城市軌道交通盾構隧道下穿高架橋施工風險控制技術規(guī)范-地方標準格式審查稿

ICS93.060CCSP2137TechnicalspecificationforriskcontrolofshieldtunnelunderpassviaductinurbanrailtransitIDB37/TXXXX—XXXX前言 2規(guī)范性引用文件 3術語和定義 4總體要求 25風險分級 25.1通則 25.2工程自身風險分級 25.3工程環(huán)境風險分級 36勘察設計 46.1通則 46.2勘察與環(huán)境調查 46.3變形控制指標 46.4線路設計 56.5防護措施設計 57施工 67.1通用要求 67.2掘進施工控制 77.3掘進姿態(tài)控制 77.4掘進參數控制 77.5盾構施工監(jiān)控 87.6盾構注漿控制 88監(jiān)控量測 88.1通則 98.2監(jiān)測要求 9附錄A（資料性）盾構隧道下穿高架橋施工風險清單 1附錄B（規(guī)范性）盾構小半徑曲線掘進地表變形計算 2B.1盾構小半徑曲線掘進力學模型 2B.2開挖面附加推力引起的地表變形 3B.3盾殼摩擦力引起的地表變形 5B.4盾尾注漿壓力引起的地表變形 6B.5地層損失引起的地表變形 6B.6盾構小半徑曲線施工總地表變形 7附錄C（規(guī)范性）盾構掘進參數設計 9C.1盾構總推力 9C.2刀盤扭矩 C.3同步注漿量 DB37/TXXXX—XXXXC.4掘進出土量 C.5土倉壓力 附錄D（資料性）盾構隧道下穿高架橋監(jiān)測項目 13DB37/TXXXX—XXXX本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。本文件由山東省交通運輸廳提出并組織實施。本文件由山東省交通運輸標準化技術委員會歸口。1DB37/TXXXX—XXXX城市軌道交通盾構隧道下穿高架橋風險控制技術規(guī)范本文件規(guī)定了城市軌道交通盾構隧道下穿高架橋的勘察設計、施工、監(jiān)控量測中風險控制的技術要求，描述了對應的證實方法。本文件適用于城市軌道交通盾構隧道下穿鐵路、公路、市政等高架橋的風險控制。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB50157地鐵設計規(guī)范GB50446—2017盾構法隧道施工及驗收規(guī)范GB50652—2011城市軌道交通地下工程建設風險管理規(guī)范GB50911—2013城市軌道交通工程監(jiān)測技術規(guī)范GB/T51438盾構隧道工程設計標準CJJ/T202—2013城市軌道交通結構安全保護技術規(guī)范TB10182—2017公路與市政工程下穿高速鐵路技術規(guī)程3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。3.1盾構姿態(tài)shieldpositionandstance盾構主機的空間狀態(tài)，通常采用橫向偏差、豎角、方位角、滾轉角和切口里程等參數描述。[來源：GB50446—2017，2.0.17]3.2地層損失groundloss盾構隧道施工中實際開挖土體體積與竣工隧道體積之差。3.3監(jiān)測預警monitoringpre-warning通過收集、分析和解釋各種數據和信息，對可能發(fā)生的突發(fā)事件、風險或異常情況進行提前識別和警示的過程。3.4隔離樁isolationpile一種利用樁結構起到阻隔地基附加應力和地層變形傳遞作用，并減少對既有結構物影響的工程措施。[來源：TB10182—2017，2.0.6]2DB37/TXXXX—XXXX4總體要求4.1城市軌道交通盾構隧道下穿高架橋工程，應搜集以下基礎資料：——工程地質和水文地質勘察報告；——施工沿線的環(huán)境、建（構）筑物、地下管線和障礙物等調查報告；——既有橋梁的設計資料、荷載情況、竣工資料等；——既有橋梁的現狀技術狀況評定報告、安全評估報告（I級、II級環(huán)境風險——類似地層的盾構選型及施工經驗。4.2城市軌道交通盾構隧道下穿高架橋勘察設計、施工、監(jiān)控量測中應綜合考慮地質條件、橋梁結構特點、兩者相對位置關系、周邊環(huán)境要求及施工條件等因素，因地制宜、合理設計、精細控制、動態(tài)監(jiān)控。4.3城市軌道交通盾構隧道下穿高架橋工程應根據需要委托具有相應資質和經驗的單位提供第三方監(jiān)測、橋梁結構檢測、安全風險評估等技術或管理服務。4.4盾構機選型應根據工程場區(qū)范圍內工程地質與水文地質條件、地面環(huán)境、隧道凈空尺寸、隧道平縱斷面、襯砌型式、施工組織等因素綜合確定，并符合GB/T51438相關要求。4.5城市軌道交通盾構隧道下穿高架橋工程各階段均應開展安全風險技術管理工作，并符合GB50652—2011相關要求?！ㄔO規(guī)劃及可行性研究階段以規(guī)避風險為主，對線路走向、埋深及工程方案進行調整或優(yōu)化?！辈煸O計階段以規(guī)避和降低風險為原則，選擇安全合理、技術可靠、工藝成熟、對橋梁結構影響小的設計方案?！┕るA段以控制風險為原則，依據設計文件、施工規(guī)范標準的要求制定專項施工方案，并嚴格按照審批的施工方案施工，加強施工組織管理，開展工程監(jiān)測、現場巡視、安全風險評價、預警、響應及處置等施工安全風險防控工作。5風險分級5.1通則5.1.1風險分級標準應根據工程特點、工程地質及水文地質、周邊環(huán)境條件及可能造成的影響（危害）等綜合確定。5.1.2按照風險等級由高到低順序，工程自身風險分為I級、II級和III級，環(huán)境風險分為I級、II級、III級和IV級。5.1.3可采用事故樹法、檢查表法（見附錄A）、工程類比法、專家調查法和模糊綜合評判法等方法對風險進行辨識和分級。5.2工程自身風險分級5.2.1工程自身風險分級宜以盾構隧道相互之間的空間位置關系、地質條件適宜性以及工程部位等為基本分級條件，并根據工程地質及水文地質條件、盾構機型式等進行修正。盾構法工程自身風險分級宜符合表1規(guī)定。3DB37/TXXXX—XXXX表1盾構法工程自身風險分級表 ）；）；5.2.2盾構法工程自身風險分級修正應結合不良地質、特殊性巖土、承壓水等不利于工程實施的條件進行綜合確定。5.3工程環(huán)境風險分級5.3.1工程環(huán)境風險分級宜根據橋梁重要性、與新建城市軌道交通工程的接近程度、軌道交通建設對橋梁的影響程度大小綜合確定。5.3.2橋梁重要性依據高架橋的類型、功能、使用性質、特征、規(guī)模等綜合確定，按照橋梁重要性由高到低順序，分為極重要、重要、較重要、一般四級。橋梁重要性分級宜符合表2的規(guī)定。表2橋梁重要性分級表），5.3.3橋梁與新建城市軌道交通工程的接近程度宜用接近關系表示，按照接近程度由近到遠順序，分為非常接近、接近、較接近、不接近四級。橋梁與新建城市軌道交通工程接近關系分級宜符合表3的規(guī)表3橋梁與新建城市軌道交通工程接近關系分級表橋梁基礎位于隧道正上方0.7D(含)范圍內橋梁基礎位于隧道正上方0.7D～1.5D(含)范橋梁基礎位于隧道正上方1.5D～3.0D(含)范4DB37/TXXXX—XXXX5.3.4工程環(huán)境風險分級宜符合表4的規(guī)定。表4工程環(huán)境風險分級表性b)當高架橋建設期間與新建城市軌道交通工程設計存在相關配合或預留了一定下穿條件等情況時，可下調一5.3.5當同一單位（子單位）工程范圍內存在多個類型相近的環(huán)境設施，且可合并采取同一環(huán)境保護處理措施時，宜歸并為一個環(huán)境風險工程群，并按其中較高的風險等級采取措施。6勘察設計6.1通則6.1.1初步設計和施工圖設計階段應在風險辨識與分級的基礎上，進行風險工程設計。I級、II級環(huán)境風險工程應進行專項設計。工程自身風險等級為I級時，應編制風險控制專項措施，并應通過理論和試驗研究，評估其影響程度和范圍。專項設計文件應包含但不限于以下內容：——風險分析評價；——風險應對措施；——施工影響分析；——高架橋防護措施；——高架橋監(jiān)測項目控制值及要求；——設計及施工中的重點部位和環(huán)節(jié)等內容。6.1.2初步設計和施工圖設計階段編制的I級、II級環(huán)境風險工程專項設計，并對專項設計方案進行安全評估。6.1.3I級環(huán)境風險工程應對高架橋工程進行檢測、評估，形成檢測和評估報告。6.1.4在設計文件中應注明涉及超過一定規(guī)模的危險性較大的分部分項工程的重點部位和環(huán)節(jié)，提出保障工程周邊環(huán)境安全和工程施工安全的意見。6.1.5施工圖設計完成后，應對I級、II級風險工程進行專項交底。6.2勘察與環(huán)境調查6.2.1勘察工作中，宜開展地質風險評價工作。地質風險評價宜包括地質風險因素辨識、地質風險分析評價、地質風險應對措施建議等內容。6.2.2遇到下列情況時，應在常規(guī)勘察工作及成果的基礎上，開展相應的專項勘察工作：——存在對工程安全影響較大的特殊地質問題；——場地范圍內水文地質條件復雜，且預測對工程安全有影響；——工程方案變更或施工中出現新的地質問題，且對工程安全有影響。6.2.3周邊環(huán)境調查工作前，應明確提出調查的范圍、對象、內容及成果要求等。6.3變形控制指標5DB37/TXXXX—XXXX6.3.1高架橋的水平位移、沉降、差異沉降和傾斜等變形控制值應在調查分析橋梁規(guī)模、結構形式、基礎類型、建筑材料、養(yǎng)護情況等基礎上，通過結構檢測、計算分析和安全性評估確定。6.3.2高速鐵路高架橋墩頂位移應符合TB10182—2017相關要求，根據下穿工程各階段工況計算確定，并評估其對高速鐵路運營安全的影響。6.3.3I級、II級環(huán)境風險工程的風險源監(jiān)測控制值，宜根據專項安全風險評估成果和專項設計文件確定。6.4線路設計6.4.1城市軌道交通盾構隧道線路設計應綜合考慮下穿地質條件、空間關系、功能需求等因素。6.4.2城市軌道交通盾構隧道線路平面宜順直，與高架橋工程宜為正交；當長距離并行下穿時，應采取相應措施減少盾構施工對高架橋的影響。6.4.3線路縱斷宜避免穿越斷裂帶、巖溶、半軟半硬、孤石、砂卵石等不利地層，確因條件限制無法避開不利地層時，應結合所處的地質條件進行分析，必要時可采取相應的地層加固等防護措施。6.5防護措施設計6.5.1盾構隧道下穿高架橋的防護措施設計應根據風險等級，綜合考慮工程地質和水文地質特點、周邊環(huán)境要求、現場情況及技術經濟性等因素，經方案比選后采用隔離樁、地層預加固、橋梁基礎托換、橋梁加固等防護措施。6.5.2對注漿、旋噴等有壓力的地層預加固應采取控制注漿壓力、設置減壓槽等措施，在實施前制定安全可靠的作業(yè)方案，并符合CJJ/T202—2013相關要求。6.5.3隔離樁防護措施設計符合以下要求：——盾構隧道下穿高架橋，當隧道位于軟黏土及飽和粉、細砂等不良地層時，或與隧道之間距離小于1.0D時，應采取隔離樁防護措施；下穿其他類型橋梁，在地層條件良好，且具備隔離樁施工空間時可采用隔離樁；——隔離樁宜采用鉆孔樁，其與隧道結構間的凈距不應小于0.5m，與高架橋樁基的中心距不宜小于4倍高架橋的樁徑；——根據地質條件，隔離樁頂可設置鋼筋混凝土冠梁，隔離樁間可設置止水措施；——隔離樁沿隧道線路方向超出高架橋承臺兩端的設置范圍不宜小于1.0D。6.5.4地層加固可采用注漿、深層攪拌、高壓旋噴等方式，地層加固應進行現場或室內試驗，以檢驗其實施效果。加固方式宜符合表5的規(guī)定。表5加固方式要求匯總表a)注漿加固法宜適用于砂性土、淤泥質黏土、粉土、黏性土、強風b)注漿加固設計應根據加固目的、地層條件、d)注漿鉆孔宜采用梅花形布置，口徑70mm～120mm，間距0.6m～1.8m。垂直精度應小于1%，e)注漿量和注漿壓力應根據地層的孔隙特性和漿液的f)注漿加固后地層無側限抗壓強度應大于0.5MPa，現6DB37/TXXXX—XXXX表5加固方式要求匯總表（續(xù)）b)施工前應進行成樁試驗，確定深層攪拌的注漿配比和注漿量、攪拌提升速度c)攪拌樁的垂直度偏差不應大于1.5%，樁位偏差不應大于50mm，樁徑偏差不應大于4%。d)深層攪拌樁7天無側限抗壓強度不應低于0.2MPa～0.5MPa，加固后地a)高壓旋噴加固宜適用于淤泥質黏土、淤泥質粉質黏土、粘質粉土、砂質b)旋噴加固范圍應根據加固目的、工程地質和d)高壓旋噴注漿的主要材料可以選用以水泥為主的單液型，也可選e)高壓旋噴樁鉆孔垂直度偏差不應大于1.5%。樁位和樁體直徑偏差不應大于50mm。樁身中心允f)采用高壓旋噴樁進行地基加固時，對橋梁基礎產生的附加應力不大于20kPa。g)加固后地層無側限抗壓強度應大于0.5MPa，現6.5.5橋梁基礎托換的防護措施設計，應符合以下要求：——橋梁基礎托換設計前，進行現場調查收集相關資料，對原有地基進行加密勘察，對橋梁基礎結構進行檢測；——橋梁基礎托換設計時，依據既有橋梁鑒定結論，制定既有橋梁結構應變超前和托換結構應力滯后的削減措施；并根據上部結構、基礎和地基的共同作用，經技術經濟分析比較確定，必要時進行專門論證；——臨時托換結構設計時，荷載取值根據施工期間實際荷載確定。6.5.6隧道的工作井、聯絡通道及泵房等附屬工程不宜設置在高架橋樁基外側2倍承臺長邊尺寸范圍6.5.7隧道施工應在隔離樁及其它加固措施達到設計要求后實施。6.5.8隧道壁后注漿符合以下要求：——盾構隧道施工期間應進行壁后注漿，壁后注漿分為同步注漿和二次補強注漿，應根據地層特點、結構受力及變形要求、環(huán)境控制要求及現場具體情況等分一次或多次完成；——同步注漿量應按照公式(C.10)計算；——二次補強注漿應通過管片預留注漿孔完成，特殊情況也可通過地面或地層注漿等其他方式完6.5.9城市軌道交通盾構隧道下穿高架橋時，宜增設管片注漿孔作為應急措施。7施工7.1通用要求7.1.1盾構隧道下穿高架橋施工前，應根據設計提出的風險等級編制專項施工方案，并應編制風險應急處置預案。7.1.2盾構隧道下穿高架橋施工前，應對盾構機設備進行全面故障排查及檢修，并組織條件驗收，驗7DB37/TXXXX—XXXX收合格后方可組織施工。7.1.3對于I級環(huán)境風險，盾構隧道下穿高架橋施工前，應選擇相似地層地段進行試掘進，分析、調整、設定相對合理的盾構掘進參數。7.2掘進施工控制7.2.1掘進施工時應控制盾構排渣量、土倉壓力及盾構姿態(tài)。7.2.2當盾構隧道在小半徑曲線段掘進施工時，應采取措施減小已成型管片的橫向與豎向位移對盾構隧道軸線的影響，并控制地層變形對高架橋樁基結構的影響。7.2.3盾構隧道下穿高架橋施工宜一次性連續(xù)完成下穿掘進。7.3掘進姿態(tài)控制7.3.1盾構隧道下穿高架橋施工前，應提前進行盾構掘進姿態(tài)線性復測及糾偏，避免在盾構隧道下穿施工期間進行盾構開倉和大幅度姿態(tài)糾偏。7.3.2盾構隧道下穿高架橋施工過程中，應做好管片點位選擇，合理控制油缸壓力和千斤頂行程差。7.3.3應對盾構姿態(tài)及管片狀態(tài)進行測量和人工復核，按照設計軸線進行掘進控制。當盾構軸線偏離設計軸線時，控制盾構姿態(tài)符合以下要求：——盾構縱坡和平面的單環(huán)最大糾偏量應小于0.5%；——加強盾尾間隙控制，避免糾偏引起已安裝的管片受到破壞；——盾構糾偏應防止盾尾漏漿而增大地面變形；——盾構掘進軸線與隧道設計軸線的偏角應小于0.3%；——實施盾構糾偏應逐環(huán)、小量糾偏；——盾構殼體滾轉角應控制在±0.5°以內；——根據盾構的橫向和豎向偏差及轉動偏差，宜采取千斤頂分組控制、仿行刀適量超挖或反轉刀盤等措施調整盾構姿態(tài)。7.3.4在盾構隧道下穿高架橋施工過程中，遇到下列情況時，應停止掘進、分析原因并及時采取處理措施：——高架橋墩身沉降及差異沉降超過報警值；——盾構前方地層沉降或隆起超過報警值；——盾構殼體滾轉角超過3°;——盾構軸線偏離隧道設計軸線超過±50mm；——盾構推力或刀盤扭矩發(fā)生異常波動，與預計值相差超過50%；——管片嚴重開裂或嚴重錯臺；——盾尾同步注漿系統(tǒng)或壁后注漿系統(tǒng)發(fā)生故障無法正常注漿；——動力系統(tǒng)、密封系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等發(fā)生故障。7.3.5在盾構隧道下穿高架橋施工過程中同時存在盾構小半徑曲線掘進時，制定相應的小半徑曲線施工控制措施，符合以下要求：——使用先行刀進行超挖時，應合理控制超挖量；——盾尾壁后注漿應選擇體積變化小、早期強度高、速凝型的注漿材料；——施工過程中應考慮小半徑曲線施工開挖面不均勻附加推力、盾殼非對稱摩擦力、刀盤超挖引起盾尾間隙差異等因素對地表變形沉降的影響。盾構小半徑曲線掘進地表變形應按照附錄B計算。7.4掘進參數控制8DB37/TXXXX—XXXX7.4.1盾構隧道下穿高架橋施工前，應根據隧道工程地質及水文條件、地表環(huán)境、橋梁結構特點、橋隧空間位置、隧道埋深、線路曲率及坡度、盾構姿態(tài)、試掘進段經驗參數等制定下穿過程掘進參數，并根據施工監(jiān)測動態(tài)反饋調整。盾構掘進控制要求宜符合表6的規(guī)定，盾構掘進參數應按附錄C計算。表6盾構掘進控制要求7.4.2土壓平衡盾構在軟土地層或含水量較大地層應保持渣土充滿土倉；在“上軟下硬”地層中，應控制土倉接近滿倉掘進；在石灰?guī)r等巖質地層中，應合理控制土倉倉位。7.4.3盾構掘進速度應與地表控制的隆陷值、出渣量、土倉壓力及同步注漿等相協(xié)調。7.4.4盾構隧道下穿高架橋施工過程應提前做好姿態(tài)調整及渣土改良，維持連續(xù)平穩(wěn)掘進，避免長期停機。7.5盾構施工監(jiān)控7.5.1應加強施工監(jiān)測，隨時調整推進參數，控制施工后地表變形量，控制盾構、管片、設計軸線三者之間的偏差，偏差控制應符合GB50157相關要求。7.5.2推進過程中應掌握好開挖面土壓力、推力、推進速度、出土量、千斤頂工作油壓等施工參數。盾構隧道軸線施工允許偏差應為±50mm。7.5.3盾構掘進引起的地層損失率不應大于1%，相應管片脫出盾尾15D后不同盾構覆土厚度處的地面沉降槽最大沉降量不應大于30mm，盾構前方的最大隆起量不應大于10mm。7.6盾構注漿控制7.6.1城市軌道交通盾構隧道下穿高架橋工程，應加強注漿控制，并根據注漿填充效果進行壁后二次補償注漿。同步注漿的漿液性能、注入量及注漿壓力應經現場試驗確定，注漿壓力與注漿量應與掘進速度相適應，應采用多點、對稱、均勻注漿。7.6.2同步注漿控制應以注漿量和注漿壓力雙指標結合的方法，填充系數應根據地層條件、施工狀況和環(huán)境要求確定。7.6.3二次補強注漿不宜超過盾尾管片脫出后5環(huán)進行，且應根據現場變形監(jiān)測數據進行多次補漿。7.6.4盾構注漿作業(yè)的漿液，應符合以下要求：——注漿材料根據地質條件、工程要求、周邊環(huán)境及現場具體情況等綜合選用，并滿足固結強度、凝結時間、可填充性、流動性、收縮率和環(huán)保要求；——注漿壓力根據地質條件、注入方式、管片類型、設備性能、漿液特性以及隧道埋深等綜合確定；通常注漿壓力值為地層阻力強度增加0.05MPa～0.2MPa。8監(jiān)控量測9DB37/TXXXX—XXXX8.1通則8.1.1盾構隧道下穿高架橋施工應建立施工測量和監(jiān)控量測系統(tǒng)，并加強監(jiān)測信息化動態(tài)管理。8.1.2城市軌道交通盾構隧道下穿高架橋監(jiān)測項目見附錄D，并根據相應安全評估報告、專項設計及運營管理要求確定。8.1.3I級、II級環(huán)境風險工程應根據規(guī)范要求及安全評估報告編制專項監(jiān)測方案。8.1.4盾構隧道下穿鐵路、軌道交通橋梁宜采用遠程自動化監(jiān)測方法。8.1.5城市軌道交通盾構隧道下穿高架橋監(jiān)測應根據工程項目特點、監(jiān)測項目控制值、當地施工經驗等制定監(jiān)測預警等級和預警標準，一般取監(jiān)測控制值的70%、85%和100%劃分為三級，監(jiān)測預警分級標準宜符合表7的規(guī)定。表7城市軌道交通工程監(jiān)測預警分級標準變形監(jiān)測的絕對值和速率值雙控指標均達到控制值的70%，或雙控指標之一達到控制值的85%。變形監(jiān)測的絕對值和速率值雙控指標均達到控制值的85%，或雙控指標之一達到控制值。8.1.6出現突發(fā)風險事件時，應在原有監(jiān)測工作的基礎上有針對性地加密監(jiān)測點、提高監(jiān)測頻率或增加監(jiān)測項目。8.2監(jiān)測要求8.2.1橋梁結構豎向位移、水平位移及垂直度測點應布置在墩頂和墩身上，并宜在墩頂和墩身兩側對稱布置；群樁承臺宜適當增加監(jiān)測點；工程地質不良地段宜適當增加監(jiān)測點。8.2.2橋梁結構應力監(jiān)測點宜布設在橋梁梁板結構中部或應力變化較大部位。8.2.3橋梁結構的裂縫寬度監(jiān)測應根據裂縫的具體情況，選擇應力或應力變化較大部位的裂縫或寬度較大的裂縫。裂縫監(jiān)測點應按組布設在裂縫最寬處和首、末端，根據裂縫的長度設當加密，每組不少于8.2.4當采用人工監(jiān)測時，盾構隧道下穿高架橋監(jiān)測頻率宜符合表8的規(guī)定，監(jiān)測頻率應符合GB50446—2017和GB50911—2013相關要求；當采用自動化監(jiān)測系統(tǒng)時，數據采集頻率宜采用20min/次~60min/次。當監(jiān)測數據趨于穩(wěn)定后，監(jiān)測頻率宜為1次/(15d～30d)；當發(fā)生預警時，監(jiān)測頻率宜適當加密。表8盾構隧道下穿高架橋監(jiān)測頻率監(jiān)測部位監(jiān)測對象開挖面至監(jiān)測點或監(jiān)測斷面的距離監(jiān)測頻率5D＜L≤8D3D＜L≤5D3D＜L≤8DL＞8D）；8.2.5盾構隧道下穿高架橋施工期間應由專人進行現場巡查，每天不宜少于2次，并應進行記錄，異常情況應增加巡查次數。DB37/TXXXX—XXXX8.2.6按照以下要求整理監(jiān)測成果資料：——監(jiān)測數據應真實、有效；——監(jiān)測數據應及時進行整理，并結合施工進度對監(jiān)測數據的變化趨勢及發(fā)生預警的可能性進行分析；——監(jiān)測數據應定時報送，當發(fā)生預警或出現塌方、管涌等突發(fā)事故時應實時報送；——當監(jiān)測數據達到預警條件時，應按相應的預警狀態(tài)發(fā)出預警并啟動相應的預警響應；當出現異常數據時，應對其原因及風險征兆進行及時分析和報告；——監(jiān)測報告應包括監(jiān)測日報、預警報告、階段報告和總結報告。監(jiān)測日報應在盾構隧道下穿高架橋工程監(jiān)測周期內逐日報送當日監(jiān)測情況；階段報告可根據下穿工程進程及相關要求期限提交；預警報告應在出現監(jiān)測預警后提交，及時報告發(fā)生預警的項目及位置、預警情況、分析原因、提出處置建議；總結報告應在下穿工程監(jiān)測工作完成后提交，匯總整理監(jiān)測資料，記錄分析監(jiān)測數據，總結預警及處置情況，得出監(jiān)測結論。1DB37/TXXXX—XXXX盾構隧道下穿高架橋施工風險清單城市軌道交通盾構隧道下穿高架橋施工風險清單見表A.1。表A.1城市軌道交通盾構隧道下穿高架橋施工風險清單指標風險類別編號風險因素1盾構軸線偏移風險2管片接縫滲透水3開挖面土壓失衡風險4盾尾注漿質量不良風險5地層變形過大風險6墩臺傾斜風險7橋樁單樁沉降過大8相鄰橋樁差異沉降風險9橋梁結構損傷風險高鐵軌道變形風險附屬設施損害風險近距離下穿疊加擾動風險兩區(qū)間施工擾動風險運營振動動力影響風險盾構施工對橋樁變形影響盾構施工對橋樁應力影響地質條件勘探不明風險細砂層及卵石層風險地下水流失風險地表沉降過大周圍建(構)筑物損傷風險施工揚塵及噪聲污染地下水斷流或污染測點布置不良監(jiān)控量測信息反饋滯后量測儀器損壞或精度不良應變措施和加固措施不當施工人員安全意識淡薄施工組織管理風險工程造價風險工期延長風險不可預知因素風險2DB37/TXXXX—XXXX盾構小半徑曲線掘進地表變形計算B.1盾構小半徑曲線掘進力學模型B.1.1盾構小半徑曲線施工對周圍地層的擾動力主要分為：盾構開挖面附加推力q、盾殼與周圍土體摩擦力f、盾尾注漿壓力p，建立小半徑曲線盾構推進力學模型如圖B.1所示，圖中盾構沿x軸正方向水平掘進，開挖面位于x=0處的yoz平面，盾構直徑為D，盾構機盾殼長度為L，隧道軸線埋深為H。5ox4y1z2——盾殼摩擦力（f圖B.1盾構小半徑曲線掘進力學模型B.1.2根據Mindlin推導的彈性半空間內任意一點(x′，y′，z′)在豎向集中力Pv和水平集中力Ph作用下的豎向位移計算公式，進行盾構小半徑曲線掘進地表變形計算，為了便于分析其施工應力對地層變形的影響，進行如下假設：a)土體不排水且為線彈性半無限空間；b)盾構推進僅考慮空間位置變化，不考慮時間效應；c)盾構曲線掘進過程中，通過設定盾尾千斤頂分組推力及行程來實現盾構姿態(tài)偏轉。根據盾構機設計資料，千斤頂推力分為4組，分組角度為67.5°、90°、112.5°、90°,如圖B.2a)所示，其中組D與組B推力相同，組A推力大于組C以實現盾構向左側轉彎；d)開挖面推力由于千斤頂分組的影響而表現出不均勻性，假定開挖面附加推力以刀盤中線為界線，左側、右側分別均勻分布，分別為附加推力q1、q2，且q2=ξq1(ξ≥1)，ξ為開挖面推力差異系數，如圖B.2b)所示；e)由于轉彎段線路內側盾殼擠壓土體較嚴重，假定盾殼與土體之間的摩擦力以隧道中線為界線，左側、右側分別均勻分布，分別為摩擦力f1、f2，且f2=ηf1(η≤1)，η為盾殼摩擦力差異系數，如圖B.2b)所示；f)盾尾注漿壓力p沿管片圓周徑向均勻分布，作用范圍為盾尾后方1環(huán)管片寬度。3DB37/TXXXX—XXXX5Z5Z20Z1Z2Z21Z22Z5Z20Z1Z2Z21Z22Z19Z1924Z3Z1824Z3Z18Z4\ Z1767.5Z4\ Z1767.5°90°90°Z1690°90°Z161Z6Z7Z131Z6Z7Z13Z9Z11Z10Z12Z8Z9Z11Z10Z12Z837679898a)盾構千斤頂推力分組b)開挖面及盾殼受力圖B.2曲線盾構受力分析B.2開挖面附加推力引起的地表變形B.2.1對于盾構開挖面正面附加推力，其計算模型如圖B.3所示，開挖面中任一微元的面積dA=rdrdθ,r為該微元至開挖面中心的距離；θ為該微元與開挖面中心水平面的夾角。該微元所受集中力為dPh=qrdrdθ,q為某一點的開挖面附加推力；為求dPh在坐標系xyz中某一點(x，y，z)處引起的地表豎向位移dw2，圖中Mindlin解x,y,z,坐標系的坐標系變換按照公式(B.1)計算。4DB37/TXXXX—XXXX1y′yy′yHHrdrdArdrdθθyz′yzH——盾構隧道軸線埋深；圖B.3開挖面附加推力引起地層變形的計算模型B.2.2根據曲線盾構線路左、右側附加推力不等而分區(qū)間積分，可得開挖面附加推力引起的地層變形wq按照公式(B.2)計算。其中：5DB37/TXXXX—XXXXB.3盾殼摩擦力引起的地表變形B.3.1盾殼摩擦力引起的地層變形計算模型如圖B.4所示，對于盾殼上任一微元的面積dA=Rdθds，R為盾殼半徑；s為該微元至開挖面的軸向距離。該微元所受集中力為dPh=fRdθds，坐標系變換按照公式(B.7)計算。1x′yx′y′xoyoo′dsdss2入f鄉(xiāng)dθdAz′3z圖B.4盾殼摩擦力引起地層變形的計算模型B.3.2根據曲線盾構線路內、外側盾殼摩阻力不等而分區(qū)間積分，可得盾殼摩擦力引起的地層變形wf按照公式(B.8)計算。6DB37/TXXXX—XXXX其中：B.4盾尾注漿壓力引起的地表變形盾構小半徑曲線施工線路內側超挖量較大，盾尾管片與周圍土體的建筑間隙較大，需提高注漿量充填盾尾管片外圍間隙。在盾尾同步注漿過程中，由于注漿液在間隙中相互貫通，假定注漿壓力p沿管片圓周徑向均勻分布，忽略注漿壓力p水平分量引起的豎向位移，其豎向分量引起的地表變形wp按照公式(B.13)計算。其中：式中：S——盾尾注漿段長度，單位為米(m)，一般取1環(huán)管片寬度。B.5地層損失引起的地表變形B.5.1盾構掘進過程中，刀盤超挖將使盾殼與周圍土層間產生一定空隙，造成地層損失進而引起地層松動變形。在盾構直線掘進施工中，地層損失主要體現在盾尾管片脫出、注漿尚未凝固的階段，其地層損失集中在盾尾處，隧道周圍地層損失均勻分布，其引起的地表豎向位移wv按照公式(C.6)計算。式中：Vloss——隧道單位長度的地層損失量，單位為立方米每米（m3/m）。B.5.2對于地層損失量Vloss可根據等效土體損失參數g進行計算，如圖B.5所示，在盾構直線施工中，R,=Rg/2，R′為隧道管片結構外半徑，地層損失量Vloss按照公式(B.17)計算。7DB37/TXXXX—XXXXB.5.3而對于盾構小半徑曲線施工，由于盾構小半徑曲線掘進線路內側超挖較大，會使內側等效土體損失參數g大于外側，設線路內側額外超挖量為δ,單位為米（m）。因此，由盾構直線施工修正得到的盾構曲線施工等效土體損失參數gc按照公式(B.18)計算。將公式(B.18)中的gc替代式(B.17)中的g，可得到曲線盾構的地層損失量按照公式(B.19)計算。根據盾構小半徑曲線施工所需間隙的研究，其線路內側超挖量δ按照公式(B.20)計算。式中：Rc——曲線盾構線路的曲線半徑，單位為米（m）；L1——單段盾殼長度，單位為米（m考慮盾構機鉸接裝置的作用，取L1=L/2。對盾構直線掘進引起的圓柱體均勻分布地層損失理論進行修改，將坐標系沿y軸進行平移，平移距離為0.5δ,進行坐標變換y,=y+0.5δ,得到盾構曲線掘進地層損失引起的地表豎向位移wv按照公式(B.21)計算。1yH0.5gHδR′RR′RR′R2R0.5δ23z′zH——盾構隧道軸線埋深；R——盾殼半徑；圖B.5曲線盾構掘進地層損失示意圖B.6盾構小半徑曲線施工總地表變形8DB37/TXXXX—XXXX盾構小半徑曲線掘進施工引起的總地表變形由開挖面附加推力、盾殼與周圍土體間摩擦力、盾尾注漿壓力以及地層損失引起的地表變形4部分組成，其總變形w按照公式(B.22)計算?？偟乇碜冃蝫雙重積分結果通過Gauss-Legendre數值積分計算得到。9DB37/TXXXX—XXXX盾構掘進參數設計C.1盾構總推力在盾構平穩(wěn)掘進時，其總推力F按照公式(C.1)計算：式中：αF——盾構總推力修正系數，通過推力實測值與理論計算值的比值得到；Ft——盾構總推力理論計算值；F1——盾構側面與周圍地層的摩阻力；F2——盾構掘進的正面阻力；F3——管片和盾尾間的摩擦阻力；F4——切口環(huán)貫入地層的貫入阻力；F5——盾構姿態(tài)調整或轉向附加阻力；F6——牽引后配套拖車的牽引阻力。在盾構實際施工中，F4、F5、F6的影響較小，為便于工程應用可不予考慮，影響盾構總推力的主要組成部分為F1、F2、F3，F1按照公式(C.2)或(C.3)計算，F2按照公式(C.4)計算，F3按照公式(C.5)計算。對于黏性土地層，F1按照公式(C.2)計算。式中：Dl——盾殼外徑；L——盾殼總長度；c——盾殼周圍土體的黏聚力。對于高滲透性地層中掘進，作用在盾殼上的土壓力應按有效重度計算，F1按照公式(C.3)計算。F1=fy'Dl[2)式中：f——鋼板與土體的摩擦系數；γ'——土體有效重度；Ka——主動土壓力系數；H——盾構軸線埋深；L——盾構主機長度；W——盾構主機總重。對于面板式盾構機，F2按照公式(C.4)計算。式中：DB37/TXXXX—XXXXDd——刀盤直徑；λ——刀盤開口率；p——土倉壓力平均值；p′——面板上的壓力附加值。根據盾尾管片、盾尾刷與盾殼的摩擦力關系，F3按照公式(C.5)計算。式中：n1——盾尾內管片的環(huán)數；Ws——每環(huán)管片的重量；μs——盾尾刷與管片的摩擦系數，一般取值0.3～0.5；Ds——管片外徑；b——每道盾尾刷與管片的接觸長度；PT——盾尾刷內的油脂壓力；n2——盾尾刷的層數。C.2刀盤扭矩盾構機刀盤在切削巖、土體過程中，其刀盤扭矩T按照公式(C.6)計算。式中：αT——盾構掘進的刀盤扭矩修正系數，通過刀盤扭矩實測值與理論計算值的比值得到；Tt——刀盤扭矩理論計算值；T1——刀盤切削土體扭矩；T2—