城市隧道浅埋暗挖地表沉降规律及控制研究

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1、硕士学位论文第一章绪论1．1问题的提出与研究意义随着社会的发展，人类面临日益突出的居住、交通、环境等与有限土地资源之间的矛盾。为解决这些矛盾，国际上提出了“21世纪是人类开发利用地下空问时代"的口号，特别是城市地区，随着人口的急剧膨胀，居住困难、交通阻塞、环境恶化，开发利用地下空间，发展地下交通和商业系统是城市面临的主要课题之一。城市范围快速扩大，耕地损失严重。据有关资料，1986---1996年间，全国31个特大城市城区实际占地规模扩大50．2％，有的城市占地成倍增长。另据预测，至2010年，我国城市总数将从

2、1996年的640座增加到1000多座，其结果将是占用了大量耕地。土地问题是我国可持续发展的关键，城市人口急剧增长与地域规模的限制已成为城市发展的突出矛盾，城市发展非走节约土地的集约化发展模式不可【l-21。城市人口密度大，形成了所谓的“城市综合症’’。首先表现在城市交通阻塞，行车速度缓慢。例如北京市干道的平均车速比10年前降低50％以上，且正以年递减2km／h的速度持续下降。其次是，由于城市基础设施落后于城市面积的扩展和城市人口的增长，造成城市环境的恶化。当前我国城市环境形势日趋严重，大气污染日趋加剧，酸雨面

3、积超过国土面积的40％，重庆等城市尤为严重；城市污水80％未经处理排入江河；城市地下水受到污染；垃圾围城现象普遍；噪声污染普遍超标，建筑空间拥挤，城市绿地减少，生态恶化。城市总体抗灾抗毁能力偏低。在城市总体规划中，除防洪、防空外，目前尚缺少综合防灾的内容，城市基础设施的防灾措施处于空白。为了克服这方面的弊端，解决城市人口、环境、资源三大危机，医治“城市综合症力，实施城市可持续发展，世界发达国家都在把地下空间作为新的国土资源，开发利用城市地下空间，成为越来越受到重视的城市建设指导方针和发展方向。城市功能空间能转入

4、和宜转入地下的领域是很广阔的，包括商业、交通、部分市政设施、文化娱乐休闲、部分工业生产、仓储、防灾避难和救灾空间等。充分利用地下空间是城市立体化开发的最重要组成部分。它可以达到扩大空间容量、提高开发集约度、消除步车混杂、交通顺畅、商业更加繁荣，地面绿地增加，环境优美开敞，购物与休闲，娱乐相互交融的多功能效果，与向城市上空发展的模式相比，是一种更为合理的发展模式。向地下要土地、要空间已成为城市建设发展的必然趋势，显示了硕士学位论文第一章绪论无比的优越性。城市地下工程多数埋深较浅，地面建筑、交通设施密集，地下管线多

5、，地质条件复杂，多以土体为主，常有膨胀土、沙层、高地下水位，开挖造成的影响大，尤其是沿海沿江城市，淤土、软土的开挖难度更大。因此，城市地下工程存在许多需要解决的特殊问题：在浅埋、特别是超浅埋的条件下，地下工程需要穿越建筑物和线路、街道，地面保护成为施工技术中的首要问题；在诸如流砂层、膨胀土、高压缩性软土淤土、风化破碎岩石、高浓度瓦斯地层、大涌水、硫化氢、岩溶、高应力、地下管线、地面大车流量、大型载重车多、建筑物密集等复杂恶劣环境下的开挖技术以及大断面隧道开挖支护技术是地下洞室工程施工中的难题：随着工程埋深的减小

6、，开挖对地面的影响越来越大，在超浅埋条件下，开挖影响的控制与开挖方式、施工工艺、支护方法等众多因素有关，是地下工程施工中最为复杂的问题。因此，这就有必要研究地下洞室的施工支护方法来确保围岩施工运行中的稳定性，研究地下洞室旄工开挖对地表沉降的影响来保证邻近建筑设施的安全性。1．2城市隧道的主要施工方法城市地下工程一般埋深较浅，地层岩土材料强度低，开挖后围岩自承能力一般较差，传统的应用最广的矿山法(凿岩爆破法)一般不再适宜。随着近年来人防、地铁、地下商场、仓库、影剧院等大量工程的建设的实践，城市地下空间开挖技术得到

7、了长足发展和提高。城市地下工程的施工方法根据埋深的不同有很大的区别。浅埋地下工程的施工不仅受覆盖层地质因素的制约，而且还受地面环境的影响，常用的施工方法有明挖法、盖挖法、浅埋暗挖法、盾构法和沉管法等；深埋地下工程的施工则以矿山法和盾构法为主[31。不管采用何种施工方式，都会对周边环境造成一定的影响，甚至造成严重的后果。(1)明挖法浅埋地下工程以往多采用传统的明挖法施工。明挖法也称为基坑法，主要包括敞口明挖法和基坑支护开挖法两类。其施工方法是首先从地面向下开挖出基坑，在基坑内进行结构施工，然后回填回复地面。明挖法

8、简单易行，施工作业面宽敞，施工速度较快，在覆盖层薄、建筑物稀少、地面交通不多、地下各种管线少、周围环境要求不高的地区，采用这种方法是最经济的。我国最初的北京市地铁北京站到苹果园站一期工程，就是在当时沿线两边没有建筑或少量建筑的情况j下，本着先修地铁，后带动两边建筑发展的原则，地下铁道采用明挖法修建的。然而，随着城市的发展，、地面交通、周围建筑、地下管线也在增加。采用明挖法2硕士学位论文