穿越既有線技術(shù)-講稿課件

隧道近距離穿越既有地鐵

構(gòu)筑物關(guān)鍵施工技術(shù)

張頂立北京交通大學(xué)隧道及地下工程教育部工程研究中心2007年6月隧道近距離穿越既有地鐵

構(gòu)筑物關(guān)鍵施工技術(shù)

張頂立11工程背景及技術(shù)難點(diǎn)

進(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)的城市快速軌道交通得到快速發(fā)展，近年內(nèi)北京將修建300km以上的地下鐵道，2050年規(guī)劃在市區(qū)建設(shè)693km的地下鐵道,包括郊區(qū)支線達(dá)1000km以上，逐步形成快速軌道交通網(wǎng),，全國(guó)近期將有15個(gè)城市修建約1500km的城市軌道交通工程，投資數(shù)6000億元。1工程背景及技術(shù)難點(diǎn)2穿越既有線技術(shù)--講稿課件3穿越既有線技術(shù)--講稿課件4穿越既有線技術(shù)--講稿課件5穿越既有線技術(shù)--講稿課件6穿越既有線技術(shù)--講稿課件7如上所述，在各大城市地鐵網(wǎng)的建設(shè)中必然會(huì)遇到眾多的節(jié)點(diǎn)車(chē)站，也必然存在車(chē)站及區(qū)間隧道相互穿越的工程問(wèn)題，如目前剛剛施工結(jié)束的地鐵五號(hào)線在崇文門(mén)和東單車(chē)站分別下穿和上穿地鐵環(huán)線（2號(hào)線）和復(fù)八線（1號(hào)線），以及正在建設(shè)的地鐵四號(hào)線宣武門(mén)車(chē)站、西單站、十號(hào)線芍藥居站、國(guó)貿(mào)站等。此外還有深圳地鐵會(huì)展中心站、沈陽(yáng)地鐵青年大街站等。在既有線正常運(yùn)營(yíng)的情況下順利地完成施工，并確保運(yùn)營(yíng)和施工的安全是該類(lèi)工程所面臨的主要難題。如上所述，在各大城市地鐵網(wǎng)的建設(shè)中必然會(huì)遇到8序號(hào)新建線既有線穿越情況穿越類(lèi)型最小間距/m152崇文門(mén)暗挖車(chē)站下穿地鐵2號(hào)線區(qū)間下穿1.98021東單暗挖車(chē)站上穿地鐵1號(hào)線區(qū)間上穿0.632雍~和暗挖區(qū)間穿環(huán)線雍和宮站下穿0.3442宣武門(mén)暗挖車(chē)站下穿2號(hào)線宣武門(mén)車(chē)站下穿1.951西單暗挖車(chē)站上穿1號(hào)線區(qū)間上穿0.5462西直門(mén)站改造（預(yù)留)

7101國(guó)雙區(qū)間下穿1號(hào)線區(qū)間下穿1.245813北芍區(qū)間下穿13號(hào)線芍藥居站下穿9.2159機(jī)場(chǎng)線13東直門(mén)站穿13號(hào)線東直門(mén)折返線下穿、側(cè)穿0北京地鐵在建線路近距離穿越既有地鐵線工程匯總表

通常認(rèn)為，當(dāng)結(jié)構(gòu)間距小于5.0m以后兩者的影響就非常明顯，即5.0m以下可以認(rèn)為是小間距，上表中除穿越芍藥居城鐵站外，其他間距均小于2.0m，因此均為近距穿越。序號(hào)新建線既有線穿越情況穿越類(lèi)型最小間距/m152崇文門(mén)暗挖9節(jié)點(diǎn)車(chē)站的建設(shè)方式：A.同期建設(shè)—4、10號(hào)線黃莊車(chē)站B.前期建設(shè)預(yù)留如2、4號(hào)線西直門(mén)站C.穿越既有線施工,如崇文門(mén)、東單、宣武門(mén)站等節(jié)點(diǎn)車(chē)站的建設(shè)方式：10

隧道穿越既有線的主要形式:

依據(jù)新建隧道與既有線結(jié)構(gòu)的位置關(guān)系可分為下穿既有線、上穿既有線和側(cè)穿既有線等3種穿越形式，其中以下穿既有線工程的技術(shù)難度最大。

隧道穿越既有線的主要形式:11崇文門(mén)下穿既有線結(jié)構(gòu)崇文門(mén)下穿既有線結(jié)構(gòu)12東單站上穿既有線結(jié)構(gòu)東單站上穿既有線結(jié)構(gòu)13崇文門(mén)聯(lián)絡(luò)通道側(cè)穿既有線結(jié)構(gòu)崇文門(mén)聯(lián)絡(luò)通道側(cè)穿既有線結(jié)構(gòu)14

在很多情況下，由于交通規(guī)劃的多變性以及城市的快速發(fā)展，前期建設(shè)中沒(méi)有預(yù)留新線的接線，或者預(yù)留工程的標(biāo)準(zhǔn)和條件不夠，則必然造成新建線路在既有地鐵構(gòu)筑物附近施工的實(shí)際問(wèn)題。事實(shí)上，新建地鐵施工與既有地鐵結(jié)構(gòu)之間是相互影響的，既有結(jié)構(gòu)的存在影響到新建工程的施工和安全；而新線施工則又必然對(duì)既有結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。這樣在新線工程建設(shè)中不僅要保證工程自身的安全，同時(shí)還要保證不致對(duì)既有結(jié)構(gòu)造成破壞性的影響進(jìn)而影響到運(yùn)營(yíng)安全，這是穿越既有線施工的主要技術(shù)難題。在很多情況下，由于交通規(guī)劃的多變性以及城市的快15隧道穿越既有線施工必然造成對(duì)既有結(jié)構(gòu)的影響，嚴(yán)重時(shí)可能造成結(jié)構(gòu)的破壞和部分使用功能的喪失，甚至影響到運(yùn)營(yíng)安全。因此新建隧道施工與既有結(jié)構(gòu)的安全性保護(hù)構(gòu)成一對(duì)矛盾體，結(jié)構(gòu)損壞（廣義上安全或部分功能的喪失）發(fā)生的充要條件是：新建工程施工的附加影響已經(jīng)超過(guò)既有結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度（如承受變形的極限能力等），因此保護(hù)既有結(jié)構(gòu)不發(fā)生破壞的主要措施有：⑴減小施工造成的附加影響，使其不超過(guò)結(jié)構(gòu)所能承受的強(qiáng)度極限；⑵加固既有結(jié)構(gòu)，提高其抗變形能力和強(qiáng)度。隧道穿越既有線施工必然造成對(duì)既有結(jié)構(gòu)的影響，16事實(shí)上，在施工過(guò)程中所有技術(shù)措施的制定也都是圍繞這兩個(gè)方面進(jìn)行的，因此隧道穿越既有線工程的工作重點(diǎn)為：⑴既有結(jié)構(gòu)的安全性評(píng)價(jià)，給出控制指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)；⑵制定合理有效的技術(shù)措施，盡量減小附加變形對(duì)既有結(jié)構(gòu)的影響；⑶在既定的施工方案下制定詳細(xì)的階段控制目標(biāo)和措施，并保證實(shí)施到位，落到實(shí)處；⑷監(jiān)控量測(cè)、信息反饋及過(guò)程控制；⑸工后評(píng)估和恢復(fù)措施的制定和實(shí)施。事實(shí)上，在施工過(guò)程中所有技術(shù)措施的制定也都是17穿越既有線結(jié)構(gòu)所要解決的關(guān)鍵問(wèn)題：

針對(duì)隧道穿越既有地鐵線結(jié)構(gòu)工程的特點(diǎn)，應(yīng)重點(diǎn)解決好以下幾個(gè)方面的技術(shù)問(wèn)題：穿越既有線結(jié)構(gòu)所要解決的關(guān)鍵問(wèn)題：18A.保證既有線的安全運(yùn)營(yíng)

新線施工不可避免地要對(duì)既有線的運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生影響，但只要通過(guò)有效的工程措施，將這種影響降低到列車(chē)安全運(yùn)營(yíng)允許的范圍內(nèi)，施工即可正常進(jìn)行。這里，問(wèn)題的關(guān)鍵在于設(shè)定合理的、保證既有線安全運(yùn)營(yíng)所需要的各項(xiàng)指標(biāo)及其管理值。B.保證施工過(guò)程的安全

既有線結(jié)構(gòu)的存在惡化了施工條件，同時(shí)還要考慮到結(jié)構(gòu)荷載及其運(yùn)營(yíng)振動(dòng)的影響，因此必須保證新建工程本身的安全，避免災(zāi)難性事故的發(fā)生。C.監(jiān)控量測(cè)和信息反饋是工程安全的重要保證

監(jiān)控量測(cè)并實(shí)施信息反饋可使既有線結(jié)構(gòu)和工程施工處于受控狀態(tài)，使每一步的施工都有明確控制目標(biāo)和要求。這在穿越既有線施工中具有尤其重要的意義。A.保證既有線的安全運(yùn)營(yíng)19

在系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上，形成若干幾個(gè)技術(shù)要點(diǎn)，針對(duì)不同的隧道穿越方式和主要技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行研究和實(shí)踐，形成相應(yīng)穿越方式下的若干核心技術(shù)點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)。最后通過(guò)技術(shù)整合，形成淺埋暗挖法穿越地鐵既有線結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)。

創(chuàng)造了淺埋暗挖法穿越既有地鐵結(jié)構(gòu)的模式——《地鐵施工對(duì)既有地鐵構(gòu)筑物影響評(píng)價(jià)及危險(xiǎn)性〉鑒定標(biāo)準(zhǔn)》——《隧道穿越既有地鐵構(gòu)筑物施工指南》在系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上，形成若干幾個(gè)技術(shù)要點(diǎn)，針對(duì)20有鑒于此，穿越既有線工程擬重點(diǎn)解決：

（1）既有地鐵構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)安全性評(píng)價(jià)體系及方法；（2）既有地鐵構(gòu)筑物狀態(tài)變化監(jiān)控管理指標(biāo)及控制標(biāo)準(zhǔn)；（3）既有地鐵構(gòu)筑物受施工影響的反應(yīng)模式和評(píng)價(jià)方法；（4）新建淺埋暗挖隧道與既有地鐵構(gòu)筑物合理間距的確定；（5）淺埋暗挖隧道穿越既有地鐵構(gòu)筑物的合理施工方法；（6）既有地鐵構(gòu)筑物與軌道系統(tǒng)變化的監(jiān)測(cè)及控制管理；（7）既有地鐵構(gòu)筑物分步開(kāi)挖施工影響的變位分配原理、方法與控制研究；（8）既有地鐵線運(yùn)營(yíng)振動(dòng)對(duì)淺埋暗挖隧道施工影響的評(píng)價(jià)方法和控制技術(shù)。有鑒于此，穿越既有線工程擬重點(diǎn)解決：212國(guó)內(nèi)外相關(guān)工程分析

在國(guó)內(nèi)外，地鐵施工中穿越既有鐵路干線以及盾構(gòu)法穿越既有地鐵結(jié)構(gòu)的工程實(shí)例均有報(bào)道，但采用淺埋暗挖法施工大斷面車(chē)站穿越既有地鐵構(gòu)筑物在國(guó)內(nèi)外尚無(wú)成功的工程實(shí)例，因此穿越既有線問(wèn)題的研究具有開(kāi)創(chuàng)性工作。就其本質(zhì)而言，穿越既有地鐵構(gòu)筑物就是對(duì)其沉降量和沉降速率的控制，采用可靠的技術(shù)措施使沉降值控制在允許的范圍內(nèi)。2國(guó)內(nèi)外相關(guān)工程分析22

針對(duì)以上所述隧道穿越既有地鐵線路的幾個(gè)技術(shù)難題，對(duì)國(guó)內(nèi)外有關(guān)類(lèi)似工程及其處理的措施進(jìn)行了調(diào)研和分析，其中包括美國(guó)波士頓中央交通主動(dòng)脈隧道、倫敦地下鐵道延長(zhǎng)線、韓國(guó)漢城車(chē)站、意大利鐵路車(chē)站站場(chǎng)、日本筑波、三之輪隧道，以及我國(guó)上海地鐵上體場(chǎng)站、南京地鐵穿越南京火車(chē)站等。以下分別作簡(jiǎn)單的介紹。針對(duì)以上所述隧道穿越既有地鐵線路的幾個(gè)技術(shù)難23

（一）美國(guó)波士頓中央交通主動(dòng)脈隧道C11A1標(biāo)—I-93洲際公路北向隧道段

美國(guó)馬賽諸塞州波士頓市的中央交通主動(dòng)脈隧道工程是美國(guó)歷史上規(guī)模最大、工藝最為復(fù)雜、耗資最高的一項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施工程。耗資高達(dá)108億美元，被稱為‘波士頓大開(kāi)挖’。該工程計(jì)劃在波士頓港和勞恩國(guó)際機(jī)場(chǎng)之間構(gòu)筑第二條隧道，還將建起世界上最大的一架懸索橋，以一條八車(chē)道的地下高速公路取代目前的一條六車(chē)道的高架路。其設(shè)計(jì)交通流量為每天通過(guò)245，000輛汽車(chē)，可望減少2小時(shí)的高峰期。工程預(yù)計(jì)2004年完工。

C11A1標(biāo)是該工程的一部分，包括一條長(zhǎng)度為600m的四車(chē)道公路隧道和一些附屬設(shè)施。在AtlanticAvenue與Summerstreet的交叉處，隧道與Redline地鐵（車(chē)站）、MBTA電車(chē)隧道（車(chē)站）和兩站的地下站廳層立交，見(jiàn)圖。

（一）美國(guó)波士頓中央交通主動(dòng)脈隧道C11A1標(biāo)24穿越既有線技術(shù)--講稿課件25

該處隧道埋深約19m，其上部支護(hù)結(jié)構(gòu)拱頂距既有地鐵結(jié)構(gòu)底約1.5m。其中的Redline地鐵（車(chē)站）建于1916年，高峰期運(yùn)量為每小時(shí)100,000人。工程要求在不影響既有線正常運(yùn)營(yíng)的條件下進(jìn)行隧道施工。為了承托上部車(chē)站和周?chē)馏w的重量，施工中采取了強(qiáng)有力的支護(hù)體系，見(jiàn)圖，同時(shí)對(duì)Redline地鐵（車(chē)站）、MBTA電車(chē)隧道（車(chē)站）的動(dòng)態(tài)進(jìn)行24小時(shí)無(wú)間斷監(jiān)測(cè)。施工采用暗挖方式，在既有線下沿隧道方向平行施作兩導(dǎo)洞（左洞長(zhǎng)約46m，右洞長(zhǎng)40m），對(duì)其下深18m的土體進(jìn)行注漿，形成兩道注漿墻。然后在墻體內(nèi)分三層依次開(kāi)挖導(dǎo)洞、施作混凝土墻體。在緊鄰既有線的導(dǎo)洞中，沿導(dǎo)洞垂直方向以一定間距開(kāi)挖小導(dǎo)洞，并在其中施作預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁，支撐在混凝土墻之上。至此，支撐體系完成，在它的保護(hù)下對(duì)隧道進(jìn)行開(kāi)挖。該處隧道埋深約19m，其上部支護(hù)結(jié)構(gòu)拱頂距既有地鐵結(jié)構(gòu)底26在開(kāi)挖上層導(dǎo)洞時(shí)曾進(jìn)行注漿止水和施作橫向小導(dǎo)洞時(shí)進(jìn)行壁后注漿，為避免對(duì)其上地鐵線造成危害，對(duì)既有線進(jìn)行了水平儀和光學(xué)觀測(cè)兩種觀測(cè)手段的監(jiān)測(cè)，右圖是兩種監(jiān)測(cè)方法取得的位移曲線對(duì)比圖。圖中顯示，在前后兩個(gè)月的施工中，既有結(jié)構(gòu)因注漿而上抬了0.8英寸，約20.31mm。在開(kāi)挖上層導(dǎo)洞時(shí)曾進(jìn)行注漿止水和施作橫向小導(dǎo)27

（二）倫敦JubileeLine延長(zhǎng)線

英國(guó)的JubileeLine延長(zhǎng)線工程是倫敦市地下交通網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，于1994年開(kāi)工。隧道在Waterloo地段從既有的Bakerloo線和Northern線下穿過(guò)。見(jiàn)圖。其埋深在20～30m，洞徑為4.38m。采用開(kāi)敞式機(jī)械開(kāi)挖，復(fù)合式襯砌。穿越段Bakerloo線為地鐵車(chē)站，其洞徑為6.81m～6.86m，與JubileeLine延長(zhǎng)線相距8.08m。穿越段Northern線包括車(chē)站和區(qū)間，洞徑分別為6.68m和3.57m，與JubileeLine延長(zhǎng)線相距分別為6.40m和5.66m，見(jiàn)圖。（二）倫敦JubileeLine延長(zhǎng)線28穿越既有線技術(shù)--講稿課件29

施工過(guò)程中對(duì)既有線進(jìn)行了沉降、扭轉(zhuǎn)等廣泛的監(jiān)測(cè)，其中Bakerloo線沉降控制在10mm以內(nèi)，Northern線沉降控制在15mm以內(nèi)，見(jiàn)圖。施工過(guò)程中對(duì)既有線進(jìn)行了沉降、扭轉(zhuǎn)等廣泛的監(jiān)測(cè)，其30（三）韓國(guó)地鐵車(chē)站穿越既有地鐵線

該工程位于一交通繁忙的十字路口下方，且管網(wǎng)密布，通訊電纜、自來(lái)水管和污水管道等縱橫穿插。所以只能采用暗挖法。該車(chē)站寬23m，高8.6m，拱頂距既有地鐵線4m，結(jié)構(gòu)斷面見(jiàn)圖。圖中柱體縱向上為墻狀連續(xù)結(jié)構(gòu)，以隔離行車(chē)時(shí)的噪音和空氣污染。（三）韓國(guó)地鐵車(chē)站穿越既有地鐵線31車(chē)站所賦存地層上部為風(fēng)化軟巖，下部為硬巖。為控制既有線的沉降和工作面的穩(wěn)定，采用鋼管復(fù)合注漿支護(hù)技術(shù)。在隧道拱頂輪廓外3m范圍內(nèi)高壓注漿，所用鋼管長(zhǎng)度26m，中洞上方布置五層，側(cè)洞上方布四層，見(jiàn)下圖。車(chē)站所賦存地層上部為風(fēng)化軟巖，下部為硬巖。為32車(chē)站開(kāi)挖方法見(jiàn)下圖,采用先挖側(cè)洞，后挖中洞的方法，初支為厚度25cm的加鋼筋噴射混凝土配以錨桿。經(jīng)量測(cè)，側(cè)洞開(kāi)挖時(shí)拱頂沉降3~4mm，初支中應(yīng)力達(dá)4.6Mpa，且主要沉降發(fā)生在上導(dǎo)坑開(kāi)挖過(guò)程中。中洞施工時(shí)，拱頂沉降3mm，初支應(yīng)力達(dá)0.5Mpa，柱體中應(yīng)力為0.35Mpa。車(chē)站開(kāi)挖方法見(jiàn)下圖,采用先挖側(cè)洞，后挖中洞的33

（四）意大利的Ravone鐵路車(chē)站(含高速鐵路線和專(zhuān)用線)站場(chǎng)下面的兩個(gè)平行的地下通道，斷面呈拱形，每個(gè)通道的內(nèi)徑為13m，長(zhǎng)約400m，兩通道中心距離僅有17m。地層主要為軟弱的淤泥砂卵石，偶有黏土夾層。在限定速度80km/小時(shí)的站內(nèi)行車(chē)條件下，每對(duì)鐵軌在40m長(zhǎng)度內(nèi)均勻下沉量不得超過(guò)3cm，兩根鐵軌的不均勻下沉在3m，7m，10m長(zhǎng)度內(nèi)分別不得超過(guò)5‰，4‰和3‰。隧道采用礦山法全斷面開(kāi)挖，鋼拱架和加鋼筋網(wǎng)噴射混凝土支護(hù)。開(kāi)挖前施行地層加固，措施是用40個(gè)長(zhǎng)15m、搭接長(zhǎng)度5m的超前玻璃纖維構(gòu)件，并通過(guò)30孔噴射注漿在隧道輪廓的周邊形成一或兩層長(zhǎng)度分別為10m和7m的注漿加固殼。（四）意大利的Ravone鐵路車(chē)站(含高速鐵路線和34開(kāi)挖過(guò)程中，兩隧道工作面距離基本上保持在75m。量測(cè)結(jié)果表明，地表最大變形，隆起5～8mm，下沉8～10mm，均未超過(guò)規(guī)定的警戒限值，見(jiàn)圖。開(kāi)挖過(guò)程中，兩隧道工作面距離基本上保持在7535（五）筑波、三之輪隧道縱穿既有鐵路線

日本的筑波、三之倫地鐵隧道在軟弱地層中縱向穿越三條既有地面運(yùn)營(yíng)線達(dá)300m，該處地層的N值為4，成分為砂70％，粉砂16％，粘土13％，土質(zhì)軟弱，易產(chǎn)生流動(dòng)、坍塌。隧道埋深4～12m，洞徑為10m。采用泥水式盾構(gòu)法施工。施工前對(duì)穿越區(qū)進(jìn)行了注漿加固，以二重管柱塞灌注工法和NS噴射工法，在土層中隧道位置上方預(yù)先施作注漿加固層和機(jī)械攪拌樁。同時(shí)，在地面沿鐵路線縱向，對(duì)施工影響范圍內(nèi)的路基施作軌道施工梁進(jìn)行加固，見(jiàn)圖。施工初期，為防止噴泥，泥水壓設(shè)定較低值，為自然水壓＋20kpa，掘進(jìn)速度為25mm/min，注漿壓力設(shè)為工作面泥水壓+150kpa。觀測(cè)地表初期沉降值達(dá)到15mm。修正后的泥水壓改為自然水壓+35kpa。隧道通過(guò)后，地表最大沉降達(dá)到7mm，最終沉降為20mm。（五）筑波、三之輪隧道縱穿既有鐵路線36（六）上海地鐵4號(hào)線上體場(chǎng)車(chē)站穿越既有線結(jié)構(gòu)

上海地鐵4號(hào)線上海體育場(chǎng)車(chē)站穿越段結(jié)構(gòu)緊貼地鐵1號(hào)線上體館站底板，穿越施工過(guò)程中，需保證原地鐵1號(hào)線的圍護(hù)結(jié)構(gòu)、車(chē)站的底板不受影響，并保證1號(hào)線能正常運(yùn)營(yíng)；此外，由于地鐵1號(hào)線上方有高架、立交道路，且其它建筑物離基坑亦非常近，要求車(chē)站穿越施工時(shí)，以上建構(gòu)筑物不允許有大的地層變形，因而其施工難度極大。（六）上海地鐵4號(hào)線上體場(chǎng)車(chē)站穿越既有線結(jié)構(gòu)上37總體施工方案

因地鐵4號(hào)線的上體場(chǎng)站與地鐵1號(hào)線的上體館車(chē)站幾乎直交，為進(jìn)行穿越施工，地鐵4號(hào)線車(chē)站除先將穿越段以外的結(jié)構(gòu)施工完成外，再借助人工地層水平凍結(jié)技術(shù)，對(duì)地鐵1號(hào)線底板下土體進(jìn)行加固，形成了強(qiáng)度高、封閉性好的凍土帷幕，然后在凍土帷幕中進(jìn)行分區(qū)、分層開(kāi)挖構(gòu)筑施工。穿越車(chē)站的綜合施工技術(shù)Ⅰ托換加固技術(shù)的應(yīng)用；Ⅱ碳纖維加固補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)Ⅲ懸吊加固技術(shù)的應(yīng)用；Ⅳ地層凍脹和融沉防治措施總體施工方案38綜合以上可見(jiàn)：（1）國(guó)內(nèi)外已建和正在建設(shè)的類(lèi)似工程基本上都是采用托換、加固或托換+加固的措施，施工過(guò)程中控制方法也大同小異；（2）所有工程的難度和規(guī)模都沒(méi)有超過(guò)北京地鐵五號(hào)線崇文門(mén)車(chē)站穿越工程，崇文門(mén)車(chē)站所采用的監(jiān)測(cè)和控制技術(shù)目前也是最先進(jìn)的；（3）目前還尚無(wú)完善的穿越既有線方案、措施和工作程序。綜合以上可見(jiàn)：393地層變形模式及其對(duì)環(huán)境的影響特點(diǎn)

地鐵隧道開(kāi)挖引起的地層變形及地表沉陷是一個(gè)極其復(fù)雜的過(guò)程，其中包括應(yīng)力的傳遞和變形的傳遞。隧道開(kāi)挖后首先引起隧道周?chē)鷳?yīng)力的變化，在應(yīng)力重新調(diào)整過(guò)程中引起隧道周?chē)馏w的變形和破壞，隨隧道的不斷開(kāi)挖所影響的范圍也不斷擴(kuò)大，最終通過(guò)地層土體傳遞到地表。應(yīng)力的傳遞是自上而下的，由此造成開(kāi)挖體周?chē)扒胺酵馏w中的應(yīng)力集中，當(dāng)其超過(guò)土體強(qiáng)度后即發(fā)生破壞，繼而產(chǎn)生較大的塑性變形；而變形的傳遞則是自下而上的，在其傳遞過(guò)程中有時(shí)還伴隨有土體的失水固結(jié)等。

3地層變形模式及其對(duì)環(huán)境的影響特點(diǎn)40隧道開(kāi)挖后地層移動(dòng)及應(yīng)力變化隧道開(kāi)挖后地層移動(dòng)及應(yīng)力變化41

根據(jù)地鐵暗挖施工的監(jiān)測(cè)結(jié)果，綜合分析地層分層沉降、水平位移以及襯砌結(jié)構(gòu)受力等資料，在開(kāi)挖隧道上方一定層位的土體中存在著某種形式的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)類(lèi)似于承載拱。該結(jié)構(gòu)形成的位置以及它的穩(wěn)定性受到許多因素的影響，其中包括地層的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)、含水狀況以及地層加固方式等。大量監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，不同地層，如粘性土和砂質(zhì)土地層，其變形和地表沉降存在較大的差異，從而構(gòu)成不同的沉降模式，其控制的原則和技術(shù)措施也有所區(qū)別。根據(jù)地層條件以及沉降過(guò)程的特點(diǎn)，可將地表沉降分為整體沉降和拱式沉降兩種主要模式，分別適用于粘性土地層和砂性土地層。根據(jù)地鐵暗挖施工的監(jiān)測(cè)結(jié)果，綜合分析地層分層沉降、42

對(duì)于呈層狀結(jié)構(gòu)且具有一定強(qiáng)度的地層，隨隧道開(kāi)挖上覆地層依次運(yùn)動(dòng)和變形，但由于地層強(qiáng)度、分層厚度以及完整性的不同，各地層的運(yùn)動(dòng)在時(shí)間和空間上具有一定的差異，并呈現(xiàn)出明顯的成組運(yùn)動(dòng)特征。通常同一組地層中最下位的地層為結(jié)構(gòu)層，其中失穩(wěn)直接波及到地表的結(jié)構(gòu)層稱為主導(dǎo)結(jié)構(gòu)層，它是地表沉降控制的重點(diǎn)。

43穿越既有線技術(shù)--講稿課件44

對(duì)于松散地層，尤其是含砂性土的地層，隧道開(kāi)挖后首先在其上方形成冒落拱（有時(shí)是松動(dòng)拱），隨隧道開(kāi)挖范圍增大冒落拱在不斷發(fā)展，在一定條件下將形成某一穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，即相對(duì)穩(wěn)定的“拱結(jié)構(gòu)”，如下圖所示。根據(jù)監(jiān)測(cè)，拱高可達(dá)隧道寬度的一倍左右。

45穿越既有線技術(shù)--講稿課件46

以上分析是基于地層本身變形的基本規(guī)律，事實(shí)上在城市地鐵的施工中地層中存在各種形式的結(jié)構(gòu)物，包括橋樁、建筑物基礎(chǔ)、管線以及地層中的其他構(gòu)筑物。這樣在地層變形過(guò)程中必然發(fā)生地層與結(jié)構(gòu)的相互作用，由于其相對(duì)位置、強(qiáng)度以及地層性質(zhì)的不同將出現(xiàn)不同的結(jié)果，如地層變形被隔斷或地層中的結(jié)構(gòu)物遭到破壞等，從而對(duì)近接環(huán)境安全造成不同的影響。這也就要求我們采取不同的控制方案和技術(shù)措施。以上分析是基于地層本身變形的基本規(guī)律，事實(shí)上在474地層與結(jié)構(gòu)的作用體系

在地層中開(kāi)挖隧道必然造成地層變形和破壞，隨著開(kāi)挖范圍的增大以及時(shí)間的增加，變形則逐漸向四周傳遞，最后形成地表沉降和土體的側(cè)向移動(dòng)。當(dāng)變形在地層傳遞過(guò)程中遇有結(jié)構(gòu)物時(shí)則必然發(fā)生地層與結(jié)構(gòu)的相互作用，依據(jù)作用結(jié)果的可能會(huì)出現(xiàn)不同的情況，如結(jié)構(gòu)物的變形、破壞等，因此只有搞清他們之間的作用關(guān)系，建立起相應(yīng)的控制體系，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)既有結(jié)構(gòu)物的保護(hù)。4地層與結(jié)構(gòu)的作用體系

48地層及結(jié)構(gòu)變形控制體系地層及結(jié)構(gòu)變形控制體系49地層與地下結(jié)構(gòu)的相互作用關(guān)系

隧道開(kāi)挖方式對(duì)地層變形模式的影響及其變形的傳播規(guī)律—隧道開(kāi)挖與地層變形的相互關(guān)系；在給定變形（變形量大小及其分布）條件下，地下結(jié)構(gòu)的破壞模式及安全性評(píng)價(jià)；地層與結(jié)構(gòu)的作用機(jī)理和模式—地層擾動(dòng)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)的存在影響地層變形及其發(fā)展規(guī)律，即地層與結(jié)構(gòu)作用的銜接。地層與地下結(jié)構(gòu)的相互作用關(guān)系隧道開(kāi)挖方式對(duì)地層變形模式的影505合理夾層厚度的分析與確定

綜合考慮列車(chē)振動(dòng)對(duì)新建結(jié)構(gòu)的影響和夾層土體變形對(duì)既有結(jié)構(gòu)沉降的影響，合理的結(jié)構(gòu)間距以2~3m為宜；同時(shí)考慮到間距在5m以上相互影響明顯減小，因此在小間距范圍內(nèi)合理的夾層厚度為2~3m。5合理夾層厚度的分析與確定綜合考慮列車(chē)振516地層及結(jié)構(gòu)變形分配的原理和方法

變位分配原理：地層及結(jié)構(gòu)的變形是逐漸累積的，說(shuō)明每步工程活動(dòng)都會(huì)造成變形的增大；每個(gè)施工活動(dòng)步驟（開(kāi)挖、支護(hù)、支撐拆除及襯砌等）中所產(chǎn)生的變形是不同的，有時(shí)差異很大，并且具有明顯的規(guī)律性；不同應(yīng)力路徑所產(chǎn)生的變形量是不同的，即施工順序不同，其階段變形和最終變形量都可能是不同的。6地層及結(jié)構(gòu)變形分配的原理和方法52地層及結(jié)構(gòu)變位分配的方法：在擬定的施工方法和工程條件下，可結(jié)合工程實(shí)際、既往的監(jiān)測(cè)成果和理論分析及數(shù)值模擬結(jié)果，對(duì)每個(gè)施工階段的變形量進(jìn)行分解，即將總體目標(biāo)分解為階段目標(biāo)進(jìn)行控制，通過(guò)對(duì)階段目標(biāo)的控制實(shí)現(xiàn)對(duì)總體目標(biāo)的控制，從而確保既有結(jié)構(gòu)的安全。地層及結(jié)構(gòu)變位分配的方法：537穿越既有線的技術(shù)方案及應(yīng)用

《淺埋暗挖法近距離穿越既有地鐵構(gòu)筑物（區(qū)間與車(chē)站）關(guān)鍵技術(shù)研究》課題重點(diǎn)結(jié)合北京地鐵五號(hào)線5、6和18標(biāo)的工程條件，分別對(duì)下方穿越、上方穿越以及側(cè)邊穿越既有線結(jié)構(gòu)的相關(guān)技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行研究和分析，建立起相應(yīng)的理論體系，進(jìn)而形成隧道穿越既有結(jié)構(gòu)的原理和方法，并提出成套控制方案，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)既有結(jié)構(gòu)的可靠控制。本課題形成的技術(shù)成果在五號(hào)線的各有關(guān)工程中得到應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)為工程建設(shè)服務(wù)的目標(biāo)。同時(shí)，對(duì)地鐵線網(wǎng)的設(shè)計(jì)以及其他類(lèi)似工程的施工提供有益的指導(dǎo)和借鑒。

7穿越既有線的技術(shù)方案及應(yīng)用54

隧道穿越既有線的核心問(wèn)題是如何控制既有線結(jié)構(gòu)的變形量和變形速率(防止災(zāi)難事故發(fā)生)，因此從研究思路上可以采取以下3種方法：結(jié)構(gòu)托換，即通過(guò)托換手段對(duì)既有結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)支護(hù)，如美國(guó)波士頓中央交通主動(dòng)脈公路隧道工程穿越既有地鐵線時(shí)使用了此方法。減小開(kāi)挖斷面，即在滿足工程要求的條件下盡量減小隧道斷面，或?qū)⒋髷嗝嫠淼婪纸獬尚嗝?，?號(hào)線宣武門(mén)站擬采用的方法。隧道分部開(kāi)挖，即將大斷面隧道分多次開(kāi)挖完成，從而減小對(duì)既有結(jié)構(gòu)的擾動(dòng)和變形，如5號(hào)線崇文門(mén)車(chē)站、東單車(chē)站以及穿越雍和宮車(chē)站所采用的方法。隧道穿越既有線的核心問(wèn)題是如何控制既有線結(jié)構(gòu)的55

結(jié)合北京地鐵五號(hào)線05標(biāo)、06標(biāo)和18標(biāo)的施工，課題組全面參與了方案論證、施工技術(shù)措施制定以及監(jiān)測(cè)的實(shí)施，提出了許多有價(jià)值的技術(shù)方案和建議，為施工方案的制定和過(guò)程控制技術(shù)的實(shí)施提供了重要的技術(shù)支持，取得了良好的效果。

針對(duì)各自的特點(diǎn)和技術(shù)難點(diǎn)提出了相應(yīng)的關(guān)鍵控制技術(shù)，在現(xiàn)場(chǎng)得到了實(shí)施。同時(shí)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。并進(jìn)行了相關(guān)的理論分析以及不同施工方案的對(duì)比分析。

由此，形成了暗挖隧道穿越既有線的安全風(fēng)險(xiǎn)管理模式。該模式目前已在北京地鐵施工環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)管理中得到了應(yīng)用。

結(jié)合北京地鐵五號(hào)線05標(biāo)、06標(biāo)和18標(biāo)的56?隧道施工過(guò)程中既有線地鐵構(gòu)筑物的控制模式

(5個(gè)環(huán)節(jié))：

Ⅰ既有地鐵構(gòu)筑物的現(xiàn)狀評(píng)估和安全性評(píng)價(jià)Ⅱ施工附加影響分析和施工方案優(yōu)化分析Ⅲ既有結(jié)構(gòu)控制方案的制定和實(shí)施Ⅳ施工過(guò)程的監(jiān)測(cè)和信息反饋

Ⅴ工后評(píng)估及恢復(fù)方案制定?施工監(jiān)測(cè)(地層及結(jié)構(gòu)變形)與分析?施工引起的土體變形預(yù)測(cè)分析?注漿加固方案穿越既有線技術(shù)--講稿課件578地鐵施工對(duì)既有線安全控制的基本思路

在地鐵施工中，對(duì)既有線安全的管理即是對(duì)風(fēng)險(xiǎn)源（如重要建（構(gòu)）筑物）的全過(guò)程控制，通常包括以下5個(gè)環(huán)節(jié)：Ⅰ既有結(jié)構(gòu)物(如地鐵區(qū)間或車(chē)站)的現(xiàn)狀評(píng)估和安全性評(píng)價(jià)，由此可確定出既有結(jié)構(gòu)的沉降和變形控制標(biāo)準(zhǔn)，即既有結(jié)構(gòu)所能夠承受的極限變形值。Ⅱ施工附加影響的分析和評(píng)價(jià)，由此可確定出合理的施工方案。實(shí)際上為施工方法以及輔助施工方法的優(yōu)化，并且包括工法的優(yōu)化以及細(xì)部?jī)?yōu)化（如到洞開(kāi)挖以及支護(hù)順序等細(xì)節(jié)問(wèn)題）。8地鐵施工對(duì)既有線安全控制的基本思路58

Ⅲ控制方案制定?？紤]到隧道開(kāi)挖對(duì)地層影響的時(shí)空效應(yīng)，依據(jù)地層和結(jié)構(gòu)的變位分配原理，初步擬定相應(yīng)施工方案下的既有結(jié)構(gòu)變形及穩(wěn)定性控制方案并實(shí)施。方案制定的依據(jù)主要包括：既往經(jīng)驗(yàn)及資料、數(shù)值模擬及理論分析、工程特點(diǎn)等。

Ⅳ監(jiān)測(cè)及反饋?；谛畔⒒┕さ脑?，通過(guò)監(jiān)測(cè)結(jié)果與既定控制方案的對(duì)比，可及時(shí)對(duì)施工方案和控制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整，以及在必要時(shí)對(duì)地層和結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，以達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。加固地層—其作用是減小施工對(duì)結(jié)構(gòu)的附加影響；加固結(jié)構(gòu)—其作用則在于提高結(jié)構(gòu)的抗變形能力。Ⅲ控制方案制定?？紤]到隧道開(kāi)挖對(duì)地層影響的時(shí)空效應(yīng)，依59

Ⅴ工后評(píng)估及恢復(fù)方案制定。無(wú)論采取怎樣的施工方案和技術(shù)措施，施工結(jié)束后都會(huì)或多或少地對(duì)既有結(jié)構(gòu)造成影響，因此待施工完成后應(yīng)對(duì)既有結(jié)構(gòu)的損壞狀況進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)估，并據(jù)此制定恢復(fù)方案和具體措施，包括恢復(fù)的必要性、恢復(fù)程度以及工后沉降和變形的預(yù)測(cè)等。

依據(jù)上述原理和方法，在淺埋暗挖法穿越地鐵結(jié)構(gòu)成功實(shí)踐的基礎(chǔ)上，目前已在北京地鐵施工的環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)管理中得到了推廣應(yīng)用，取得了很好的效果。由此可對(duì)地鐵及城市地下工程施工的環(huán)境控制提供直接的指導(dǎo)，從整體上提高了信息化施工的技術(shù)水平。Ⅴ工后評(píng)估及恢復(fù)方案制定。無(wú)論采取怎樣的施工方案和技術(shù)60

現(xiàn)以崇文門(mén)車(chē)站穿越既有線結(jié)構(gòu)工程為例對(duì)其控制過(guò)程進(jìn)行分析?，F(xiàn)以崇文門(mén)車(chē)站穿越既有線結(jié)構(gòu)工程為例對(duì)其619既有結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀評(píng)估與安全性評(píng)價(jià)本項(xiàng)工作可委托專(zhuān)門(mén)機(jī)構(gòu)完成，本課題的研究成果主要給出評(píng)估的內(nèi)容、方法和技術(shù)要求，在綜合分析的基礎(chǔ)上給出結(jié)構(gòu)的控制標(biāo)準(zhǔn)值。

一般來(lái)說(shuō)，既有線結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀安全評(píng)估的工作程序?yàn)椋海?）按照擬定或可能的隧道施工方法，將施工對(duì)結(jié)構(gòu)的附加影響分為不同的模式和類(lèi)型，包括在結(jié)構(gòu)中的變形量及其分布規(guī)律；（2）將不同的變形量及其分布形式施加到相應(yīng)的結(jié)構(gòu)上，根據(jù)結(jié)構(gòu)的響應(yīng)狀況，在變形累計(jì)遞增的過(guò)程中找出結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞的臨界值，即給出相應(yīng)模式下的廣義變形極限值。(3)針對(duì)不同指標(biāo)，按照小值優(yōu)先的原則，給出破壞極限值，考慮一定的安全儲(chǔ)備系數(shù)后即為控制標(biāo)準(zhǔn)。

9既有結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀評(píng)估與安全性評(píng)價(jià)62需要說(shuō)明的是，對(duì)于穿越既有地鐵線路工程，除保證結(jié)構(gòu)的安全外還必須滿足諸如曲線豎直度、兩軌高差、兩軌水平移動(dòng)量以及隧道凈空要求等要求。這些應(yīng)在結(jié)構(gòu)評(píng)估、綜合調(diào)研和理論分析的基礎(chǔ)上綜合研究決定。盡管考核既有線安全狀況的評(píng)價(jià)指標(biāo)很多，但各項(xiàng)指標(biāo)之間具有顯著的相關(guān)性，大量實(shí)踐表明，既有線結(jié)構(gòu)的最大沉降量和沉降速率仍然我們所更為關(guān)心的，這是因?yàn)椋孩僮畲蟪两盗渴歉鞣N指標(biāo)的綜合反映，集中體現(xiàn)了既有線的安全狀況；②沉降速率的突然增大通常是某些異常變化的體現(xiàn)，若措施不當(dāng)則可能發(fā)生災(zāi)難性事故。需要說(shuō)明的是，對(duì)于穿越既有地鐵線路工程，除保63北京地鐵五號(hào)線崇文門(mén)車(chē)站穿越既有線安全性評(píng)估分析北京地鐵五號(hào)線崇文門(mén)車(chē)站穿越64平面圖平面圖65橫剖面圖西1.98m橫剖面圖西1.98m66

結(jié)合上述破壞模式，對(duì)施工過(guò)程中可能發(fā)生的沉降模式進(jìn)行綜合分析，同時(shí)考慮到列車(chē)運(yùn)營(yíng)條件（豎曲線、過(guò)超高等）的要求，最后以既有隧道結(jié)構(gòu)變形縫處的最大沉降量最為控制指標(biāo)，控制標(biāo)準(zhǔn)為不超過(guò)40mm，考慮到一定安全儲(chǔ)備，將既有結(jié)構(gòu)的最大沉降量控制標(biāo)準(zhǔn)擬定為36mm。結(jié)合上述破壞模式，對(duì)施工過(guò)程中可能發(fā)生的沉降6710地鐵施工的附加影響分析及工法優(yōu)化

大斷面淺埋暗挖地鐵車(chē)站可以采用中洞法、柱洞法和側(cè)洞法施工，不同施工方法對(duì)既有結(jié)構(gòu)沉降的影響是不同的，為此以既有結(jié)構(gòu)的最大沉降量為目標(biāo)，對(duì)不同工法的附加影響進(jìn)行分析，由此實(shí)現(xiàn)對(duì)施工方法的優(yōu)化。施工方法的附加影響分析及優(yōu)化，包括工法的優(yōu)化和施工步驟的細(xì)部?jī)?yōu)化。10地鐵施工的附加影響分析及工法優(yōu)化68既有環(huán)線區(qū)間隧道新建車(chē)站?600大管棚柱洞法既有環(huán)線新建車(chē)站?600大管棚柱洞法69中洞法中洞法70側(cè)洞法側(cè)洞法71穿越既有線技術(shù)--講稿課件72不同施工方法的塑性區(qū)分布柱洞法中洞法側(cè)洞法不同施工方法的塑性區(qū)分布柱洞法中洞法側(cè)洞法73

綜合既有結(jié)構(gòu)沉降以及塑性區(qū)范圍的影響分析，可以得出以下結(jié)論：柱洞法以最小的挖土量，提供了前期襯砌的施作空間，其永久襯砌結(jié)構(gòu)施作最早，支撐作用發(fā)揮得最早，所以對(duì)土體沉降和既有結(jié)構(gòu)的變位控制最為有利，應(yīng)是穿越施工的最佳方案。綜合既有結(jié)構(gòu)沉降以及塑性區(qū)范圍的影響分析，可以得出以74導(dǎo)洞開(kāi)挖順序的細(xì)部?jī)?yōu)化1234123412341234方案Ⅰ方案Ⅳ方案Ⅱ方案Ⅲ導(dǎo)洞開(kāi)挖順序的細(xì)部?jī)?yōu)化1234123412341234方案Ⅰ75穿越既有線技術(shù)--講稿課件76既有結(jié)構(gòu)分步沉降預(yù)測(cè)結(jié)果-40-35-30-25-20-15-10-50024681012141618施工步序累計(jì)沉降量（mm）導(dǎo)洞貫通中洞頂層襯砌側(cè)洞支撐側(cè)洞貫通中洞襯砌側(cè)洞襯砌中洞管幕施工結(jié)束11環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)安全控制方案的制定和實(shí)施

依據(jù)地層及結(jié)構(gòu)變?yōu)榉峙涞脑砗头椒?，擬定出不同施工階段的既有結(jié)構(gòu)變形控制目標(biāo)值，形成控制方案。既有結(jié)構(gòu)分步沉降預(yù)測(cè)結(jié)果-40-35-30-25-20-157712施工過(guò)程中的監(jiān)測(cè)和控制

與其他的暗挖地鐵車(chē)站工程相比，監(jiān)測(cè)工作的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)為：采用先進(jìn)的高精度靜力水準(zhǔn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和及時(shí)的信息反饋；采用光柵系統(tǒng)對(duì)典型管棚進(jìn)行了隧道施工過(guò)程的全過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；對(duì)地鐵列車(chē)振動(dòng)在地層中的傳播規(guī)律進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，為振動(dòng)影響分析及減振措施制定提供了依據(jù)。12施工過(guò)程中的監(jiān)測(cè)和控制78既有線監(jiān)測(cè)方案

既有線監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)就是結(jié)合既有隧道的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和已制定的監(jiān)管指標(biāo)，選擇相應(yīng)的量測(cè)儀器和設(shè)備。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的布置也是監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，包括儀器安設(shè)位置的選擇，儀器安裝的數(shù)量、密度、分布方式和范圍等。既有線監(jiān)測(cè)方案7913工后評(píng)估和恢復(fù)方案制定和實(shí)施

隧道施工完成后，客觀上不可避免地要對(duì)既有地鐵構(gòu)筑物造成影響，也可能對(duì)既有線的安全運(yùn)營(yíng)和使用功能造成一些損害，因此應(yīng)對(duì)所造成影響的程度作出評(píng)價(jià)；同時(shí)根據(jù)損害的程度對(duì)恢復(fù)的必要性、可行性以及經(jīng)濟(jì)合理性作出分析和評(píng)估，并據(jù)此給出相應(yīng)的恢復(fù)方案、措施和建議。在綜合評(píng)估的基礎(chǔ)上應(yīng)對(duì)恢復(fù)方案進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。13工后評(píng)估和恢復(fù)方案制定和實(shí)施80穿越既有線技術(shù)--講稿課件8114既有結(jié)構(gòu)變形的控制效果導(dǎo)洞貫通中洞頂層襯砌側(cè)洞支撐側(cè)洞貫通中洞襯砌側(cè)洞襯砌中洞管幕施工結(jié)束側(cè)洞支撐12314既有結(jié)構(gòu)變形的控制效果導(dǎo)洞貫通中洞頂層襯砌側(cè)洞支撐側(cè)洞82

采取上述控制方案，對(duì)北京地鐵五號(hào)線崇文門(mén)車(chē)站穿越既有環(huán)線崇文門(mén)車(chē)站結(jié)構(gòu)工程進(jìn)行全過(guò)程控制，取得了較為理想的效果，目前該項(xiàng)工程的施工已近結(jié)束，有效地保證了既有線的安全運(yùn)營(yíng)。

8315主要結(jié)論與認(rèn)識(shí)通過(guò)系統(tǒng)的理論研究和實(shí)踐，形成了淺埋暗挖法穿越既有線結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，創(chuàng)造了地鐵暗挖施工穿越既有線的模式，并且在北京地鐵的施工中得到了成功的推廣應(yīng)用。在以下幾個(gè)方面實(shí)現(xiàn)了技術(shù)創(chuàng)新:(1)建立了完整的穿越既有線的工作程序,包括5個(gè)重要環(huán)節(jié),而且該成果對(duì)其他類(lèi)似工程具有普遍的指導(dǎo)意義.明確提出了地層及結(jié)構(gòu)變位分配的原理和方法,并在既有地鐵構(gòu)筑物沉降控制中得到了成功的應(yīng)用,給出了具體的應(yīng)用方法.15主要結(jié)論與認(rèn)識(shí)84提出了穿越既有線工程中合理厚度的概念,并且通過(guò)理論分析和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)及試驗(yàn)給出了不同條件下合理厚度值的確定方法.采用了先進(jìn)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng),及時(shí)實(shí)現(xiàn)了信息反饋,為穿越既有線結(jié)構(gòu)工程的施工監(jiān)測(cè)創(chuàng)造了一種模式.系統(tǒng)分析了注漿抬升既有線結(jié)構(gòu)的原理,給出了相應(yīng)的注漿參數(shù)和施工工藝,實(shí)現(xiàn)了過(guò)程控制,并在崇文門(mén)地鐵車(chē)站的施工中得到了成功的應(yīng)用.分別針對(duì)下穿、上穿和側(cè)穿既有線結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，形成了相應(yīng)的技術(shù)要點(diǎn)，從而創(chuàng)造了穿越既有線結(jié)構(gòu)的成套技術(shù)。建立了既有建(構(gòu))筑物現(xiàn)狀評(píng)估和相應(yīng)控制標(biāo)準(zhǔn)的確定方法,即分3個(gè)步驟將結(jié)構(gòu)物現(xiàn)狀與控制標(biāo)準(zhǔn)相聯(lián)系.提出了穿越既有線工程中合理厚度的概念,并且通過(guò)理論分析和現(xiàn)場(chǎng)85謝謝！謝謝！86隧道近距離穿越既有地鐵

構(gòu)筑物關(guān)鍵施工技術(shù)

張頂立北京交通大學(xué)隧道及地下工程教育部工程研究中心2007年6月隧道近距離穿越既有地鐵

構(gòu)筑物關(guān)鍵施工技術(shù)

張頂立871工程背景及技術(shù)難點(diǎn)

進(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)的城市快速軌道交通得到快速發(fā)展，近年內(nèi)北京將修建300km以上的地下鐵道，2050年規(guī)劃在市區(qū)建設(shè)693km的地下鐵道,包括郊區(qū)支線達(dá)1000km以上，逐步形成快速軌道交通網(wǎng),，全國(guó)近期將有15個(gè)城市修建約1500km的城市軌道交通工程，投資數(shù)6000億元。1工程背景及技術(shù)難點(diǎn)88穿越既有線技術(shù)--講稿課件89穿越既有線技術(shù)--講稿課件90穿越既有線技術(shù)--講稿課件91穿越既有線技術(shù)--講稿課件92穿越既有線技術(shù)--講稿課件93如上所述，在各大城市地鐵網(wǎng)的建設(shè)中必然會(huì)遇到眾多的節(jié)點(diǎn)車(chē)站，也必然存在車(chē)站及區(qū)間隧道相互穿越的工程問(wèn)題，如目前剛剛施工結(jié)束的地鐵五號(hào)線在崇文門(mén)和東單車(chē)站分別下穿和上穿地鐵環(huán)線（2號(hào)線）和復(fù)八線（1號(hào)線），以及正在建設(shè)的地鐵四號(hào)線宣武門(mén)車(chē)站、西單站、十號(hào)線芍藥居站、國(guó)貿(mào)站等。此外還有深圳地鐵會(huì)展中心站、沈陽(yáng)地鐵青年大街站等。在既有線正常運(yùn)營(yíng)的情況下順利地完成施工，并確保運(yùn)營(yíng)和施工的安全是該類(lèi)工程所面臨的主要難題。如上所述，在各大城市地鐵網(wǎng)的建設(shè)中必然會(huì)遇到94序號(hào)新建線既有線穿越情況穿越類(lèi)型最小間距/m152崇文門(mén)暗挖車(chē)站下穿地鐵2號(hào)線區(qū)間下穿1.98021東單暗挖車(chē)站上穿地鐵1號(hào)線區(qū)間上穿0.632雍~和暗挖區(qū)間穿環(huán)線雍和宮站下穿0.3442宣武門(mén)暗挖車(chē)站下穿2號(hào)線宣武門(mén)車(chē)站下穿1.951西單暗挖車(chē)站上穿1號(hào)線區(qū)間上穿0.5462西直門(mén)站改造（預(yù)留)

7101國(guó)雙區(qū)間下穿1號(hào)線區(qū)間下穿1.245813北芍區(qū)間下穿13號(hào)線芍藥居站下穿9.2159機(jī)場(chǎng)線13東直門(mén)站穿13號(hào)線東直門(mén)折返線下穿、側(cè)穿0北京地鐵在建線路近距離穿越既有地鐵線工程匯總表

通常認(rèn)為，當(dāng)結(jié)構(gòu)間距小于5.0m以后兩者的影響就非常明顯，即5.0m以下可以認(rèn)為是小間距，上表中除穿越芍藥居城鐵站外，其他間距均小于2.0m，因此均為近距穿越。序號(hào)新建線既有線穿越情況穿越類(lèi)型最小間距/m152崇文門(mén)暗挖95節(jié)點(diǎn)車(chē)站的建設(shè)方式：A.同期建設(shè)—4、10號(hào)線黃莊車(chē)站B.前期建設(shè)預(yù)留如2、4號(hào)線西直門(mén)站C.穿越既有線施工,如崇文門(mén)、東單、宣武門(mén)站等節(jié)點(diǎn)車(chē)站的建設(shè)方式：96

隧道穿越既有線的主要形式:

依據(jù)新建隧道與既有線結(jié)構(gòu)的位置關(guān)系可分為下穿既有線、上穿既有線和側(cè)穿既有線等3種穿越形式，其中以下穿既有線工程的技術(shù)難度最大。

隧道穿越既有線的主要形式:97崇文門(mén)下穿既有線結(jié)構(gòu)崇文門(mén)下穿既有線結(jié)構(gòu)98東單站上穿既有線結(jié)構(gòu)東單站上穿既有線結(jié)構(gòu)99崇文門(mén)聯(lián)絡(luò)通道側(cè)穿既有線結(jié)構(gòu)崇文門(mén)聯(lián)絡(luò)通道側(cè)穿既有線結(jié)構(gòu)100

在很多情況下，由于交通規(guī)劃的多變性以及城市的快速發(fā)展，前期建設(shè)中沒(méi)有預(yù)留新線的接線，或者預(yù)留工程的標(biāo)準(zhǔn)和條件不夠，則必然造成新建線路在既有地鐵構(gòu)筑物附近施工的實(shí)際問(wèn)題。事實(shí)上，新建地鐵施工與既有地鐵結(jié)構(gòu)之間是相互影響的，既有結(jié)構(gòu)的存在影響到新建工程的施工和安全；而新線施工則又必然對(duì)既有結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。這樣在新線工程建設(shè)中不僅要保證工程自身的安全，同時(shí)還要保證不致對(duì)既有結(jié)構(gòu)造成破壞性的影響進(jìn)而影響到運(yùn)營(yíng)安全，這是穿越既有線施工的主要技術(shù)難題。在很多情況下，由于交通規(guī)劃的多變性以及城市的快101隧道穿越既有線施工必然造成對(duì)既有結(jié)構(gòu)的影響，嚴(yán)重時(shí)可能造成結(jié)構(gòu)的破壞和部分使用功能的喪失，甚至影響到運(yùn)營(yíng)安全。因此新建隧道施工與既有結(jié)構(gòu)的安全性保護(hù)構(gòu)成一對(duì)矛盾體，結(jié)構(gòu)損壞（廣義上安全或部分功能的喪失）發(fā)生的充要條件是：新建工程施工的附加影響已經(jīng)超過(guò)既有結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度（如承受變形的極限能力等），因此保護(hù)既有結(jié)構(gòu)不發(fā)生破壞的主要措施有：⑴減小施工造成的附加影響，使其不超過(guò)結(jié)構(gòu)所能承受的強(qiáng)度極限；⑵加固既有結(jié)構(gòu)，提高其抗變形能力和強(qiáng)度。隧道穿越既有線施工必然造成對(duì)既有結(jié)構(gòu)的影響，102事實(shí)上，在施工過(guò)程中所有技術(shù)措施的制定也都是圍繞這兩個(gè)方面進(jìn)行的，因此隧道穿越既有線工程的工作重點(diǎn)為：⑴既有結(jié)構(gòu)的安全性評(píng)價(jià)，給出控制指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)；⑵制定合理有效的技術(shù)措施，盡量減小附加變形對(duì)既有結(jié)構(gòu)的影響；⑶在既定的施工方案下制定詳細(xì)的階段控制目標(biāo)和措施，并保證實(shí)施到位，落到實(shí)處；⑷監(jiān)控量測(cè)、信息反饋及過(guò)程控制；⑸工后評(píng)估和恢復(fù)措施的制定和實(shí)施。事實(shí)上，在施工過(guò)程中所有技術(shù)措施的制定也都是103穿越既有線結(jié)構(gòu)所要解決的關(guān)鍵問(wèn)題：

針對(duì)隧道穿越既有地鐵線結(jié)構(gòu)工程的特點(diǎn)，應(yīng)重點(diǎn)解決好以下幾個(gè)方面的技術(shù)問(wèn)題：穿越既有線結(jié)構(gòu)所要解決的關(guān)鍵問(wèn)題：104A.保證既有線的安全運(yùn)營(yíng)

新線施工不可避免地要對(duì)既有線的運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生影響，但只要通過(guò)有效的工程措施，將這種影響降低到列車(chē)安全運(yùn)營(yíng)允許的范圍內(nèi)，施工即可正常進(jìn)行。這里，問(wèn)題的關(guān)鍵在于設(shè)定合理的、保證既有線安全運(yùn)營(yíng)所需要的各項(xiàng)指標(biāo)及其管理值。B.保證施工過(guò)程的安全

既有線結(jié)構(gòu)的存在惡化了施工條件，同時(shí)還要考慮到結(jié)構(gòu)荷載及其運(yùn)營(yíng)振動(dòng)的影響，因此必須保證新建工程本身的安全，避免災(zāi)難性事故的發(fā)生。C.監(jiān)控量測(cè)和信息反饋是工程安全的重要保證

監(jiān)控量測(cè)并實(shí)施信息反饋可使既有線結(jié)構(gòu)和工程施工處于受控狀態(tài)，使每一步的施工都有明確控制目標(biāo)和要求。這在穿越既有線施工中具有尤其重要的意義。A.保證既有線的安全運(yùn)營(yíng)105

在系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上，形成若干幾個(gè)技術(shù)要點(diǎn)，針對(duì)不同的隧道穿越方式和主要技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行研究和實(shí)踐，形成相應(yīng)穿越方式下的若干核心技術(shù)點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)。最后通過(guò)技術(shù)整合，形成淺埋暗挖法穿越地鐵既有線結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)。

創(chuàng)造了淺埋暗挖法穿越既有地鐵結(jié)構(gòu)的模式——《地鐵施工對(duì)既有地鐵構(gòu)筑物影響評(píng)價(jià)及危險(xiǎn)性〉鑒定標(biāo)準(zhǔn)》——《隧道穿越既有地鐵構(gòu)筑物施工指南》在系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上，形成若干幾個(gè)技術(shù)要點(diǎn)，針對(duì)106有鑒于此，穿越既有線工程擬重點(diǎn)解決：

（1）既有地鐵構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)安全性評(píng)價(jià)體系及方法；（2）既有地鐵構(gòu)筑物狀態(tài)變化監(jiān)控管理指標(biāo)及控制標(biāo)準(zhǔn)；（3）既有地鐵構(gòu)筑物受施工影響的反應(yīng)模式和評(píng)價(jià)方法；（4）新建淺埋暗挖隧道與既有地鐵構(gòu)筑物合理間距的確定；（5）淺埋暗挖隧道穿越既有地鐵構(gòu)筑物的合理施工方法；（6）既有地鐵構(gòu)筑物與軌道系統(tǒng)變化的監(jiān)測(cè)及控制管理；（7）既有地鐵構(gòu)筑物分步開(kāi)挖施工影響的變位分配原理、方法與控制研究；（8）既有地鐵線運(yùn)營(yíng)振動(dòng)對(duì)淺埋暗挖隧道施工影響的評(píng)價(jià)方法和控制技術(shù)。有鑒于此，穿越既有線工程擬重點(diǎn)解決：1072國(guó)內(nèi)外相關(guān)工程分析

在國(guó)內(nèi)外，地鐵施工中穿越既有鐵路干線以及盾構(gòu)法穿越既有地鐵結(jié)構(gòu)的工程實(shí)例均有報(bào)道，但采用淺埋暗挖法施工大斷面車(chē)站穿越既有地鐵構(gòu)筑物在國(guó)內(nèi)外尚無(wú)成功的工程實(shí)例，因此穿越既有線問(wèn)題的研究具有開(kāi)創(chuàng)性工作。就其本質(zhì)而言，穿越既有地鐵構(gòu)筑物就是對(duì)其沉降量和沉降速率的控制，采用可靠的技術(shù)措施使沉降值控制在允許的范圍內(nèi)。2國(guó)內(nèi)外相關(guān)工程分析108

針對(duì)以上所述隧道穿越既有地鐵線路的幾個(gè)技術(shù)難題，對(duì)國(guó)內(nèi)外有關(guān)類(lèi)似工程及其處理的措施進(jìn)行了調(diào)研和分析，其中包括美國(guó)波士頓中央交通主動(dòng)脈隧道、倫敦地下鐵道延長(zhǎng)線、韓國(guó)漢城車(chē)站、意大利鐵路車(chē)站站場(chǎng)、日本筑波、三之輪隧道，以及我國(guó)上海地鐵上體場(chǎng)站、南京地鐵穿越南京火車(chē)站等。以下分別作簡(jiǎn)單的介紹。針對(duì)以上所述隧道穿越既有地鐵線路的幾個(gè)技術(shù)難109

（一）美國(guó)波士頓中央交通主動(dòng)脈隧道C11A1標(biāo)—I-93洲際公路北向隧道段

美國(guó)馬賽諸塞州波士頓市的中央交通主動(dòng)脈隧道工程是美國(guó)歷史上規(guī)模最大、工藝最為復(fù)雜、耗資最高的一項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施工程。耗資高達(dá)108億美元，被稱為‘波士頓大開(kāi)挖’。該工程計(jì)劃在波士頓港和勞恩國(guó)際機(jī)場(chǎng)之間構(gòu)筑第二條隧道，還將建起世界上最大的一架懸索橋，以一條八車(chē)道的地下高速公路取代目前的一條六車(chē)道的高架路。其設(shè)計(jì)交通流量為每天通過(guò)245，000輛汽車(chē)，可望減少2小時(shí)的高峰期。工程預(yù)計(jì)2004年完工。

C11A1標(biāo)是該工程的一部分，包括一條長(zhǎng)度為600m的四車(chē)道公路隧道和一些附屬設(shè)施。在AtlanticAvenue與Summerstreet的交叉處，隧道與Redline地鐵（車(chē)站）、MBTA電車(chē)隧道（車(chē)站）和兩站的地下站廳層立交，見(jiàn)圖。

（一）美國(guó)波士頓中央交通主動(dòng)脈隧道C11A1標(biāo)110穿越既有線技術(shù)--講稿課件111

該處隧道埋深約19m，其上部支護(hù)結(jié)構(gòu)拱頂距既有地鐵結(jié)構(gòu)底約1.5m。其中的Redline地鐵（車(chē)站）建于1916年，高峰期運(yùn)量為每小時(shí)100,000人。工程要求在不影響既有線正常運(yùn)營(yíng)的條件下進(jìn)行隧道施工。為了承托上部車(chē)站和周?chē)馏w的重量，施工中采取了強(qiáng)有力的支護(hù)體系，見(jiàn)圖，同時(shí)對(duì)Redline地鐵（車(chē)站）、MBTA電車(chē)隧道（車(chē)站）的動(dòng)態(tài)進(jìn)行24小時(shí)無(wú)間斷監(jiān)測(cè)。施工采用暗挖方式，在既有線下沿隧道方向平行施作兩導(dǎo)洞（左洞長(zhǎng)約46m，右洞長(zhǎng)40m），對(duì)其下深18m的土體進(jìn)行注漿，形成兩道注漿墻。然后在墻體內(nèi)分三層依次開(kāi)挖導(dǎo)洞、施作混凝土墻體。在緊鄰既有線的導(dǎo)洞中，沿導(dǎo)洞垂直方向以一定間距開(kāi)挖小導(dǎo)洞，并在其中施作預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁，支撐在混凝土墻之上。至此，支撐體系完成，在它的保護(hù)下對(duì)隧道進(jìn)行開(kāi)挖。該處隧道埋深約19m，其上部支護(hù)結(jié)構(gòu)拱頂距既有地鐵結(jié)構(gòu)底112在開(kāi)挖上層導(dǎo)洞時(shí)曾進(jìn)行注漿止水和施作橫向小導(dǎo)洞時(shí)進(jìn)行壁后注漿，為避免對(duì)其上地鐵線造成危害，對(duì)既有線進(jìn)行了水平儀和光學(xué)觀測(cè)兩種觀測(cè)手段的監(jiān)測(cè)，右圖是兩種監(jiān)測(cè)方法取得的位移曲線對(duì)比圖。圖中顯示，在前后兩個(gè)月的施工中，既有結(jié)構(gòu)因注漿而上抬了0.8英寸，約20.31mm。在開(kāi)挖上層導(dǎo)洞時(shí)曾進(jìn)行注漿止水和施作橫向小導(dǎo)113

（二）倫敦JubileeLine延長(zhǎng)線

英國(guó)的JubileeLine延長(zhǎng)線工程是倫敦市地下交通網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，于1994年開(kāi)工。隧道在Waterloo地段從既有的Bakerloo線和Northern線下穿過(guò)。見(jiàn)圖。其埋深在20～30m，洞徑為4.38m。采用開(kāi)敞式機(jī)械開(kāi)挖，復(fù)合式襯砌。穿越段Bakerloo線為地鐵車(chē)站，其洞徑為6.81m～6.86m，與JubileeLine延長(zhǎng)線相距8.08m。穿越段Northern線包括車(chē)站和區(qū)間，洞徑分別為6.68m和3.57m，與JubileeLine延長(zhǎng)線相距分別為6.40m和5.66m，見(jiàn)圖。（二）倫敦JubileeLine延長(zhǎng)線114穿越既有線技術(shù)--講稿課件115

施工過(guò)程中對(duì)既有線進(jìn)行了沉降、扭轉(zhuǎn)等廣泛的監(jiān)測(cè)，其中Bakerloo線沉降控制在10mm以內(nèi)，Northern線沉降控制在15mm以內(nèi)，見(jiàn)圖。施工過(guò)程中對(duì)既有線進(jìn)行了沉降、扭轉(zhuǎn)等廣泛的監(jiān)測(cè)，其116（三）韓國(guó)地鐵車(chē)站穿越既有地鐵線

該工程位于一交通繁忙的十字路口下方，且管網(wǎng)密布，通訊電纜、自來(lái)水管和污水管道等縱橫穿插。所以只能采用暗挖法。該車(chē)站寬23m，高8.6m，拱頂距既有地鐵線4m，結(jié)構(gòu)斷面見(jiàn)圖。圖中柱體縱向上為墻狀連續(xù)結(jié)構(gòu)，以隔離行車(chē)時(shí)的噪音和空氣污染。（三）韓國(guó)地鐵車(chē)站穿越既有地鐵線117車(chē)站所賦存地層上部為風(fēng)化軟巖，下部為硬巖。為控制既有線的沉降和工作面的穩(wěn)定，采用鋼管復(fù)合注漿支護(hù)技術(shù)。在隧道拱頂輪廓外3m范圍內(nèi)高壓注漿，所用鋼管長(zhǎng)度26m，中洞上方布置五層，側(cè)洞上方布四層，見(jiàn)下圖。車(chē)站所賦存地層上部為風(fēng)化軟巖，下部為硬巖。為118車(chē)站開(kāi)挖方法見(jiàn)下圖,采用先挖側(cè)洞，后挖中洞的方法，初支為厚度25cm的加鋼筋噴射混凝土配以錨桿。經(jīng)量測(cè)，側(cè)洞開(kāi)挖時(shí)拱頂沉降3~4mm，初支中應(yīng)力達(dá)4.6Mpa，且主要沉降發(fā)生在上導(dǎo)坑開(kāi)挖過(guò)程中。中洞施工時(shí)，拱頂沉降3mm，初支應(yīng)力達(dá)0.5Mpa，柱體中應(yīng)力為0.35Mpa。車(chē)站開(kāi)挖方法見(jiàn)下圖,采用先挖側(cè)洞，后挖中洞的119

（四）意大利的Ravone鐵路車(chē)站(含高速鐵路線和專(zhuān)用線)站場(chǎng)下面的兩個(gè)平行的地下通道，斷面呈拱形，每個(gè)通道的內(nèi)徑為13m，長(zhǎng)約400m，兩通道中心距離僅有17m。地層主要為軟弱的淤泥砂卵石，偶有黏土夾層。在限定速度80km/小時(shí)的站內(nèi)行車(chē)條件下，每對(duì)鐵軌在40m長(zhǎng)度內(nèi)均勻下沉量不得超過(guò)3cm，兩根鐵軌的不均勻下沉在3m，7m，10m長(zhǎng)度內(nèi)分別不得超過(guò)5‰，4‰和3‰。隧道采用礦山法全斷面開(kāi)挖，鋼拱架和加鋼筋網(wǎng)噴射混凝土支護(hù)。開(kāi)挖前施行地層加固，措施是用40個(gè)長(zhǎng)15m、搭接長(zhǎng)度5m的超前玻璃纖維構(gòu)件，并通過(guò)30孔噴射注漿在隧道輪廓的周邊形成一或兩層長(zhǎng)度分別為10m和7m的注漿加固殼。（四）意大利的Ravone鐵路車(chē)站(含高速鐵路線和120開(kāi)挖過(guò)程中，兩隧道工作面距離基本上保持在75m。量測(cè)結(jié)果表明，地表最大變形，隆起5～8mm，下沉8～10mm，均未超過(guò)規(guī)定的警戒限值，見(jiàn)圖。開(kāi)挖過(guò)程中，兩隧道工作面距離基本上保持在75121（五）筑波、三之輪隧道縱穿既有鐵路線

日本的筑波、三之倫地鐵隧道在軟弱地層中縱向穿越三條既有地面運(yùn)營(yíng)線達(dá)300m，該處地層的N值為4，成分為砂70％，粉砂16％，粘土13％，土質(zhì)軟弱，易產(chǎn)生流動(dòng)、坍塌。隧道埋深4～12m，洞徑為10m。采用泥水式盾構(gòu)法施工。施工前對(duì)穿越區(qū)進(jìn)行了注漿加固，以二重管柱塞灌注工法和NS噴射工法，在土層中隧道位置上方預(yù)先施作注漿加固層和機(jī)械攪拌樁。同時(shí)，在地面沿鐵路線縱向，對(duì)施工影響范圍內(nèi)的路基施作軌道施工梁進(jìn)行加固，見(jiàn)圖。施工初期，為防止噴泥，泥水壓設(shè)定較低值，為自然水壓＋20kpa，掘進(jìn)速度為25mm/min，注漿壓力設(shè)為工作面泥水壓+150kpa。觀測(cè)地表初期沉降值達(dá)到15mm。修正后的泥水壓改為自然水壓+35kpa。隧道通過(guò)后，地表最大沉降達(dá)到7mm，最終沉降為20mm。（五）筑波、三之輪隧道縱穿既有鐵路線122（六）上海地鐵4號(hào)線上體場(chǎng)車(chē)站穿越既有線結(jié)構(gòu)

上海地鐵4號(hào)線上海體育場(chǎng)車(chē)站穿越段結(jié)構(gòu)緊貼地鐵1號(hào)線上體館站底板，穿越施工過(guò)程中，需保證原地鐵1號(hào)線的圍護(hù)結(jié)構(gòu)、車(chē)站的底板不受影響，并保證1號(hào)線能正常運(yùn)營(yíng)；此外，由于地鐵1號(hào)線上方有高架、立交道路，且其它建筑物離基坑亦非常近，要求車(chē)站穿越施工時(shí)，以上建構(gòu)筑物不允許有大的地層變形，因而其施工難度極大。（六）上海地鐵4號(hào)線上體場(chǎng)車(chē)站穿越既有線結(jié)構(gòu)上123總體施工方案

因地鐵4號(hào)線的上體場(chǎng)站與地鐵1號(hào)線的上體館車(chē)站幾乎直交，為進(jìn)行穿越施工，地鐵4號(hào)線車(chē)站除先將穿越段以外的結(jié)構(gòu)施工完成外，再借助人工地層水平凍結(jié)技術(shù)，對(duì)地鐵1號(hào)線底板下土體進(jìn)行加固，形成了強(qiáng)度高、封閉性好的凍土帷幕，然后在凍土帷幕中進(jìn)行分區(qū)、分層開(kāi)挖構(gòu)筑施工。穿越車(chē)站的綜合施工技術(shù)Ⅰ托換加固技術(shù)的應(yīng)用；Ⅱ碳纖維加固補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)Ⅲ懸吊加固技術(shù)的應(yīng)用；Ⅳ地層凍脹和融沉防治措施總體施工方案124綜合以上可見(jiàn)：（1）國(guó)內(nèi)外已建和正在建設(shè)的類(lèi)似工程基本上都是采用托換、加固或托換+加固的措施，施工過(guò)程中控制方法也大同小異；（2）所有工程的難度和規(guī)模都沒(méi)有超過(guò)北京地鐵五號(hào)線崇文門(mén)車(chē)站穿越工程，崇文門(mén)車(chē)站所采用的監(jiān)測(cè)和控制技術(shù)目前也是最先進(jìn)的；（3）目前還尚無(wú)完善的穿越既有線方案、措施和工作程序。綜合以上可見(jiàn)：1253地層變形模式及其對(duì)環(huán)境的影響特點(diǎn)

地鐵隧道開(kāi)挖引起的地層變形及地表沉陷是一個(gè)極其復(fù)雜的過(guò)程，其中包括應(yīng)力的傳遞和變形的傳遞。隧道開(kāi)挖后首先引起隧道周?chē)鷳?yīng)力的變化，在應(yīng)力重新調(diào)整過(guò)程中引起隧道周?chē)馏w的變形和破壞，隨隧道的不斷開(kāi)挖所影響的范圍也不斷擴(kuò)大，最終通過(guò)地層土體傳遞到地表。應(yīng)力的傳遞是自上而下的，由此造成開(kāi)挖體周?chē)扒胺酵馏w中的應(yīng)力集中，當(dāng)其超過(guò)土體強(qiáng)度后即發(fā)生破壞，繼而產(chǎn)生較大的塑性變形；而變形的傳遞則是自下而上的，在其傳遞過(guò)程中有時(shí)還伴隨有土體的失水固結(jié)等。

3地層變形模式及其對(duì)環(huán)境的影響特點(diǎn)126隧道開(kāi)挖后地層移動(dòng)及應(yīng)力變化隧道開(kāi)挖后地層移動(dòng)及應(yīng)力變化127

根據(jù)地鐵暗挖施工的監(jiān)測(cè)結(jié)果，綜合分析地層分層沉降、水平位移以及襯砌結(jié)構(gòu)受力等資料，在開(kāi)挖隧道上方一定層位的土體中存在著某種形式的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)類(lèi)似于承載拱。該結(jié)構(gòu)形成的位置以及它的穩(wěn)定性受到許多因素的影響，其中包括地層的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)、含水狀況以及地層加固方式等。大量監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，不同地層，如粘性土和砂質(zhì)土地層，其變形和地表沉降存在較大的差異，從而構(gòu)成不同的沉降模式，其控制的原則和技術(shù)措施也有所區(qū)別。根據(jù)地層條件以及沉降過(guò)程的特點(diǎn)，可將地表沉降分為整體沉降和拱式沉降兩種主要模式，分別適用于粘性土地層和砂性土地層。根據(jù)地鐵暗挖施工的監(jiān)測(cè)結(jié)果，綜合分析地層分層沉降、128

對(duì)于呈層狀結(jié)構(gòu)且具有一定強(qiáng)度的地層，隨隧道開(kāi)挖上覆地層依次運(yùn)動(dòng)和變形，但由于地層強(qiáng)度、分層厚度以及完整性的不同，各地層的運(yùn)動(dòng)在時(shí)間和空間上具有一定的差異，并呈現(xiàn)出明顯的成組運(yùn)動(dòng)特征。通常同一組地層中最下位的地層為結(jié)構(gòu)層，其中失穩(wěn)直接波及到地表的結(jié)構(gòu)層稱為主導(dǎo)結(jié)構(gòu)層，它是地表沉降控制的重點(diǎn)。

129穿越既有線技術(shù)--講稿課件130

對(duì)于松散地層，尤其是含砂性土的地層，隧道開(kāi)挖后首先在其上方形成冒落拱（有時(shí)是松動(dòng)拱），隨隧道開(kāi)挖范圍增大冒落拱在不斷發(fā)展，在一定條件下將形成某一穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，即相對(duì)穩(wěn)定的“拱結(jié)構(gòu)”，如下圖所示。根據(jù)監(jiān)測(cè)，拱高可達(dá)隧道寬度的一倍左右。

131穿越既有線技術(shù)--講稿課件132

以上分析是基于地層本身變形的基本規(guī)律，事實(shí)上在城市地鐵的施工中地層中存在各種形式的結(jié)構(gòu)物，包括橋樁、建筑物基礎(chǔ)、管線以及地層中的其他構(gòu)筑物。這樣在地層變形過(guò)程中必然發(fā)生地層與結(jié)構(gòu)的相互作用，由于其相對(duì)位置、強(qiáng)度以及地層性質(zhì)的不同將出現(xiàn)不同的結(jié)果，如地層變形被隔斷或地層中的結(jié)構(gòu)物遭到破壞等，從而對(duì)近接環(huán)境安全造成不同的影響。這也就要求我們采取不同的控制方案和技術(shù)措施。以上分析是基于地層本身變形的基本規(guī)律，事實(shí)上在1334地層與結(jié)構(gòu)的作用體系

在地層中開(kāi)挖隧道必然造成地層變形和破壞，隨著開(kāi)挖范圍的增大以及時(shí)間的增加，變形則逐漸向四周傳遞，最后形成地表沉降和土體的側(cè)向移動(dòng)。當(dāng)變形在地層傳遞過(guò)程中遇有結(jié)構(gòu)物時(shí)則必然發(fā)生地層與結(jié)構(gòu)的相互作用，依據(jù)作用結(jié)果的可能會(huì)出現(xiàn)不同的情況，如結(jié)構(gòu)物的變形、破壞等，因此只有搞清他們之間的作用關(guān)系，建立起相應(yīng)的控制體系，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)既有結(jié)構(gòu)物的保護(hù)。4地層與結(jié)構(gòu)的作用體系

134地層及結(jié)構(gòu)變形控制體系地層及結(jié)構(gòu)變形控制體系135地層與地下結(jié)構(gòu)的相互作用關(guān)系

隧道開(kāi)挖方式對(duì)地層變形模式的影響及其變形的傳播規(guī)律—隧道開(kāi)挖與地層變形的相互關(guān)系；在給定變形（變形量大小及其分布）條件下，地下結(jié)構(gòu)的破壞模式及安全性評(píng)價(jià)；地層與結(jié)構(gòu)的作用機(jī)理和模式—地層擾動(dòng)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)的存在影響地層變形及其發(fā)展規(guī)律，即地層與結(jié)構(gòu)作用的銜接。地層與地下結(jié)構(gòu)的相互作用關(guān)系隧道開(kāi)挖方式對(duì)地層變形模式的影1365合理夾層厚度的分析與確定

綜合考慮列車(chē)振動(dòng)對(duì)新建結(jié)構(gòu)的影響和夾層土體變形對(duì)既有結(jié)構(gòu)沉降的影響，合理的結(jié)構(gòu)間距以2~3m為宜；同時(shí)考慮到間距在5m以上相互影響明顯減小，因此在小間距范圍內(nèi)合理的夾層厚度為2~3m。5合理夾層厚度的分析與確定綜合考慮列車(chē)振1376地層及結(jié)構(gòu)變形分配的原理和方法

變位分配原理：地層及結(jié)構(gòu)的變形是逐漸累積的，說(shuō)明每步工程活動(dòng)都會(huì)造成變形的增大；每個(gè)施工活動(dòng)步驟（開(kāi)挖、支護(hù)、支撐拆除及襯砌等）中所產(chǎn)生的變形是不同的，有時(shí)差異很大，并且具有明顯的規(guī)律性；不同應(yīng)力路徑所產(chǎn)生的變形量是不同的，即施工順序不同，其階段變形和最終變形量都可能是不同的。6地層及結(jié)構(gòu)變形分配的原理和方法138地層及結(jié)構(gòu)變位分配的方法：在擬定的施工方法和工程條件下，可結(jié)合工程實(shí)際、既往的監(jiān)測(cè)成果和理論分析及數(shù)值模擬結(jié)果，對(duì)每個(gè)施工階段的變形量進(jìn)行分解，即將總體目標(biāo)分解為階段目標(biāo)進(jìn)行控制，通過(guò)對(duì)階段目標(biāo)的控制實(shí)現(xiàn)對(duì)總體目標(biāo)的控制，從而確保既有結(jié)構(gòu)的安全。地層及結(jié)構(gòu)變位分配的方法：1397穿越既有線的技術(shù)方案及應(yīng)用

《淺埋暗挖法近距離穿越既有地鐵構(gòu)筑物（區(qū)間與車(chē)站）關(guān)鍵技術(shù)研究》課題重點(diǎn)結(jié)合北京地鐵五號(hào)線5、6和18標(biāo)的工程條件，分別對(duì)下方穿越、上方穿越以及側(cè)邊穿越既有線結(jié)構(gòu)的相關(guān)技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行研究和分析，建立起相應(yīng)的理論體系，進(jìn)而形成隧道穿越既有結(jié)構(gòu)的原理和方法，并提出成套控制方案，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)既有結(jié)構(gòu)的可靠控制。本課題形成的技術(shù)成果在五號(hào)線的各有關(guān)工程中得到應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)為工程建設(shè)服務(wù)的目標(biāo)。同時(shí)，對(duì)地鐵線網(wǎng)的設(shè)計(jì)以及其他類(lèi)似工程的施工提供有益的指導(dǎo)和借鑒。

7穿越既有線的技術(shù)方案及應(yīng)用140

隧道穿越既有線的核心問(wèn)題是如何控制既有線結(jié)構(gòu)的變形量和變形速率(防止災(zāi)難事故發(fā)生)，因此從研究思路上可以采取以下3種方法：結(jié)構(gòu)托換，即通過(guò)托換手段對(duì)既有結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)支護(hù)，如美國(guó)波士頓中央交通主動(dòng)脈公路隧道工程穿越既有地鐵線時(shí)使用了此方法。減小開(kāi)挖斷面，即在滿足工程要求的條件下盡量減小隧道斷面，或?qū)⒋髷嗝嫠淼婪纸獬尚嗝?，?號(hào)線宣武門(mén)站擬采用的方法。隧道分部開(kāi)挖，即將大斷面隧道分多次開(kāi)挖完成，從而減小對(duì)既有結(jié)構(gòu)的擾動(dòng)和變形，如5號(hào)線崇文門(mén)車(chē)站、東單車(chē)站以及穿越雍和宮車(chē)站所采用的方法。隧道穿越既有線的核心問(wèn)題是如何控制既有線結(jié)構(gòu)的141

結(jié)合北京地鐵五號(hào)線05標(biāo)、06標(biāo)和18標(biāo)的施工，課題組全面參與了方案論證、施工技術(shù)措施制定以及監(jiān)測(cè)的實(shí)施，提出了許多有價(jià)值的技術(shù)方案和建議，為施工方案的制定和過(guò)程控制技術(shù)的實(shí)施提供了重要的技術(shù)支持，取得了良好的效果。

針對(duì)各自的特點(diǎn)和技術(shù)難點(diǎn)提出了相應(yīng)的關(guān)鍵控制技術(shù)，在現(xiàn)場(chǎng)得到了實(shí)施。同時(shí)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。并進(jìn)行了相關(guān)的理論分析以及不同施工方案的對(duì)比分析。

由此，形成了暗挖隧道穿越既有線的安全風(fēng)險(xiǎn)管理模式。該模式目前已在北京地鐵施工環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)管理中得到了應(yīng)用。

結(jié)合北京地鐵五號(hào)線05標(biāo)、06標(biāo)和18標(biāo)的142?隧道施工過(guò)程中既有線地鐵構(gòu)筑物的控制模式

(5個(gè)環(huán)節(jié))：

Ⅰ既有地鐵構(gòu)筑物的現(xiàn)狀評(píng)估和安全性評(píng)價(jià)Ⅱ施工附加影響分析和施工方案優(yōu)化分析Ⅲ既有結(jié)構(gòu)控制方案的制定和實(shí)施Ⅳ施工過(guò)程的監(jiān)測(cè)和信息反饋

Ⅴ工后評(píng)估及恢復(fù)方案制定?施工監(jiān)測(cè)(地層及結(jié)構(gòu)變形)與分析?施工引起的土體變形預(yù)測(cè)分析?注漿加固方案穿越既有線技術(shù)--講稿課件1438地鐵施工對(duì)既有線安全控制的基本思路

在地鐵施工中，對(duì)既有線安全的管理即是對(duì)風(fēng)險(xiǎn)源（如重要建（構(gòu)）筑物）的全過(guò)程控制，通常包括以下5個(gè)環(huán)節(jié)：Ⅰ既有結(jié)構(gòu)物(如地鐵區(qū)間或車(chē)站)的現(xiàn)狀評(píng)估和安全性評(píng)價(jià)，由此可確定出既有結(jié)構(gòu)的沉降和變形控制標(biāo)準(zhǔn)，即既有結(jié)構(gòu)所能夠承受的極限變形值。Ⅱ施工附加影響的分析和評(píng)價(jià)，由此可確定出合理的施工方案。實(shí)際上為施工方法以及輔助施工方法的優(yōu)化，并且包括工法的優(yōu)化以及細(xì)部?jī)?yōu)化（如到洞開(kāi)挖以及支護(hù)順序等細(xì)節(jié)問(wèn)題）。8地鐵施工對(duì)既有線安全控制的基本思路144

Ⅲ控制方案制定。考慮到隧道開(kāi)挖對(duì)地層影響的時(shí)空效應(yīng)，依據(jù)地層和結(jié)構(gòu)的變位分配原理，初步擬定相應(yīng)施工方案下的既有結(jié)構(gòu)變形及穩(wěn)定性控制方案并實(shí)施。方案制定的依據(jù)主要包括：既往經(jīng)驗(yàn)及資料、數(shù)值模擬及理論分析、工程特點(diǎn)等。

Ⅳ監(jiān)測(cè)及反饋。基于信息化施工的原理，通過(guò)監(jiān)測(cè)結(jié)果與既定控制方案的對(duì)比，可及時(shí)對(duì)施工方案和控制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整，以及在必要時(shí)對(duì)地層和結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，以達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。加固地層—其作用是減小施工對(duì)結(jié)構(gòu)的附加影響；加固結(jié)構(gòu)—其作用則在于提高結(jié)構(gòu)的抗變形能力。Ⅲ控制方案制定。考慮到隧道開(kāi)挖對(duì)地層影響的時(shí)空效應(yīng)，依145

Ⅴ工后評(píng)估及恢復(fù)方案制定。無(wú)論采取怎樣的施工方案和技術(shù)措施，施工結(jié)束后都會(huì)或多或少地對(duì)既有結(jié)構(gòu)造成影響，因此待施工完成后應(yīng)對(duì)既有結(jié)構(gòu)的損壞狀況進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)估，并據(jù)此制定恢復(fù)方案和具體措施，包括恢復(fù)的必要性、恢復(fù)程度以及工后沉降和變形的預(yù)測(cè)等。

依據(jù)上述原理和方法，在淺埋暗挖法穿越地鐵結(jié)構(gòu)成功實(shí)踐的基礎(chǔ)上，目前已在北京地鐵施工的環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)管理中得到了推廣應(yīng)用，取得了很好的效果。由此可對(duì)地鐵及城市地下工程施工的環(huán)境控制提供直接的指導(dǎo)，從整體上提高了信息化施工的技術(shù)水平。Ⅴ工后評(píng)估及恢復(fù)方案制定。無(wú)論采取怎樣的施工方案和技術(shù)146

現(xiàn)以崇文門(mén)車(chē)站穿越既有線結(jié)構(gòu)工程為例對(duì)其控制過(guò)程進(jìn)行分析?，F(xiàn)以崇文門(mén)車(chē)站穿越既有線結(jié)構(gòu)工程為例對(duì)其1479既有結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀評(píng)估與安全性評(píng)價(jià)本項(xiàng)工作可委托專(zhuān)門(mén)機(jī)構(gòu)完成，本課題的研究成果主要給出評(píng)估的內(nèi)容、方法和技術(shù)要求，在綜合分析的基礎(chǔ)上給出結(jié)構(gòu)的控制標(biāo)準(zhǔn)值。

一般來(lái)說(shuō)，既有線結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀安全評(píng)估的工作程序?yàn)椋海?）按照擬定或可能的隧道施工方法，將施工對(duì)結(jié)構(gòu)的附加影響分為不同的模式和類(lèi)型，包括在結(jié)構(gòu)中的變形量及其分布規(guī)律；（2）將不同的變形量及其分布形式施加到相應(yīng)的結(jié)構(gòu)上，根據(jù)結(jié)構(gòu)的響