城市矿山法资料隧道施工安全与风险控制(PDF 98页)

一、城市隧道的基本环境特征
1.地质类型 （2）硬岩（北欧）
一、城市隧道的基本环境特征
2.埋深特点 普遍较浅（中国）
一、城市隧道的基本环境特征
3.周边环境 邻近既有建（构）筑物 施工相互影响大，风险高
二、城市矿山法概述
1.全断面开挖法
l-全断面开挖；Ⅱ-衬砌 全断面一次开挖法
二、城市矿山法概述
二、城市矿山法概述
2.台阶法 至于施工中究竟采用何种台阶法（长、短、 超短），要根据以下两个条件来决定： 初次支护形成闭合断面的时间要求，围岩越 差，闭合时间要求越短； 上断面施工所用的开挖、支护、出碴等机械 设备施工场地大小的要求。
二、城市矿山法概述
3.分部开挖法
分部开挖法可分为：环形开挖留核 心土法、侧壁导坑法、中隔壁法（CD法 和CRD法）、中洞法等。
对三种计算工况进行规律 分析，建立影响分区如下：
中洞法
二、城市矿山法概述
4.其他一些适合于特大断面隧道开挖方法
二、城市矿山法概述
4.其他一些适合于特大断面隧道开挖方法
盾构辅助法
预衬砌法
2 围岩变形特征与破坏机理
一、隧道开挖后的围岩变形特征
一、隧道开挖后的围岩变形特征
土体移动的空间效应
沉降影响范围
一、隧道开挖后的围岩变形特征
=15.6°
二、隧道塌方机理
应该说，隧道开挖后，围岩的变形是不可避免的，但 是如果在开挖后及时采取有效措施，则围岩变形处于可控 范围，反之，在围岩变形超过某一极限值后发生塌方。
二、隧道塌方机理
二、隧道塌方机理
3 施工安全与风险控制
1）有效支护 2）隧道埋深选择 3）曲线变轨 4）各分部开挖的贡献率 5）掌子面的预加固 6）信息化施工
1.全断面开挖法
适用条件 1）整体性好的围岩； 2）有大型施工机械； 3）适于采用大型机械化配合施工。
优点 缺点
二、城市矿山法概述
2.台阶法
台阶法根据台 阶长度不同,可划 分为长台阶法、 短台阶法和超短 台阶法三种。
二、城市矿山法概述
（1）长台阶法。上台阶一般50m以上或大于5倍洞径，上 下步可采用同类机械平行作业。
二、近接影响分区 建筑荷载下的地基附加应力场
二、近接影响分区 单一隧道的二次应力场影响范围
3σ y 1.1σ y
2.67r
1.01σ y
7.27r
λ =0
2σ y 1.1σ y
3.16r
1.01σ y
10r
Baidu Nhomakorabea
λ =1
二、近接影响分区
由于建筑物地基的附加应力影响和隧道 开挖引起的应力重分布都是局部的。从相距 的远到近，有一个应力场逐渐叠加的过程。
优缺点：干扰少、机械配套、通风和测量工作简单、可进 行单工序作业，但要求围岩稳定性较好。
（2）短台阶法。上台阶长度小于5倍大于1～1.5洞径。 优缺点：可缩短仰拱封闭时间，利于开挖面稳定，但上下 台阶作业干扰较大。
（3）超短台阶法。上台阶长度仅3～5m，适用于机械化程 度不高的地段。
优缺点：断面闭合较快，利于开挖面稳定，但上下台阶作 业干扰很大。
二、城市矿山法概述
3.分部开挖法 环形开挖留核心土法
二、城市矿山法概述
3.分部开挖法 单侧壁导坑法
侧壁导坑法
双侧壁导坑法
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二、城市矿山法概述
3.分部开挖法 CD法
中隔壁法
CRD法
二、城市矿山法概述
3.分部开挖法
在连拱隧道或分叉 隧道的喇叭口地段,先 开挖两洞之间的立柱 (或中墙)部分,完成立 柱 (或中墙)混凝土浇 筑后,再进行左右两洞 开挖的施工。
施工次要块。
掌子面和侧墙对某点沉降的贡献率
径向锚杆固然重要，掌 子面变形引起的土体变位也 不容忽视。有时掌子面前方 的超前锚杆显得更为重要。 如“新意法”理念就是重视 掌子面前方锚杆作用。
未有超前加固措施的 超前加固后
用玻璃纤维筋加固前方土体
作为新奥 法三大要素 之一的信息 化施工，对 于施工安全 控制至关重 要。
信息化施工
信息化施工
4 近接建（构）筑物施工
一、基本概念
三大基本类型： （1）新建工程接近既有隧道施工
(2) 新建隧道接近既有工程 （3）两条及以上隧道近距离同期施工
一、基本概念
近接施工最主要的问题是新建工程将会 对既有工程原来的稳定性产生影响。这种影 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。这种受力特征会因工程修 建的时间先后关系、空间位置关系及其施工 方法的不同而不同。
二、近接影响分区
近接施工的影响不仅存在着局域性， 而且在局部的范围内应力重分布是有梯度 变化的，这也表明影响程度是不同的，因 此提出近接施工影响分区及标准。
二、近接影响分区
既有规范，我们认为仅适用于软土
硬岩地层 评判指标：安全系数 实现方法：强度折减法 多工况数值模拟
安全系数计算结果
考虑相对尺度的影响，分别计算了“隧道-建 筑物”相对尺寸（D/B）为2、1、1/2的三种情况
有效支护
隧道埋深选择 将隧道建在合适的深度，减小施工风险
曲线变轨
利用曲线变轨原理，根据先前监测数据预 测有可能塌方时，提前改变施工方法或支护参 数，使其沉降曲线改变原有轨迹，朝安全、稳 定方向发展。
各分部的贡献率
通过分析各分部对
拱顶沉降的贡献率，做
A
到“好钢用在刀刃上”，
重点控制主要块，快速
横向断面地层沉降形状
一、隧道开挖后的围岩变形特征
土体分层沉降示意图
施工沉降 固结沉降
施工沉降
前期沉降
一、隧道开挖后的围岩变形特征
地表下沉曲线 隧道
地层移动的时间效应
掌子面
一、隧道开挖后的围岩变形特征
地层损失理论
地层移动由地层损失引起，并认为地表沉陷槽的体积 应等于地层损失的体积。
该法的理论基础是:在隧道施工过程中产生了一定的地 层损失，相当于从地层中挖去一块岩土体，形成一个空洞， 从而导致上部的岩土体产生移动和变形，最终该空洞被填 充，而在地表则形成体积等于空洞体积的沉降槽。
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城市矿山法隧道施工安全 与风险控制
内容提要
1
引言
2
围岩变形特征与破坏机理
3
施工安全与风险控制
4
近接建（构）筑物施工
1 引言
一、城市隧道的基本环境特征
1.地质类型 （1）土质（长三角地区等）
一、城市隧道的基本环境特征
1.地质类型 （2）土岩混合
土 上软 石 下硬
青岛、大连等
石土石
忽软忽硬 广州、深圳等