硬巖地層城市隧道近接高層建筑施工的影響分區(qū)研究

從城市建設(shè)格局來講，往往是地面建設(shè)發(fā)展到相當(dāng)規(guī)模后，才開始開發(fā)利用地下空間，這就造成了城市隧道鄰近建筑物施工的問題突出。盡管目前已有相關(guān)規(guī)范、指南對這類近接問題給出不同影響程度的分區(qū)方法，但是針對硬巖地層具有一定的局限性。如目前規(guī)范認(rèn)為建筑物基礎(chǔ)底下需要采取措施范圍（即本研究所稱強(qiáng)影響區(qū)）是不閉合的，偏于保守；且分區(qū)僅與單個指標(biāo)（建筑基礎(chǔ)寬度B）掛鉤，而未考慮新建隧道尺寸D的影響等等。本研究在此背景下，通過理論分析、數(shù)值模擬、室內(nèi)模型試驗(yàn)等方法，對硬巖地層城市隧道近接既有高層建筑施工的影響分區(qū)進(jìn)行研究。 首先通過理論分析和數(shù)值模擬手段，分別對單一隧道洞室開挖后的應(yīng)力重分布特征、高層建筑等效荷載作用下的地基附加應(yīng)力分布規(guī)律、以及在高層建筑地基中開挖隧道的力學(xué)變異等進(jìn)行剖析；并從數(shù)值模擬方法、基于強(qiáng)度折減的模型試驗(yàn)、基于荷載增加的模型試驗(yàn)等方面論述了隧道與高層建筑不同相對尺度、不同凈距下的破壞模式。 在通過模型試驗(yàn)驗(yàn)證數(shù)值模擬強(qiáng)度折減方法可行、有效的基礎(chǔ)上，改變隧道和高層建筑等效荷載作用面的相對位置、相對尺度,以及隧道開挖釋放率，進(jìn)行了大量工況的隧道近接高層建筑施工有限差分強(qiáng)度折減計(jì)算。計(jì)算結(jié)果顯示：隨著隧道與高層建筑的凈距增大，0°方向（水平方向）安全系數(shù)逐漸增大，而后趨于定值；其余方向安全系數(shù)表現(xiàn)為先增大后減小的規(guī)律。隧道與高層建筑的相對尺度（D/B）對0°方向安全系數(shù)影響不明顯，在90°方向（豎直方向）相對尺度（D/B）越小，受影響范圍越大。隧道開挖釋放率對安全系數(shù)的影響總體上近似為線性關(guān)系。以不考慮高層建筑的不同埋深單一洞室安全系數(shù)為參考基準(zhǔn)值，定義不考慮高層建筑與考慮高層建筑的安全系數(shù)增量趨于穩(wěn)定或者趨于較小值（理論上趨于0）為弱、無影響分區(qū)的分界；0°方向取弱、無影響分區(qū)分界的一半、其余方向取安全系數(shù)達(dá)到峰值作為強(qiáng)、弱影響分區(qū)的分界，并給出了相關(guān)表達(dá)式，建立了由橢圓弧和直線段組成的硬巖地層隧道近接高層建筑施工的強(qiáng)、弱、無影響分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)圖。 最后，基于強(qiáng)、弱、無影響分區(qū)提出三個等級的對策分級，體現(xiàn)在保證工程安全的前提下提高經(jīng)濟(jì)性的原則。并基于隧道、高層建筑、夾巖三個不同的工程對象提出了若干可行的對策建議。 本研究成果有助于豐富和發(fā)展隧道力學(xué)理論，可為相關(guān)工程的設(shè)計(jì)與施工提供指導(dǎo)，亦可為今后規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和指南等的編制提供理論和技術(shù)支撐。 2100433B

通過理論分析、數(shù)值模擬、室內(nèi)模型試驗(yàn)等方法，對硬巖地層城市隧道近接既有高層建筑施工的影響分區(qū)進(jìn)行研究。地下工程近接施工影響最本質(zhì)的原因是由于新建工程的施工引起圍巖應(yīng)力狀態(tài)再次重分布，從而導(dǎo)致一系列的力學(xué)行為變化。通過建立相應(yīng)的力學(xué)模型分析硬巖隧道近接高層建筑施工的力學(xué)機(jī)理以及可能的破壞模式，在此基礎(chǔ)上，考慮諸多影響因素，如地層條件，隧道尺寸，高層建筑體量，幾何近接度，圍巖的應(yīng)力釋放率等，進(jìn)行多工況數(shù)值模擬計(jì)算，再根據(jù)一定的判別準(zhǔn)則及其閾值，結(jié)合數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，初步建立硬巖隧道近接高層建筑施工的強(qiáng)、弱、無影響分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)。然后通過模型試驗(yàn)進(jìn)行有限工況的物理模擬，同時輔以既有的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，修正完善該影響分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)及相應(yīng)的表達(dá)式。最后研究討論工程處于受影響范圍內(nèi)的對策。本研究成果將有助于豐富和發(fā)展隧道力學(xué)理論，為相關(guān)工程的設(shè)計(jì)與施工提供指導(dǎo)，也為今后規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和指南等的編制提供理論和技術(shù)支撐。

本書以硬巖地層地鐵修建為基礎(chǔ),以青島地鐵施工建設(shè)為載體,以施工建設(shè)中的技術(shù)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)為素 材,全面客觀地對硬巖地層地鐵修建技術(shù)理論和施工方法進(jìn)行研究、總結(jié)和提升,歸納出一套硬巖地層地鐵 修建關(guān)鍵技術(shù),并加以系統(tǒng)闡述。 本書分為6章,涵蓋硬巖地層鉆爆法隧道施工技術(shù)、明挖車站施工技術(shù)、暗挖車站施工技術(shù)、不良地質(zhì)段 注漿加固技術(shù)、地鐵標(biāo)準(zhǔn)化施工等內(nèi)容,本書內(nèi)容全面、系統(tǒng),具有創(chuàng)新性,提出了諸多寶貴的理念、原則和經(jīng) 驗(yàn),全面展現(xiàn)了我國硬巖地層地鐵修建關(guān)鍵技術(shù),對后續(xù)我國其他硬巖地層地鐵修建,具有很好的指導(dǎo)意義。 本書可供從事城市地鐵及地下工程修建的設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測、監(jiān)理以及廣大師生學(xué)習(xí)和參考,亦可作為國 內(nèi)外同行們交流材料。

通過數(shù)理力學(xué)方法和經(jīng)驗(yàn)類比法,對兩相鄰隧道間的近接施工問題進(jìn)行研究。按時間、空間、工法三要素對其進(jìn)行分類，分別研究各類型近接施工問題的力學(xué)機(jī)理和力學(xué)響應(yīng)模型，研究影響分區(qū)和分度的準(zhǔn)則及其適用性，影響分區(qū)因素及其關(guān)聯(lián)性，影響分區(qū)表達(dá)式和指標(biāo)計(jì)算方法，以及分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)圖式，并研究其力學(xué)對策。目前隧道力學(xué)的理論研究主要基于半無限體或無限體中單一洞室的力學(xué)行為，對相鄰隧道間的復(fù)雜力學(xué)機(jī)理缺乏系統(tǒng)研究。因此 2100433B

第1章 概況……………………………………………………………………………………… 1 1.1 地鐵修建概況…………………………………………………………………………… 1 1.2 地鐵修建技術(shù)概況……………………………………………………………………… 6 1.3 國內(nèi)主要城市的地質(zhì)特點(diǎn)……………………………………………………………… 16 第2章 硬巖地層鉆爆法隧道施工技術(shù)……………………………………………………… 22 2.1 硬巖地層鉆爆法隧道設(shè)計(jì)與施工方法………………………………………………… 22 2.2 豎井、斜井的設(shè)計(jì)與施工……………………………………………………………… 26 2.3 鉆爆法隧道開挖與支護(hù)………………………………………………………………… 40 2.4 鉆爆法隧道防水施工技術(shù)……………………………………………………………… 72 2.5 隧道二次襯砌施工技術(shù)………………………………………………………………… 80 2.6 典型工程案例…………………………………………………………………………… 89 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………… 99 第3章 明挖車站施工技術(shù)…………………………………………………………………… 100 3.1 明挖車站施工技術(shù)概述……………………………………………………………… 100 3.2 明挖車站基坑開挖施工……………………………………………………………… 101 3.3 明挖車站基坑支護(hù)形式……………………………………………………………… 111 3.4 明挖車站主體結(jié)構(gòu)施工……………………………………………………………… 131 3.5 明挖車站防排水施工………………………………………………………………… 138 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………… 149 第4章 暗挖車站施工技術(shù)…………………………………………………………………… 151 4.1 暗挖車站施工技術(shù)概述……………………………………………………………… 151 4.2 青島地區(qū)暗挖車站施工工藝的演變………………………………………………… 155 4.3 硬巖地層暗挖車站施工技術(shù)………………………………………………………… 160 4.4 暗挖車站防排水……………………………………………………………………… 186 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………… 189 第5章 不良地質(zhì)段注漿加固技術(shù)…………………………………………………………… 191 5.1 不良地質(zhì)段注漿加固概況…………………………………………………………… 191 5.2 常規(guī)注漿材料………………………………………………………………………… 194 5.3 地表旋噴加固技術(shù)…………………………………………………………………… 200 5.4 地表注漿加固技術(shù)…………………………………………………………………… 205 5.5 洞內(nèi)帷幕注漿技術(shù)…………………………………………………………………… 215 5.6 典型工程案例………………………………………………………………………… 219 5.7 小結(jié)…………………………………………………………………………………… 228 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………… 229 第6章 綠色施工及標(biāo)準(zhǔn)化工地建設(shè)………………………………………………………… 230 6.1 綠色施工概況………………………………………………………………………… 230 6.2 地鐵工程綠色施工管理要點(diǎn)和工程實(shí)踐…………………………………………… 231 6.3 場地選址及布設(shè)……………………………………………………………………… 246 6.4 標(biāo)準(zhǔn)化工地建設(shè)……………………………………………………………………… 253 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………… 278 2100433B