硬岩地层城市隧道近接高层建筑施工的影响分区研究

从城市建设格局来讲，往往是地面建设发展到相当规模后，才开始开发利用地下空间，这就造成了城市隧道邻近建筑物施工的问题突出。尽管目前已有相关规范、指南对这类近接问题给出不同影响程度的分区方法，但是针对硬岩地层具有一定的局限性。如目前规范认为建筑物基础底下需要采取措施范围（即本研究所称强影响区）是不闭合的，偏于保守；且分区仅与单个指标（建筑基础宽度B）挂钩，而未考虑新建隧道尺寸D的影响等等。本研究在此背景下，通过理论分析、数值模拟、室内模型试验等方法，对硬岩地层城市隧道近接既有高层建筑施工的影响分区进行研究。 首先通过理论分析和数值模拟手段，分别对单一隧道洞室开挖后的应力重分布特征、高层建筑等效荷载作用下的地基附加应力分布规律、以及在高层建筑地基中开挖隧道的力学变异等进行剖析；并从数值模拟方法、基于强度折减的模型试验、基于荷载增加的模型试验等方面论述了隧道与高层建筑不同相对尺度、不同净距下的破坏模式。 在通过模型试验验证数值模拟强度折减方法可行、有效的基础上，改变隧道和高层建筑等效荷载作用面的相对位置、相对尺度,以及隧道开挖释放率，进行了大量工况的隧道近接高层建筑施工有限差分强度折减计算。计算结果显示：随着隧道与高层建筑的净距增大，0°方向（水平方向）安全系数逐渐增大，而后趋于定值；其余方向安全系数表现为先增大后减小的规律。隧道与高层建筑的相对尺度（D/B）对0°方向安全系数影响不明显，在90°方向（竖直方向）相对尺度（D/B）越小，受影响范围越大。隧道开挖释放率对安全系数的影响总体上近似为线性关系。以不考虑高层建筑的不同埋深单一洞室安全系数为参考基准值，定义不考虑高层建筑与考虑高层建筑的安全系数增量趋于稳定或者趋于较小值（理论上趋于0）为弱、无影响分区的分界；0°方向取弱、无影响分区分界的一半、其余方向取安全系数达到峰值作为强、弱影响分区的分界，并给出了相关表达式，建立了由椭圆弧和直线段组成的硬岩地层隧道近接高层建筑施工的强、弱、无影响分区标准图。 最后，基于强、弱、无影响分区提出三个等级的对策分级，体现在保证工程安全的前提下提高经济性的原则。并基于隧道、高层建筑、夹岩三个不同的工程对象提出了若干可行的对策建议。 本研究成果有助于丰富和发展隧道力学理论，可为相关工程的设计与施工提供指导，亦可为今后规范标准和指南等的编制提供理论和技术支撑。 2100433B

通过理论分析、数值模拟、室内模型试验等方法，对硬岩地层城市隧道近接既有高层建筑施工的影响分区进行研究。地下工程近接施工影响最本质的原因是由于新建工程的施工引起围岩应力状态再次重分布，从而导致一系列的力学行为变化。通过建立相应的力学模型分析硬岩隧道近接高层建筑施工的力学机理以及可能的破坏模式，在此基础上，考虑诸多影响因素，如地层条件，隧道尺寸，高层建筑体量，几何近接度，围岩的应力释放率等，进行多工况数值模拟计算，再根据一定的判别准则及其阈值，结合数理统计方法，初步建立硬岩隧道近接高层建筑施工的强、弱、无影响分区标准。然后通过模型试验进行有限工况的物理模拟，同时辅以既有的现场数据，修正完善该影响分区标准及相应的表达式。最后研究讨论工程处于受影响范围内的对策。本研究成果将有助于丰富和发展隧道力学理论，为相关工程的设计与施工提供指导，也为今后规范标准和指南等的编制提供理论和技术支撑。

本书以硬岩地层地铁修建为基础,以青岛地铁施工建设为载体,以施工建设中的技术数据和经验为素 材,全面客观地对硬岩地层地铁修建技术理论和施工方法进行研究、总结和提升,归纳出一套硬岩地层地铁 修建关键技术,并加以系统阐述。 本书分为6章,涵盖硬岩地层钻爆法隧道施工技术、明挖车站施工技术、暗挖车站施工技术、不良地质段 注浆加固技术、地铁标准化施工等内容,本书内容全面、系统,具有创新性,提出了诸多宝贵的理念、原则和经 验,全面展现了我国硬岩地层地铁修建关键技术,对后续我国其他硬岩地层地铁修建,具有很好的指导意义。 本书可供从事城市地铁及地下工程修建的设计、施工、监测、监理以及广大师生学习和参考,亦可作为国 内外同行们交流材料。

通过数理力学方法和经验类比法,对两相邻隧道间的近接施工问题进行研究。按时间、空间、工法三要素对其进行分类，分别研究各类型近接施工问题的力学机理和力学响应模型，研究影响分区和分度的准则及其适用性，影响分区因素及其关联性，影响分区表达式和指标计算方法，以及分区标准图式，并研究其力学对策。目前隧道力学的理论研究主要基于半无限体或无限体中单一洞室的力学行为，对相邻隧道间的复杂力学机理缺乏系统研究。因此 2100433B

第1章 概况……………………………………………………………………………………… 1 1.1 地铁修建概况…………………………………………………………………………… 1 1.2 地铁修建技术概况……………………………………………………………………… 6 1.3 国内主要城市的地质特点……………………………………………………………… 16 第2章 硬岩地层钻爆法隧道施工技术……………………………………………………… 22 2.1 硬岩地层钻爆法隧道设计与施工方法………………………………………………… 22 2.2 竖井、斜井的设计与施工……………………………………………………………… 26 2.3 钻爆法隧道开挖与支护………………………………………………………………… 40 2.4 钻爆法隧道防水施工技术……………………………………………………………… 72 2.5 隧道二次衬砌施工技术………………………………………………………………… 80 2.6 典型工程案例…………………………………………………………………………… 89 参考文献……………………………………………………………………………………… 99 第3章 明挖车站施工技术…………………………………………………………………… 100 3.1 明挖车站施工技术概述……………………………………………………………… 100 3.2 明挖车站基坑开挖施工……………………………………………………………… 101 3.3 明挖车站基坑支护形式……………………………………………………………… 111 3.4 明挖车站主体结构施工……………………………………………………………… 131 3.5 明挖车站防排水施工………………………………………………………………… 138 参考文献……………………………………………………………………………………… 149 第4章 暗挖车站施工技术…………………………………………………………………… 151 4.1 暗挖车站施工技术概述……………………………………………………………… 151 4.2 青岛地区暗挖车站施工工艺的演变………………………………………………… 155 4.3 硬岩地层暗挖车站施工技术………………………………………………………… 160 4.4 暗挖车站防排水……………………………………………………………………… 186 参考文献……………………………………………………………………………………… 189 第5章 不良地质段注浆加固技术…………………………………………………………… 191 5.1 不良地质段注浆加固概况…………………………………………………………… 191 5.2 常规注浆材料………………………………………………………………………… 194 5.3 地表旋喷加固技术…………………………………………………………………… 200 5.4 地表注浆加固技术…………………………………………………………………… 205 5.5 洞内帷幕注浆技术…………………………………………………………………… 215 5.6 典型工程案例………………………………………………………………………… 219 5.7 小结…………………………………………………………………………………… 228 参考文献……………………………………………………………………………………… 229 第6章 绿色施工及标准化工地建设………………………………………………………… 230 6.1 绿色施工概况………………………………………………………………………… 230 6.2 地铁工程绿色施工管理要点和工程实践…………………………………………… 231 6.3 场地选址及布设……………………………………………………………………… 246 6.4 标准化工地建设……………………………………………………………………… 253 参考文献……………………………………………………………………………………… 278 2100433B