．４　零距离下穿既有运营车站工程 ５９ 　４．２　下穿既有建筑物数值计算结果分析 ６２ 　　４．２．１　下穿广深高速公路隧道工程 ６２ 　　４．２．２　下穿北环快车道隧道工程 ７０ 　　４．２．３　下穿工业厂房隧道工程 ８３ 　　４．２．４　下穿隧道地表振动特征分析 ８７ 　　４．２．５　零距离下穿既有运营车站工程 ９０ ５　复杂地质条件下地铁隧道穿越工程施工技术 １０２ 　５．１　地质灾害超前预报技术 １０２ 　　５．１．１　隧道施工超前地质预报工作的重要性 １０２ 　　５．１．２　地质雷达探测预报方法 １０３ 　　５．１．３　超前钻探预报方法 １０３ 　５．２　隧道信息化监测技术 １０５ 　　５．２．１　信息化监测目的 １０６ 　　５．２．２　信息化监测内容 １０６ 　　５．２．３　信息化监测断面和监测点布置 １０７ 　　５．２．４　信息化监测频率 １０７ 　　５．２．５　信息化监测预警、报警值 １０７ 　　５．２．６　信息采集技术 １０８ 　　５．２．７　信息处理技术 １１６ 　　５．２．８　信息反馈技术 １１７ 　５．３　超前预加固施工技术 １２０ 　　５．３．１　超前大管棚支护方法 １２１ 　　５．３．２　超前小导管支护方法 １２９ 　５．４　动态化注浆加固施工技术 １３３ 　　５．４．１　动态化注浆基本理念与方法 １３３ 　　５．４．２　施工注意事项 １３４ 　５．５　控制爆破减震技术 １３５ 　　５．５．１　影响隧道控制爆破效果的因素 １３５ 　　５．５．２　隧道下穿既有建筑物爆破开挖基本技术方案 １３６ 　　５．５．３　电子雷管爆破减震技术 １４１ 　５．６　隧道下穿段开挖工法转换技术 １４４ 　　５．６．１　深农区间隧道下穿段开挖施工技术 １４４ 　　５．６．２　皇福区间下穿福民车站施工技术 １５６ 　５．７　初期支护施工技术 １６４ 　　５．７．１　安设钢拱架 １６４ 　　５．７．２　挂设钢筋网 １６６ 　　５．７．３　湿喷混凝土施工 １６６ ６　复杂地质条件下地铁隧道穿越工程变形控制技术 １６８ 　６．１　基本控制技术 １６８ 　６．２　地表建筑物变形控制技术 １６９ 　　６．２．１　桩基托换法 １６９ 　　６．２．２　顶升法 １６９ 　　６．２．３　迫降法 １６９ 　　６．２．４　建筑物平移法 １７０ 　　６．２．５　注浆加固保护法 １７０ 　６．３　施工变形及建筑物保护控制标准的确定 １７０ 　６．４　深农区间隧道下穿段变形控制技术 １７０ 　　６．４．１　控制开挖进尺及步长间距 １７０ 　　６．４．２　控制工序施工质量 １７１ 　　６．４．３　洞内初期支护补强 １７１ 　　６．４．４　初期支护背后注浆 １７１ 　　６．４．５　洞顶地表处理 １７１ 　　６．４．６　监控量测数据指导施工生产 １７２ 　　６．４．７　公路路面防护 １７２ 　６．５　皇福区间下穿福民车站变形控制技术 １７２ 　　６．５．１　针对４号线福民站的施工准备 １７２ 　　６．５．２　减少底板沉降的保护 １７２ 　　６．５．３　运营单位的配合 １７３ 　　６．５．４　下穿段初期支护临时支护拆除方案及安全措施 １７３ ７　施工安全与质量保障措施 １７６ 　７．１　安全生产目标 １７６ 　７．２　安全生产保证体系 １７６ 　７．３　安全管理措施 １７６ 　　７．３．１　开工前准备工作 １７６ 　　７．３．２　新工人进场时，三级安全教育 １７７ 　　７．３．３　班前安全技术交底 １７７ 　　７．３．４　施工过程中的监督、检查、再教育及考核 １７７ 　　７．３．５　班后总结及改进工作 １７７ 　７．４　安全措施 １７７ 　　７．４．１　机械安全保证措施 １７７ 　　７．４．２　安全用电措施 １７８ 　　７．４．３　下穿段隧道施工安全保证措施 １７８ 　７．５　质量保证措施 １８０ 　　７．５．１　质量目标 １８０ 　　７．５．２　质量管理组织机构 １８０ 　　７．５．３　隧道开挖质量保证措施 １８０ 　　７．５．４　施工过程控制 １８１ 　７．６　应急预案 １８１ 　　７．６．１　应急组织机构 １８１ 　　７．６．２　应急物资 １８２ 　　７．６．３　应急材料 １８３ 　　７．６．４　洞内塌方应急预案 １８３ ８　结论 １８５ 参考文献 １８７