《城市地下空间建设新技术特大跨超浅埋特大断面高边墙结构扁平车站隧道开挖和支护技术教学PPT.ppt

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1、城市地下空间建设新技术,2014年11月19-22日 合肥,全国注册土木工程师（岩土）继续教育必修教材,8.1 概述8.2 技术介绍8.3 工程应用（重庆轻轨佛图关大坪区间隧道及大坪车站隧道工程）,第8章 特大跨超浅埋、特大断面、高边墙、结构扁平车站隧道开挖和支护技术,实践表明，轨道交通系统是缓解城市交通压力，提高城市运行效率的有效手段。截止目前，我国已有36个城市轨道交通规划获批。2014年我国城市轨道交通投资将达到2200亿元，比去年增加400亿。到2013年年底我国有19个城市拥有地铁，总里程达到2366公里。随着2013年国务院关于取消和下放行政审批项目等事项的决定发布，明确城市轨道交

2、通项目由省级投资主管部门按照国家批准的规划核准，激发了一些三线城市建设轨道交通项目的积极性。可以预见未来相当长一段时间内我国城市轨道交通建设将呈现逐年增长的趋势。,8.1 概述,由于受环境的限制，轨道交通建造过程中修建特大跨度超浅埋扁平隧道是不可避免的。特别是近几年，在建筑物密集和交通繁忙的城市中心区，出现了大量大跨度扁平浅埋地下工程，如北京地铁西单车站、德国波鸿铁路的地下火车站等。特大跨超浅埋扁平隧道施工已成为当前和今后一段时期内隧道建设尤其是城市轨道交通建设中一个必须面对的主要问题。,8.1 概述,8.2 技术介绍,1825年，美国建筑师勃留涅里雅利用他自制的木质矩形断面盾构在泰晤士河下面

3、修建了第一座水下铁路隧道。1870年日本在建设国内第一条铁路时用明挖法砌拱修建了61m长的石屋川隧道。现代化的隧道修建始于1880年英国利物浦到曼彻斯特的世界上第一条铁路的建设。在本世纪八十年代至九十年代，全世界的隧道建设达到一个新的水平。,在修建隧道和地下工程的实践中，人们已经普遍认识到，隧道及地下工程的核心问题是开挖和支护两个关键工序。即应该如何开挖，才能更有利于围岩的稳定性和便于支护；需要支护时，如何支护才更有效保证坑道稳定和便于开挖。是隧道地下工程设计施工中两个相互促进又相互制约的问题。世界发达国家已有的隧道和地下工程施工技术，大部分已在我国开发利用，并在工程实践中结合中国的国情得到不

4、断的改进和发展。,隧道的几种常见开挖方法示意图,综观当今国内外大跨扁平公路隧道施工方法，尽管开挖方法多种多样，但对于软弱岩土层均需经过适当的地层预加固处理，并采用双侧壁导洞法、CD或CRD工法、台阶法、弧形导洞超前法或其中的组合方法开挖。其出发点是尽可能地借助于辅助施工方法改良土体，将大断面化大为小，并尽快地沿开挖轮廓形成封闭或半封闭的承载结构，再开挖核心部和仰拱。大跨度扁平隧道往往长度较大，且岩性相差悬殊，施工时稳定性差，而必须借助于辅助的预加固措施才能顺利施工。,贵州省凯里市大阁山隧道,四车道公路隧道，全长496m，为单洞双向四车道，其最大开挖宽度达21.04m，高度11.5m，净跨18m

5、，为国内尤其是在市区目前罕见的大跨度隧道。施工方法采用侧壁导坑先墙后拱法，这种方法又称顺作法，它通常是在隧道开挖成形后，再由下至上施作模筑混凝土衬砌。先墙后拱法施工速度快，施工各工序及各工作面之间相互干扰较小，衬砌结构的整体性较好，受力状态也比较好。,但是，在诸多工程中也不乏失败的实例。主要原因：（1）施工管理、质量控制和相关技术的掌握等；（2）隧道工程师们对新奥法的实质缺乏正确的理解。从“新奥法”的保护围岩，调动和发挥围岩的自承能力这一点出发，就可以根据隧道工程具体条件灵活地选择开挖方法、爆破方案、支护形式、支护施作时机和辅助工法。至于对围岩变形的控制，根据不同情况，有时应强调释放，有时应强

6、调限制，其目的都是为了“保护围岩，调动和发挥围岩的自承能力”。（3）目前一些施工工法的具体施工工艺，仍然是含糊不清。如交叉中隔壁工法（CRD工法）都知道是先开挖两个侧壁，等初期支护形成一定的刚度之后，再开挖核心部分。但是，两个侧壁的形状和大小如何确定，各个断面间的纵向距离如何控制，临时支撑的刚度如何选取，也就是开挖参数的选取，仍然还有待深入的专项研究。,特别对大跨度浅埋城市隧道，目前都在强调如何尽可能地借助辅助施工方法改良土体，将大断面化大为小，尽快沿开挖轮廓形成封闭或半封闭的承载结构，再开挖核心部和仰拱。但是在保证安全的情况下，如何保证开挖的经济性和大型机械的使用上面都需要结合实际情况开展深

7、入的研究。,8.3 工程应用,重庆轻轨佛图关大坪区间隧道及大坪车站隧道工程,重庆大坪隧道段里程为DK6+900DK8+500，起于佛图关公园内，止于马家堡。大坪区间隧道起讫里程为DK7+157DK7+609.7，全长452.7m。围岩类别进口段30m为、类，其余为类，隧道涌水量129m3/d，为基岩裂隙水。从进口方向依次设有双线、风机安装段及风机安装渐变段、左右单线、待备线双线、道岔区段，区间隧道（包含出碴支洞）共设有9种断面形式，其中最小开挖跨度4.5m，最大开挖跨度（道岔区与明挖车站接口段）27.2 m，开挖断面340.3m2。车站暗挖段全长81.3m，车站隧道覆盖层厚425m，其中DK7

8、+658.2DK+701.00段覆盖层厚10m，为类围岩，洞跨比为0.150.5。车站隧道与明挖车站接口段底部开挖宽度为22.68m，隧道开挖高度为20.6m，拱部开挖宽度为26.3m，最大开挖面积为 430m2.。,区间隧道及车站隧道平面图,区间隧道及车站隧道纵断面图,技术难点,（1）隧道特大跨、高边墙、拱部结构扁平、超大断面，超浅埋 隧道最大开挖跨度27.2m，拱部结构扁平，最大开挖面积430m2，最大开挖高度20.6m，最小埋深4.0m，典型隧道断面见图8.5所示。由于浅埋大跨扁平隧道的特殊受力条件，隧道结构所受荷载非常复杂，因此对开挖及初期支护要求极高。,（2）周边环境差，对施工要求严

9、格 工程地处重庆市闹市区，洞顶地表建筑物林立，多为八至九层居民房和交通干道，居民房抗震能力差，并有一栋七层居民楼嵌入隧道拱腰，对沉降和爆破震动要求严格，重庆市公安局要求地表质点爆破振速不超过2cm/s，环保局要求噪声不大于70db，夜间施工时间受到严重的限制。,（3）成洞条件差 车站隧道洞顶覆盖层厚410m，为类泥岩，中等偏弱，洞口最薄处仅4m。顶跨比为0.150.5，顶板岩体薄，成洞条件极差。围岩不均匀变化大，左侧围岩比右侧围岩破碎，风化严重，自稳能力差，施工难度大。,（4）断面结构形式多 共设有9种断面形式，其中最小开挖跨度4.5m，最大开挖跨度27.2 m，各种断面交错分布转换频繁，多次

10、变截面。相邻隧道净距小，相邻隧道的最大净距为6.5 m，双线地段隧道最小净距只有3.8m，相邻洞室施工影响大。,需解决的关键问题,（1）进洞方案的选择 本工程地处重庆市闹市区，周边环境条件恶劣，业主提供的施工场地狭窄，对沉降和爆破震动要求严格，夜间施工时间受到严重的限制，施工组织困难。设计在区间隧道出口设出碴支道进入道岔区，实际上本工程隧道施工初期业主只提供一个出碴通道，工期十分紧张，如何组织和是否再增设工作面是需要解决的重要问题之一。（2）超浅埋、特大跨、特大断面、高边墙、结构扁平隧道的开挖和支护技术 本工程车站隧道和道岔区隧道均属于特大跨、超浅埋、特大断面、拱部结构扁平隧道，特别是车站隧道

11、，要想采用全断面开挖或简单的分步开挖无法保证隧道开挖安全和控制地表下沉以及爆破震动对地表建筑物的影响，因此，如何通过综合现有大跨、大断面隧道开挖方法再结合本工程的地质条件选择合理的分步开挖方法、分步开挖的尺寸和相互错开的距离以及超前支护方法，并如何优化施工方案；在开挖实施过程中如何通过监控量测等信息化施工手段，对开挖尺寸相互错开的距离和支护参数进行调整，以确定最优参数，是亟待解决的关键技术问题。,（3）大拱脚围岩保护和拱墙结合部位防水层铺设、钢筋连接方法的确定 车站隧道和区间隧道道岔区均采用薄边墙、大拱脚结构，先拱后墙衬砌。在上半断面开挖后，大拱脚处应力集中，在开挖大拱脚时，必须采取措施尽量减

12、小对大拱脚围岩的扰动，避免大拱脚受水浸泡，使围岩软化；大拱脚拱墙结合处钢筋密集，根据结构本身的特点，对该处防水层施工和钢筋连接要求非常严格，而衬砌采用先拱后墙，使得防水层铺设和钢筋连接施工变得十分困难，所以必须找到可行方法来解决这个矛盾。（4）区间隧道平行施工对相邻洞室的影响 区间隧道结构复杂，相邻洞室净距小，待备线双线地段与单线最小净距仅有3.8m，隧道开挖和爆破震动对相邻洞室施工都有很大影响，另外先开挖小断面隧道还是先开挖大断面隧道对相互之间影响的程度也不一样，因此，必须结合工期要求和隧道力学原理来选择合适的开挖方案。,（5）大断面衬砌台车的制作和大体积混凝土施工车站隧道和区间隧道道岔区拱

13、部二衬混凝土体积大，跨度大，衬砌台车承受的施工荷载大，需要解决衬砌台车刚度问题和保证台车在施工过程中的整体稳定问题，因此必须研制合适的衬砌台车和研究出保证大体积混凝土浇筑质量的施工方法。（6）地表环境复杂情况下特大断面、特大跨、超浅埋隧道地表沉降控制措施根据规范要求，地表沉降不得大于3cm，本工程特别是车站隧道，埋深浅，超大断面、特大跨，如果施工方法不当，地表下沉很难控制，因此必须选择合理的开挖方法、支护手段以及支护和衬砌施作时间，采取多种施工手段控制地表下沉。,（7）地表环境复杂情况下浅埋隧道爆破震动的控制 佛图关至大坪区间隧道及车站隧道位于重庆市主城区内，地面上人口密集，建筑物林立，特别是

14、车站暗挖隧道，开挖断面和跨度大，覆盖层薄，地表情况复杂，多为抗震性能差的楼房和交通干道公路路面，重庆市公安局要求地面质点的震动速度不得超过2.0cm/s。因此，必须选择合理的开挖方案、爆破方案来保证地面建筑的安全。（8）信息化施工技术 本工程施工难度极大，特别是车站隧道和区间隧道道岔区，为了保证施工安全，必须对施工过程进行动态控制，进行信息化施工，对于地表环境复杂情况下特大断面、特大跨、超浅埋隧道，从变形动态来看，初期变形很快，而且绝对值大，采用常规量测手段不完全可靠，因此，需要制定出一套完整、安全可靠的监控量测方案。,进洞方案选取,本工程实际上由三个部分组成，即佛图关大坪区间隧道、车站隧道暗

15、挖段和大坪控制中心综合楼基础工程（包括车站隧道明挖段），由于本工程地处闹市区，施工场地极为狭窄，工作面设置受到限制。,（1）区间隧道进洞方案,佛图关大坪区间隧道进口在佛图关公园内山坡上，公园内不准施工车辆通行，如果在此开设工作面，只能主要依靠人工出碴，出口端人口密集、建筑物林立，地面标高与隧底标高相差近27m，设计在此设出碴支道进入道岔区，可供选择的进洞方案有三种：,方案一：进口采用人工出碴，出口利用出碴支洞进洞，中小型施工车辆出碴。方案二：进口施作大管棚超前支护进洞，在进口类围岩地段施作一个4.55m的长导洞，采用人工出碴，在区间隧道贯通后，再进行扩挖，利用出口出碴支道出碴。出口采用出碴支道

16、进洞。方案三：进口只施作大管棚超前支护和洞口防护工程，出口前期采用出碴支道进洞，待综合楼基础挖到道岔区拱部设计标高后，利用综合楼基础施工便道和既有出碴支道出碴。,第一种方案进口人工出碴费时费力，掘进速度太慢，不可取；第二种方案虽可加快进度，但进口类围岩地段导洞需作施工支护，费用较大，且极不安全，也不可取；第三种方案安全、合理，关键是要加强施工组织，在确保安全情况下快速掘进，保证工期。根据实际情况和比选结果，选择方案三。,车站暗挖隧道进洞方案,（2）车站暗挖隧道进洞方案 车站暗挖隧道与大坪控制中心综合楼相邻，无施工工作面，车站隧道拱脚与地面高差达18m，进洞方案主要为采用竖井进洞和利用便道进洞两

17、种。方案一：采用竖井进洞采用竖井进洞较快，但竖井提升量较小，掘进速度慢，施工干扰大。,方案二：利用便道进洞根据施工现场条件，在控制中心综合楼基坑中作环形便道，利用环形便道施工车站隧道拱部开挖和衬砌工作，环形出碴道路长177.58m。同时施工基坑内土石方，基坑开挖至道岔区隧道拱部后，打通区间隧道出口，以便于通风和区间隧道出碴，车站隧道下半断面利用区间隧道出碴支洞出碴。方案二虽然前期较慢，但环形便道形成后，就能很快打开施工局面，有利于车站隧道和综合楼基础土石方施工，如右图所示。,上半断面双侧壁导坑开挖,下半断面拉中槽开挖,隧道开挖和支护技术,通过对国内外资料调研汇总和整理分析的基础上发现，不论国内

18、还是国外，尽管大跨度扁平隧道的开挖方法多种多样，但基本上是经过适当的地层预加固处理后采用双侧壁导洞法、CD或CRD工法、台阶法或其中的组合。其出发点是尽可能地借助于辅助施工方法化大为小、先拱后墙或先墙后拱，从而尽快地沿开挖轮廓形成封闭或半封闭的承载结构，再开挖核心土和仰拱。修建大跨度扁平隧道不同于修建大跨度扁平洞室，其差别在于前者因长度较短而往往选在岩性较好的地层，故施工方法较为简单。而后者不然，往往长度较大，且岩性相差悬殊，施工时稳定性差，因而必须借助于辅助的预加固措施才能顺利施工。,大坪区间隧道及车站隧道工程不同于以上隧道，跨度大、埋深浅、断面变化多、环保要求高，其规模仅次于米兰城市铁路威

19、尼斯车站隧道，且差距很小。因此，无论从围岩稳定性及支护结构的复杂程度还是城市环境保护角度看，施工难度是国内外少见的，只借鉴目前国内外的某一个工程或采用某一种开挖方法，显然无法达到目的，只有综合国内外所有大跨、大断面相似地下工程（包括水电工程）的开挖施工经验，并结合目前地下工程理念和计算机技术，对施工过程进行模拟分析，才能选择合理的开挖方案。,根据以上国内外大跨隧道的施工经验、大跨隧道开挖后应力分布情况分析以及大坪隧道结构特点，适合本工程特点的开挖方式主要有以下几种方式：（1）上下半断面台阶开挖法（2）上下半断面台阶法+中隔壁法（3）上下半断面台阶法+双侧壁导坑微台阶开挖法（4）上下半断面台阶法

20、+双侧壁导坑微台阶开挖法+小导管注浆（5）上下半断面台阶法+双侧壁导坑微台阶开挖法+大管棚超前注浆。上述施工方法比较见下页表所示。,施工方法比较表,从上表可以看出：前两种虽然造价较低，施工快，但不能保证安全，故不予采用。后三种基本方法均为台阶法+双侧壁坑法，但采用哪种方法更为合理，通过组织专家评审，然后根据专家意见对确定的施工方法，分成4种工况，利用ANSYS有限元分析软件模拟各工况的施工过程，通过对施工过程中力学行为的计算结果进行分析，采用表中第5种施工方法最为合理。即在洞口超浅埋段采用大管栅预注浆加强支护，在大管棚保护下进洞，正台阶开挖，上台阶采用双侧壁导坑开挖，导坑之间间距15m，下台阶

21、左右两侧边墙错开，中间先拉中槽，边墙开挖采用短台阶开挖，共将开挖分成9个部分（下页图），开挖后立即进行初期支护。,车站隧道双侧壁导洞法施工程序图,大拱脚围岩保护和大拱脚拱墙接合部防水板铺设和钢筋连接方法,车站隧道和区间隧道道岔区均采用了大拱脚、薄边墙结构，先拱后墙衬砌，这种结构施工时有两点需要解决。一是上半断面开挖后，大拱脚处应力集中，必须采取措施保护大拱脚。二是拱墙接合部是施工薄弱环节，防水钢筋连接十分困难。大拱脚保护采用预留光爆层，特别困难地段（例如隧道上方为抗震性差的楼房）采用预裂爆破，大拱脚处严禁积水，防止围岩软化。,方案一：在拱脚混凝土底部挖10cm10cm小槽，并垫土袋，留足EVA

22、防水板搭接长度，待边墙初期支护完成后，再撬掉土袋，将防水板拉出，与边墙防水板焊接。拱脚底部开挖较设计起拱线低20cm，用M2.5号水泥砂浆，先填至设计起拱线高程，待砂浆凝固后，用墨线弹出边墙钢筋的准确位置，再钻孔，把边墙钢筋插入孔内，钢筋与孔壁间的间隙，仍用M2.5号水泥砂浆填塞，以免浇筑拱部二次衬砌时，混凝土浆流进孔内。该方案拱墙交界处边墙钢筋连接不便，不能保证质量，费时费力。,方案二：在拱墙结合部施作双层防水卷材，在拱脚混凝土底部挖槽，小槽宽100100cm，沿隧道通长布置，把边墙钢筋插入槽内，同时将EVA卷入槽内，槽用砂回填，回填后用水泥砂浆抹平，防止灌混凝土时，混凝土浆液流入槽内，待边

23、墙开挖时，再撬掉砂浆层，将防水板从小槽内拉出，与边墙防水板焊接，防水板卷入小槽长度为3050cm。同时，为使拱部二衬钢筋与拱脚处防水板间的点接触变为面接触，以防钢筋刺穿防水板，在二衬钢筋增加一10cm宽、10mm厚的钢垫板。该方案施工方便，能保证拱墙交界处边墙钢筋和防水板连接质量。,相邻洞室平行施工相互影响,区间隧道结构复杂，相邻洞室净距小，断面大小不一，特别是待备线双线地段与单线地段最小净距只有3.8m，平行施工相互之间有影响，就相邻洞室先施工大断面隧道还是先施工小断面隧道问题。通过研究认为：如果先施工大断面隧道，即待备线双线，首先是双线隧道掘进慢，影响隧道贯通，另外从力学原理和有限元分析结

24、果来看，先施工双线隧道对相邻洞室的影响要大于先施工单线隧道，因此决定先施工单线隧道，然后间隔一定距离，平行施工双线隧道。具体做法：在单线隧道掘进一定距离后，开挖待备线双线隧道，单线隧道全断面开挖，待备线双线采用台阶法开挖，为确保安全，待备线上台阶先开挖左半侧，在单线隧道完成二衬后，上台阶再开挖，然后开挖下台阶，全断面二次衬砌。,大体积混凝土施工和大断面衬砌台车的制作,车站隧道和区间隧道道岔区拱部混凝土体积大，跨度大，必须研制专用大断面衬砌台车和找出控制大体积混凝土质量的方法。通过与专业机械设计单位联合，设计了大断面衬砌台车。拱部二衬混凝土体积大，跨度大，根据研究论证，灌注拱部混凝土时要对称进行

25、，连续浇注，灌注速度不宜太快，以每小时10m3为宜，大拱脚处采用水平浇注和振捣，分层厚度不大于30cm，为了保证混凝土的密实度，可泵性，通过反复试验，混凝土配合比采取了以下措施：（1）针对本地原材料的特点，采用高效减水剂，增大混凝土的工作度、坍落度控制在18cm。（2）掺加UEA微膨胀剂，并按水泥用量的8%替换掺加来补偿混凝土收缩变形。（3）砂率对泵送混凝土的可泵性很重要，最佳砂率保证混凝土的强度和可泵性的情况下，水泥用量最小的砂率，砂率低的混凝土可泵性差，根据试验，砂率按35%40%考虑。,地表沉降的控制,（1）对施工过程中地表下沉的特性和规律进行分析a.当x=-0.5D1.0D（掌子面通过

26、测点前后，D为隧道开挖直径）时，地表下沉加速变化，表现为急剧的变形阶段。b.当x1.0D（初期支护闭合阶段）时，地表下沉为减速变化，表现为收敛的变形阶段。通过对浅埋隧道施工方法引超的围岩变形动态的分析，可以认识到，地表下沉主要受隧道开挖过程中的掌子面空间效应的影响，围岩变形不能瞬时完成，而是随掌子面的推进，而发展并逐渐收敛的，从变形动态可以看出，初期变形是加速的，而且绝对值大，这是控制地表下沉的关键时期。根据以上规律和大量的资料分析，对于车站隧道来说，可以预测绝大部分的下沉值，应发生在上部半断面的开挖过程，因此采用大管棚超前支护和上半断面双侧壁导坑开挖是十分必要的。,（2）分步开挖方案的比较和

27、进行施工模拟分析优化开挖方法、减少沉降的研究 前面对浅埋隧道地表下沉规律的分析可知，对于车站隧道，控制地表下沉的原则是“尽可能地早期防止围岩松驰”，因此采用合理的超前支护措施和开挖方法是十分必要的。通过对5种开挖方案进行比选和进行施工模拟分析，最终确定了采用在洞口超浅埋段采用大管棚预注浆加强支护，在大管棚保护下进洞，正台阶开挖，上台阶采用双侧壁导坑开挖，导坑之间间距15m，下台阶左右两侧边墙错开，中间先拉中槽，边墙开挖采用短台阶开挖，共将开挖分成9个部分，开挖后立即进行初期支护。,（3）超前支护和初期支护参数的选择，施作时间与地表沉降的相关关系研究 根据浅埋隧道地表下沉规律，控制地表下沉的原则

28、是“尽可能早期防止围岩松驰”，因此超前支护必须在开挖之前进行，浆液选择水泥浆，注浆后尽快形成支护能力。初期支护在隧道开挖后立即进行，其支护参数根据施工监控量测信息进行调整。工字钢拱架在拱部核心开挖时必须边开挖边架设工字钢拱架，使之与左右导坑联成整体，封闭成环，防止围岩过早松驰，拱部二次衬砌紧跟，有效控制地表沉降。,地表复杂条件下爆破振动控制方法,针对特大跨断面、特大跨、超浅埋隧道以及本工程周边环境的特点，根据爆破质点振动速度公式V=K（Q1/3/R）公式，在爆破点距地表建筑物的距离R是确定不变的情况下，要减少质点振动速度。必须研究在确保计划施工进度和总工期的前提下如何减少最大一段起爆药量Q，以

29、及如何选用合适的炸药品种和爆破方法来降低K、a系数，为此，开展了相应内容的研究。,位移分析,a第一次爆破开挖 b第二次爆破开挖,c第三次爆破开挖 d第四次爆破开挖 埋深10m不同爆破开挖方式地表位移等值线图,（1）合理的开挖方案研究 要减小振动速度，关键要减少最大起爆药量，而采用分部开挖减少开挖面积是最直接的方法，在满足地表沉降和施工进度的条件下，合理选择了分部尺寸和循环进尺。（2）合理掏槽形式和位置研究 掏槽形式一般分为直眼掏槽和楔形掏槽，直眼掏槽循环进尺大，对工作面要求低，适合小断面、大循环进尺的隧道掘进，但效果差，爆破振动大，显然不适合本工程使用；楔形掏槽分为单楔形掏槽和双楔形掏槽，通过

30、试验比较双楔形掏槽虽然较麻烦，但爆破效果好，同样循环进尺下，爆破振动小，故拱部选用双楔形掏槽。然后针对围岩情况，经过计算和试炮结果确定掏槽位置和循环进尺。,（3）单眼装药量研究 单眼装药量是根据最大一段同时起爆的药量，经过公式计算确定，然后根据试炮振动速度量测结果进行调整确定。（4）周边眼爆破参数研究 周边眼采用光面爆破，周边眼间距根据围岩性质初定，并经过试炮后光爆效果确定，特别困难地段例如隧道上方为抗震性很差的楼房，采用预裂爆破，这样既可以最大限度减小围岩的振动，又可以达到减振效果。,（5）段间隔时差研究 根据有关资料表明，在软岩围岩中爆破，振动频率较低，一般均在100Hz以下，为避免振动强

31、度的叠加作用，低段雷管跳段使用。（6）爆破器材选型 根据爆破理论，炸药爆轰速度直接影响质点振动速度，要降低质点振动速度应选用低爆速炸药，炸药选用爆速低的2#岩石销铵炸药，雷管选用非电毫秒炸药。,信息化施工方案,（1）现场量测项目的选择研究,根据本工程地处渝中区闹市区、地面高层建筑密集、人（车）流量大、隧道埋深浅、上伏岩层性差，特别是区间隧道道岔区和大坪车站隧道跨度大等特点。地面主要对建筑物沉降及局部倾斜、建筑物裂缝变形进行监测，洞内监测一般地段只进行常规项目量测，即进行拱顶下沉，周边收敛等项目量测，在车站隧道和道岔区隧道以及区间隧道进口类围岩双线段进行初期支护应力量测，特别对地表环境复杂情况下

32、特大断面、特大跨、超浅埋隧道，从变形动态来看，初期变形很快，而且绝对值大，采用常规量测手段不完全可靠，必须进行初期支护应力量测，进一步检验支护参数和隧道施工稳定性，实践证明在车站隧道这种特大断面、特大跨、超浅埋隧道中进行拱架应力、喷混凝土应力量测直观、快速，效果明显，在车站隧道预防险情、指导施工方面发挥了重要的、不可替代的作用。建议在今后特大跨、超浅埋隧道施工中作为一个必测项目。具体量测断面情况如下页图所示。,隧道量测断面图,（2）量测方案制定研究,量测方案包括量测方法、量测断面的选定，断面内测点数量和位置、量测频率、量测仪器、测点埋设时间等。方案的制定原则上根据设计和规范要求制定，特别地段如

33、建筑物密集地段，特大跨浅埋地段、围岩软弱地段适应增加量测断面。,（3）信息反馈指导施工,施工信息是指施工过程中观察现场地质调查，现场监控量测等得到的数据和信息，施工信息是隧道开挖后围岩稳定性的动态反映，也是修正设计的依据。施工过程中对各种信息进行综合分析，互相验证，以便对预设计参数修正和施工方法的改进，在佛-大区间隧道和车站隧道施工中，收集了大量第一手量测和地质调查资料，然后将这些施工信息进行动态管理和分析处理，会同设计、监理单位一起对设计参数的合理性进行评价，有力地保证了隧道施工安全进行。,特别是车站隧道，当施工至DK7+684DK7+708段上半断面时，通过对开挖后的围岩地质观察发现，左侧

34、围岩要比右侧围岩破碎，且地下水也比右侧丰富，同时在开挖该段上半断面核心土时，通过量测发现该部工字钢应力急剧增长。说明该段隧道施工信息给出了不稳定征兆，立即召集设计、业主、监理协商修正设计，通过采取施工支撑、初期支护参数加强和施工工序的更改后围岩趋于稳定。,8.3.3 总结,重庆市轻轨佛图关-大坪区间隧道及大坪车站隧道工程综合运用了多项先进的施工技术，成功地建造了开挖跨度达27.2m的特大跨浅埋城市隧道。本工程从施工方法的选择到相关技术的开发运用都体现了现代隧道工程理念和创新性，丰富和完善了浅埋暗挖城市隧道施工技术。本成果已成功应用于重庆轻轨佛图关大坪区间隧道及车站隧道，安全、快速、高质量建成了

35、这一具有世界级难度的隧道工程，隧道的建成为我国大跨浅埋城市隧道施工积累了成熟经验，对今后大跨浅埋城市交通隧道施工具有普遍的指导意义。该项技术成果现已在重庆轻轨较场口车站及折返线工程中推广应用。,本工程的关键技术及创新点如下：（1）结合本工程地质条件和断面特点，特大跨超浅埋隧道采用“上半断面侧壁导坑法，下断面先中槽后侧墙开挖、先拱后墙衬砌”的隧道施工新方法。该方法在国内首次被引入地铁和城市轻轨工程施工中。（2）与国内外同类隧道相比，特大跨超浅埋特大断面隧道施工综合采用了分部开挖、信息化施工、微震爆破等多种手段，丰富和完善了浅埋暗挖城市隧道施工技术。（3）超浅埋、特大跨、特大断面、高边墙、结构扁平

36、隧道的开挖和支护技术。通过国内外现有先进技术调研，结合现场实际情况，参考施工过程中力学行为模拟分析结果，确定开挖支护方案，并通过监控量测结果修正支护参数，以保证隧道施工安全快速。改变原有仅凭经验分析进行施工决策的状况。,（4）特大跨超浅埋隧道爆破振动控制技术。采用预裂爆破，大间距微差，浅眼多循环，分部开挖，增设周边减震眼及严格控制药量等措施，有效地控制了爆破地震动强度，爆破对建筑物没有产生损坏，质点振动速度没有超过控制标准，保证了安全。充实和丰富了地表情况复杂条件下特大跨超浅埋隧道爆破振动控制技术。（5）特大断面超浅埋地段地表沉降控制技术。特大跨超浅埋隧道必须按“管超前、严注浆、多分部、短开挖

37、、强支护、快封闭，勤量测”的施工原则进行施工，采用“眼镜超前，化大为小，先侧后中，先上后下，先拱后墙，衬砌紧跟”的施工方法控制地表沉降和对周边建筑物的影响。,（6）大体积混凝土施工和大断面衬砌台车的制作技术。针对模筑钢筋混凝土二次衬砌特点，混凝土浇筑施工采用质量可靠的商品混凝土，用输送泵输送混凝土入模，同时，采取控制骨料粒径、在混凝土中加入高效减水剂以及微膨胀剂调整混凝土的和易性和流动性、分层浇筑、自制大跨钢模衬砌台车等措施保证了大断面二衬结构混凝土质量。（7）建立和完善了特大跨超浅埋隧道施工监控量测系统技术。完整地提出了特大跨超浅埋城市地铁隧道的测点布设、量测方法以及对量测结果进行了分析，认

38、为施工中必须进行监控量测，浅埋特大跨隧道施工除须进行常规项目量测外，非常有必要进行初期支护应力量测，可准确、直观了解围岩应力变化情况，对指导隧道施工、预防险情有着非常重要的现实意义。,补充：监测曲线类型 通过对所测拱顶下沉曲线的分析整理，可将拱顶下沉曲线分为以下几种类型：正常型反复型突变型异常型,（1）监测曲线按形态分类,a.正常型 拱顶测点随着时间的增长，累计拱顶下沉量逐渐增大。对同一个量测断面来讲，从隧道开挖到拱顶下沉基本稳定为止，每天的位移速度都是不同的，一般来说，初期位移速度最大，以后日趋减少，下沉逐渐收敛。当在出现收敛趋势后，某一时间段内拱顶位移趋近于零时，判定围岩达到稳定状态。此类

39、曲线占拱顶下沉监测曲线的大部分。举例如下：,正常型”位移时间曲线在量测初期增长速度较快，之后渐渐趋于平稳。,b.反复型 此类曲线也比较常见，拱顶下沉量随着时间的增长反复的增大和减小，但其变化区域较小，一般在12mm之内，并且总体趋势不变，有良好的统计特征。此种曲线属于比较安全范畴，一般是由于测量误差和施工扰动引起的。此时围岩比较稳定，没有发生内部位移等。,“反复型”位移时间曲线，即量测结果随时间的增长呈上下起伏变化，不易找到明显的变化规律或趋势，一般量值较小，受随机性影响而致（趋势项、随机项）。,c.突变型 此类曲线是关注的重点。曲线一旦有突变发生，并且排除测量误差、操作错误和测点松动破坏所引

40、起的突变可能后，一般该点就是隧道稳定与否的节点。此后应对该点加强监测，密切注意该点的变化趋势，结合地质因素和施工因素等综合分析，从而决定是否予以报警，加强该段围岩的支护强度。,“突变型”位移时间曲线，即测值在某一时段出现急剧增大或减小，此种情况的发生，一般是因为施工的急剧扰动，或衬砌结构局部的破坏失稳而产生。,信息反馈与预测预报,信息反馈方法又称：理论反馈法和经验反馈法,根据净空变化量值或预计最终位移值与位移临界值对比来判断根据位移速率来判断 如当位移速率大于20mm/d时，就需要特别支护。位移时间曲线，变形速率下降，位移趋于稳定；，变形速率不变，发出警告，及时加强支护系统；，变形速率增大，则

41、已进入危险状态，须立即停工，采取措施进行加固。曲线形态,分阶段（施工开挖阶段）空间分布分类（不同测点、工法等）综合分析判断标准分级（环境保护等级）,62,动态反馈设计与信息化施工的流程,工程监测,数据分析,反分析参数或性态模型（当前和未来）,变量预报,数值或解析变形、稳定性正分析,实际开挖检验,设计和施工方案可行否,修改方案即控制措施,继续施工,动态信息化设计和施工示意图,信息化反馈设计施工发展历程,经验判断开挖引起影响,基于沉降、位移观测的信息化,基于单变量累计、速率值预报的信息化,基于量测对设计和施工的反分析,准信息化,多变量的非线性动态反馈分析以及考虑土性随机离散的概率、模糊反馈分析,信息化,基于神经网络、生物技术等的智能反馈分析,现代信息化,谢 谢！,