平顶直墙暗挖隧道设计导则

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'平顶直墙暗挖隧道设计导则'
1 北京市轨道交通土建工程 平顶直墙暗挖隧道设计导则 北京市轨道交通建设管理有限公司 北京市轨道交通设计研究院有限公司 二零一五年一月 2 目目 录录 一、一、 编制依据编制依据 . 1 二、二、 技术特点技术特点 . 2 三、三、 设计原则设计原则 . 2 四、四、 设计要点设计要点 . 3 五、五、 施工要求施工要求 . 8 六、六、 其它说明其它说明 . 9 七、七、 参考附图参考附图 . 9 3 1 一、 编制依据 1、 指导文件 《平顶直墙临时支撑施工风险、设计管理协调会 会议纪要》 (北京市轨道交 通建设管理有限公司安全监控中心、 规划设计总部会议纪要 2014 年 9 月 18 日) 《关于加强平顶直墙段中隔壁拆除工程安全管理的通知》 (北京市轨道交通 建设管理有限公司 2014 年 9 月 22 日) 《平顶直墙设计方案研讨会 会议纪要》(北京市轨道交通建设管理有限公司 规划设计总部 会议纪要 2014 年 9 月 24 日) 2、 设计遵循、参考的规范及标准 (1) 《地铁设计规范》 (GB50157-2013) (2) 《城市轨道交通工程设计规范》 (DB11/995-2013) (3) 《城市轨道交通技术规范》 (GB50490-2009) (4) 《铁路隧道设计规范》 (TB1003-2005/J449-2005) (5) 《铁路隧道工程施工技术指南》 (TZ204-2008) (6) 《建筑结构荷载规范》 (GB50009-2012) (7) 《混凝土结构设计规范》 (GB50010-2010) (8) 《钢结构设计规范》 (GB50017-2003) (9) 《钢筋机械连接技术规程》 (JGJ107-2010) (10) 《建筑地基基础设计规范》 (GB50007-2011) (11) 《北京地区建筑地基基础勘察设计规范》 (DBJ11-501-2009) (12) 《地铁暗挖隧道注浆施工技术规程(试行) 》 (DBJ01-96-2004) (13) 《城市轨道交通工程监测技术规范》 (GB50911-2013) (14)北京市地方标准《地铁工程监控量测技术规程》 (DB11/490-2007) (15) 《北京地铁工程监控量测设计指南(试行) 》北京市轨道交通建设管理 有限公司 2007 年 5 月 (16) 《城市轨道交通土建工程设计安全风险评估规范》 (DB11/1067-2014) (17) 《北京市轨道交通建设管理有限公司工程建设环境安全技术管理体系》 (试行)北京市轨道交通建管公司,2013 年 5 月 (18)政府、业主的其它相关规定及要求 2 二、 技术特点 平顶直墙暗挖隧道与传统拱形暗挖隧道施工方法相比,有其自身技术特点: (1)平顶直墙暗挖隧道在土方开挖时期不利于形成土拱,土体结构自稳能 力差,极易造成拱顶掉土或坍塌。 (2)平顶直墙暗挖隧道在初衬凿除、二衬砌筑过程中结构受力转换相对更 为复杂,更易发生沉降过大甚至冒顶坍塌等工程事故,因此其设计思想与拱顶隧 道有一定不同。平顶直墙暗挖隧道施工步序,一般有两种情况:对于较小跨度、 且沉降要求严格的隧道,可采用在二衬砌筑时保留初支中隔壁的方式,增强竖向 支撑刚度,保证施工安全;对于较大跨度或沉降要求更严的隧道,应合理划分初 支断面,优先开挖并砌筑竖向承力永久构件(如墙柱等) ,尽早形成竖向的二衬 传力体系,以减小施工对围岩土体带来的不利影响。 (3)平顶直墙暗挖隧道结构断面受力型式较差,其初支及二衬均存在局部 节点多类型应力集中的问题, 尤其是顶板支点处会形成大偏心受压及大剪力同时 作用, 较易形成局部受力溃屈, 带来安全问题。 因此在平顶直墙暗挖隧道设计中, 应针对性的对初期支护及二衬的局部关键节点进行加强,以确保施工。 (4)平顶直墙暗挖隧道施工工法特点决定其沉降控制偏弱,因此在设计中 一般会采取加强初支背后及二衬背后注浆、地面铺设钢板、洞内超前注浆、地面 深孔注浆、地表架设便桥、增加伺服顶撑控制等多样化措施,以加强对上覆土体 或结构的沉降控制,满足不同施工需要。 三、 设计原则 (1)平顶直墙暗挖工法是在隧道因特殊外部条件无法按传统拱形断面实施 时,采取的一种特殊的施工工法。与传统拱形断面工法比较,该工法可以暗挖方 式实现平顶直墙结构断面,但其技术特点导致其在风险控制、沉降控制、进度控 制等方面有一定劣势,故除非条件所限,正常环境下不建议使用平顶直墙暗挖工 法。 (2)平顶直墙暗挖隧道施工除应严格遵循浅埋暗挖“管超前、严注浆、短 开挖、强支护、快封闭、勤量测”十八字方针外;还应遵循“初支谨防坍塌,二 衬合理转换”的原则。 3 (3)平顶直墙暗挖隧道设计,应采用“工程类比为主、受力计算为辅、影 响分析并举”的设计方法。 (4)根据《城市轨道交通土建工程设计安全风险评估规范》及《北京轨道 交通工程安全风险管理体系》 ,对矿山法结构采用平顶直墙工法的工程自身风险 分级,可上调一级。 (5)隧道开挖支护设计须充分考虑时空效应,以最小工程成本来保证施工 安全及环境安全。 (6)平顶直墙暗挖隧道设计中,与传统拱形隧道相比,可适当采用更刚性 的初期支护,更细化的二衬砌筑步序以及更强的安全防备措施。 (7) 平顶直墙暗挖隧道设计, 在条件允许时宜优先采用微起拱的结构型式。 (8)平顶直墙暗挖隧道设计,应避免不利因素的叠加,例如平顶直墙暗挖 隧道同时涉及小半径曲线施工、仰挖施工、变断面施工、多点破除马头门施工、 不良地质施工、带水施工等。 四、 设计要点 平顶直墙暗挖隧道施工具有较大难度和风险, 若设计不当, 易出现施工坍塌、 地面沉降、衬砌渗漏等问题。北京地区的平顶直墙暗挖隧道设计,应遵循如下设 计要点: 1、工法设计思想 平顶直墙暗挖工法的设计思想,本质上仍遵循“浅埋暗挖法”原理, “管超 前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的十八字方针同样适用。但平 顶直墙暗挖隧道由于其自身技术特点,有土体开挖易坍塌、地表沉降量敏感等特 点。故在设计思想中更多强调了土体开挖、初支砌筑阶段的防坍塌设计,以及二 衬砌筑过程中的受力转换步序设计。 2、初支断面划分 对于拟建的地下平顶直墙二衬结构,首先应根据其跨度、层数及整体规模适 当划分初支分部开挖断面,一般应遵循如下原则: (1)初支断面开挖跨度一般宜小于 4m,总开挖跨度宜小于 12m。 (2)初支断面开挖高度一般不大于 5m,且应根据具体人工操作高度酌情采 用一次或多次台阶法开挖。 4 (3)各初支洞室纵向开挖间距不应小于 1.5 倍洞室高度。 (4)对于需密贴下穿既有结构且沉降控制严格的平顶直墙暗挖隧道工程, 应根据具体情况增加伺服顶撑等动态控制方法, 同时应采用配合伺服顶撑的专用 活动式初支结构。 3、超前支护 与传统拱形断面隧道相比, 平顶直墙暗挖隧道一般采用更强一些的超前支护。 为防止上部无法成拱的土体坍塌失稳, 一般采用大管棚等防塌效果较好的超前措 施。设计中结合具体情况,也可灵活采用超前小导管加固、管幕棚护、深孔注浆 等方式。对没有降水条件的含水地层施工,也可考虑采用全断面(或半断面)的 注浆加固方式,同时兼顾防塌、防沉降、封堵地下水等目
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