≤
60％）
泥炭
W。
>60％
除有泥炭质土特征外，结
构松散，暗无光泽，干缩现
象极为明显
注：
w为含水量（全书同），W-为液限．
表2—3碎石土分类
名称
颗粒形状
颗粒级配
漂石
圆形及亚圆形为主
块石
棱角形为主
粒径大于200mm的颗粒质量超过总质量的S0％o
卵石
圆形及亚圆形为主
碎石
棱角形为主
粒径大于20mm的颗粒质量超过总质量的50％
圆砾
圆形及亚圆形为主
角砾
棱角形为主
粒径大于gram的颗粒质量超过总质量的50％
注：
定名时，应根据颗粒级配，由大到小以最先符合者确定
表2—4沙土分类
名称
颗粒级配
砾沙
粗沙
中沙
细沙
粉沙
粒径大于2mm的颗粒质量占总质量的25％～50％
粒径大于0.5mm的颗粒质量超过总质量的50％
粒径大于0.25mm的颗粒质量超过总质量的50％
粒径大于0.075mm的颗粒质量超过总质量的85％
粒径大于0.075mm的颗粒质量超过总质量的SON
注：
定名时，应根据颗粒级配，由大Ntlq-X最先符合者确定．粒径大于0．075mm的颗粒不超过全部质量50％o，且塑性指数等于或小于10的土，定为粉土．塑性指数大于10的土为黏性土，根据塑性指数可分为粉质黏土和黏
土．当塑性指数大于10且小于或等于17时，定为粉质黏土；当塑性指数大于17时，
定为黏土．
（4）Iff9~定．应在现场观察描述的基础上，结合室内外试验，综合确定土的工程
地质特征．土的描述应符合下列规定：
①碎石土应描述颗粒级配、形状、母岩成分、风化程度、填充物的性质与填充程度、密实度及层理特征等．
②沙土应描述颜色、矿物组成、颗粒级配、颗粒形状、黏性土含量、湿度、密实度及层理特征等．
③粉土应描述颜色、颗粒级配、包含物、湿度、密实度及层理特征等．
④黏性土应描述颜色、包含物、土层结构、层理特征及状态等．
⑤特殊性土除应描述上述相应土类规定的内容外，尚应描述反映其特殊成分、
状态和结构的特征．如对淤泥需描述臭味，对人工填土应描述其物质成分、密实度与
厚度的均匀程度、堆积年代等．
⑥对具有夹层、互层、夹薄层特征的土层尚应描述各层的厚度及层理特征．
（5）土体洞室．土体洞室的勘探、测试应符合下列要求：
①详勘勘探线应沿洞轴线，距洞壁外侧1～3m交错布置．孔距宜取50~100m，
跨越河道部位宜小于50m，洞口及地质条件复杂的洞段不宜少于3个孔．勘探孔深度
应达到洞底设计标高以下一倍洞径；当遇暗浜等不良地质条件时，其深度可取二三倍
洞径．
②每一主要土层均应取样，有地下水时应采水样，当遇到有害气体时应采取措
施，并进行成分分析．
③室内试验应包括土的颗粒级配、液限、塑限、含水量、容重、固结、抗剪强度等
物理力学性质试验；膨胀土应进行膨胀性试验；黄土应进行湿陷性试验，原位测试可
采用触探、旁压试验或十字板剪切试验．必要时应测求土的基床系数和气压．
④应查明地下水位、水量及含水层层位，并应测定各主要土层的渗透性、水
压等．
⑤当需要时，可进行土体压力及衬砌变形的观测．
⑥位于市区的地下洞室施工时，应进行地面变形监测．
3）常见土的地质调查．
（1）人工填土．
①填土是指人类活动在地面形成的任意堆积，其组成成分复杂，填筑的方法、时
间和厚度都是随意的．填土分素填土、杂填土和冲填土三类．素填土是由碎石、沙、粉
土、黏性土中的一种或多种，由人类扰动填堆而成，不含或少含杂质；杂填土是由建筑
垃圾、工业废料或生活垃圾组成，按其成分可以分为建筑垃圾填土和工业废料填土；
冲填土是由水力冲填泥沙形成的填土，主要是整治河道时，用泥浆泵和输沙管将泥沙
排送到需要填高的地方，经排水沉淀后形成的大片冲填土层．
4）膨胀岩土．
（1）许多黏性土及泥质岩中含有大量的蒙脱石和伊利石类矿物颗粒，有很强的亲水性．当含水量变化时，这些颗粒能发生显著的体积变化，从而引起岩土的体积变化（发生膨胀或收缩），最终使与其相连接的建筑物受到破坏．这种岩土称为膨胀岩土．
我国膨胀岩土的黏土矿物成分主要是蒙脱石，伊利石居其次．
（2）膨胀岩分类见表2—11．
表2—11膨胀岩分类
指标
典型的膨胀性软岩
一般的膨胀性软岩
蒙脱石含量（％）
≥50
≥10
单轴抗压强度（MPa）
≤5
>5，≤30
软化系数
≤O．5
<6
膨胀压力（MPa）
≥0.15
≥10
体膨胀量（Voo）
≥3
≥2
自由膨胀率（％）
≥30
≥25
围岩强度比
≤1
≤2
小于2／zm的黏粒含量（％）
>30
>15
（3）膨胀岩土的调查内容．
①研究微地貌、地形形态及其演变特征，划分地貌单元，查明天然斜坡是否有胀缩剥落现象．
②查明场地内岩土膨胀造成的滑坡、地裂、小冲沟等的分布．
③查明膨胀岩土的成因、年代、竖向与横向分布规律以及岩土体膨胀性的各向异性程度．
④查明膨胀岩节理、裂隙构造及其空间分布规律．
⑤调查地面水排泄、积聚情况，地下水的类型、水位及其变化幅度，土层中含水量的变化规律．
⑥搜集历年降雨量、蒸发量、气温、地温等气象资料，调查当地大气影响深度及
大气急剧影响层深度．
⑦调查当地建筑物的结构类型、基础形式和埋深，建筑物的损坏部位、破裂机制、破裂的发生发展过程及规律．
⑧调查当地胀缩活动带的空间展布规律．
⑨调查当地天然与人工植被的分布、破坏和种植的情况、浇灌方法等．
分界深度建议值和有关的计簋信f单位．m1
线别
围岩级别
I
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
V
Ⅵ
2倍塌方高度
1.3
2.58
4.8
8.8
19.2
38.4
隧规分界深度
O．96
2.24
4.22
11.15
23.25
47.25
单
一般分界深度
16.9～
20.3
17.5～
24.5
35—～42
线
建议
分界
按洞径
0.15D～
0.3D
O．3D～
O．5D
O．5D～
1.0D
1.5D～
2.5D
2.5D～
3.5D
4D～6D
深度
按埋深
0.9～1.8
10.5～
17.5
10.5～
17.5
17.5～
24.5
28～42
隧规分界深度
O．88
3.46
6.8
18.3
36.3
72
一般分界深度
33.8～40.6
51～61.8
76～102.7
双
线
建议
按洞径
O．15D～
O．3D
0.3D～
O．5D
O．5D～
1.0D
1.5D～
2.5D
2.5D～
3.5D
4D～6D
分界
深度
按埋深
1I8～3.0
3．O～5.7
5.9～11.7
16.1～26.8
32～44.8
52～78
3．2．2根据工程设计经验进行界定
根据工程设计实践经验，对于铁路单线和双线隧道，深埋与浅埋隧道分界以2．5倍塌方高度来确定．当地面水平或接近水平，且隧道覆盖厚度小于表3—2所列数值时，可按浅埋隧道设计．表中的高限（上限）数值在水文及工程地质条件较差时采用；反之，采用表中的低限（下限）数值．
表3—2浅埋隧道覆盖厚度值（m）
围岩级别
Ⅲ
Ⅳ
V
单线隧道覆盖厚度
5，～7
10～14
18～25
双线隧道覆盖厚度
8—～20
15～20
30，～35
3．2．3以不影响地面为限进行界定
还有一种深埋与浅埋隧道分界深度的确定方法，即以隧道开挖时对地面不产生影响为限进行区分．具体做法是按压力拱高度h，和宽度影响系数叫参考表3—3来确定．
表3—3深浅埋隧道分界深度（m）
围岩级别
I～Ⅲ
Ⅳ
V
Ⅵ
深埋隧道
>2^l
>2.5h、
>19∞
>33∞
浅埋隧道
≤2^1
≤2.5h】
≤19w
≤33w
3．2．6浅埋与超浅埋隧道的判定方法
浅埋与超浅埋隧道的区分目前尚无规范可依，但通常有下列四种判定方法．
（1）覆跨比判别法．覆跨比即覆盖土厚度H与隧道跨度D（隧道断面直径）之比，H／D≤0．4为超浅埋隧道，H／D>O．4为浅埋隧道．
（2）盖层整体下沉时，即洞内拱顶变位值≤地面沉降值时（即SN≤S）可视为超浅埋．
（3）若隧道结构顶部进入地面以下5m范围的管道层中时，统称超浅埋．
（4）在具备试验条件的情况下，用实测压力（P）与垂直土柱重量（γh之比确定深埋、浅埋或超浅埋．当P／γh≤0．4为深埋隧道，0．6≥P／rh0．4为浅埋隧道，P／rh>O．6为超浅埋隧道．超浅埋隧道在初期支护作用下，围岩塑性区一般可达到地面，覆盖层易发生整体位移下沉．
综上所述，确定埋深的判别方法较多，从不同的角度进行分析、设计和施工时，应结合工程实际条件和特征综合判定．这里需指出，浅埋设计会因为施工不当而引起很大的附加荷载，进而产生超浅埋设计中所出现的不利因素．
二、各种开挖方法及其控制地面沉降的效果
保持开挖面稳定，减少对地层的扰动，这对于控制地面沉降是极其重要的．在软土地层中建造大断面地下隧道，即使采取了各种地层预加固措施，也不宜全断面开挖．为了稳定开挖面，新奥法施工已发展出了多种开挖方法，常用的有分步开挖法、压缩空气法、机械预切槽法等．
1．各种分步开挖法控制沉降的效果
国内外大量城市地下工程实例和理论分析表明，软土层大断面浅埋隧道不宜全断面开挖，此时控制地层变形、维持开挖面稳定、减小地面沉降的最有效方法是分步开挖．通常，增加开挖步骤可使开挖面更稳定，且使地面沉降较小，特别在有地下水的情况下更需增加开挖步骤，因地下水会大大减小地层的自立时问．此外，开挖顺序对总的沉降有很大影响，有目的地选择开挖顺序可使地面沉降较浅．因此，大断面浅埋隧道开挖要根据隧道断面大小、断面形状、埋深、地层情况以及控制沉降的要求，选择分步开挖方法．图4—34为常用软土层大断面浅埋隧道的分步开挖方法．分步开挖方法可分为三类：
台阶法[图4—34①③⑦⑨⑩⑩]、中隔墙法[图4—34E②⑧⑥]、眼镜法[图4—34④⑤⑥⑩⑩]．
图4—34常用的分步开挖方法
①组伦堡、圣保罗地铁②慕尼黑地铁③波恩、法兰克福地铁④埃森、慕尼黑地铁⑤慕尼
黑地铁⑥东京地铁⑦圣保罗地铁⑧慕尼黑地铁⑨慕尼黑地铁⑩⑩东京、慕尼黑地铁
⑥北京市复兴门折返线渡线工程⑩北京市复兴门折返线工程⑩北京市西单地铁站
通常，中隔墙法、眼镜法控制地面沉降优于台阶法，眼镜法控制地面沉降优于中隔墙法．因此，台阶法适宜于地层较好、断面较小的隧道（70～lOOm。
），中隔墙法适宜于地层较好、断面稍大的隧道（90～120m。
），眼镜法适宜于地层较差、断面较大的隧道（大于lOOm。
）．例如，德国在20世纪80年代修建两座情况类似的地铁车站时，分别采用图4—34①、④两种开挖方法掘进，量测结果表明，采用图4—34①所示的方法施工地面沉陷21mm，采用图4—34④所示的眼镜法施工地面沉降14mm．
图4—35为采用图4—34①法、④法施工地面沉降有限元分析结果，从沉降曲线可看出④法优于①法．为了说明有限元分析的可靠性，图4—36示出采用圣保罗地铁地层资料，用①法施工实测结果与计算分析结果的比较．从图4—35、图4—36可发现，弧导开挖引起的地面沉降占全部地面沉降的比例很大（50％～60％），需引起特别注意．此外，软土隧道分部开挖宜尽早闭合断面，尽量缩短仰拱的闭合距离，这对控制地面沉降尤其重要．例如，北京市地铁复兴门折返线工程在下台阶通过且封闭frp拱后，地面沉降速率由大于1．Omm／d减为0．4mm／d，且下沉逐渐趋于稳定．
图4—35两种开挖方法的有限元分析结果
图4—36圣保罗地铁地层采用台阶法施工，计算分析值与实测值的比较
三、各种类型支护及其控制地面沉降的效果
城市软土层大断面隧道施工控制地面沉降时，要求支护及时、密贴、大刚度、早封闭．新奥法初期支护通常采用钢拱、网喷混凝土（软土层隧道径向锚杆使用的较少），二次衬砌采用模筑混凝土或网喷混凝土．采用新奥法施工，要求开挖后立即架钢拱、挂网、喷混凝土（自稳时间很短的地层需在架钢拱前先喷射一薄层混凝土）；要求喷混凝土与围岩密贴，不留空隙；要求支护刚度大，能控制地层变形，因此喷混凝土早期强度发展是控制地层变形、减小地面沉降的重要因素，现经常采用的格栅拱，主要是为了提高支护刚度；要求早封闭，这是减小沉降的重要因素，即使采用分步开挖法，也要尽量使各开挖步骤的支护是封闭的，必要时设l临时仰拱，多余的支护不需要时再拆除，全部开挖完成后要及时封闭仰拱．
普通的喷混凝土难以满足上述对支护的要求，纤维喷混凝土具有一定的优越性，用来代替网喷混凝土，能更好地控制地面沉降．通过大型喷射混凝土试验板的荷载一变形试验发现，纤维喷混凝土不仅表现出与钢筋网喷混凝土相同的性能，而且在第一次开裂后具有更高的残余承载能力．试验还表明，含有纤维的喷混凝土衬砌，相当或优于通常的钢筋网喷混凝土衬砌，随着纤维长度的增加，其强度和延展性都有明显提高．
四、结论
（1）为了保持开挖面稳定，减小地面沉降，最常用的预加固方法是传统的注浆法加固地层．射流注浆是较新的注浆技术，常与传统的注浆方法配合使用，这样能具有更佳的控制沉降效果．
（2）压密注浆作为沉降补救措施，能很好地修正沉降．
（3）管棚（特别是长、大管棚）施作较复杂，常需要用专门设备．但管棚法较单纯注浆法具有更好的稳定开挖面、控制沉降的效果，且能提高掘进速度．超前插桩法是管棚法的变种，具有类似的控制沉降的效果，因其采用专门的配套设备，提高了施工速度．
（4）软土层大断面隧道一般采用分步开挖法施工，需根据工程情况选择分步开挖方法，不同的分步开挖方法和开挖顺序对地面沉降有很大影响．
（5）在有地下水且降水困难时，采用压缩空气法开挖较好，它能较好地控制沉降，又能减少预加固和降水费用．
（6）采用分步开挖法弧导开挖时引起的沉降占总沉降的比例很大（约50％），需予以特别注意．若采用机械预切槽法，则可大大减小这部分沉降．
（7）及时进行网喷混凝土，对于控制地面沉降具有很好的效果．
（8）无论采用何种措施减小地面沉降，及时封闭支护对于减小沉降都是很重要的．
5．2．1概述
5．2施工方法
采用浅埋暗挖法施工时，常见的典型施工方法是正台阶法以及适用于特殊地层条件的其他施工方法，如全断面法、单侧壁导坑超前正台阶法、双侧壁导坑正台阶法（眼镜工法）、中隔墙法等．施工方法详见表5—1．
表5一l浅埋暗挖法修建隧道及地下工程主要开挖方法
施工方法
示意图
重要指标比较
适用条件
沉降
工期
防水
初期支护拆除量
造价
全断面法
地层好，
跨度≤8m
一般
最短
好
无
低
正台阶法
地层较差，
跨度≤12m
一般
短
好
无
低
上半断面
临时封闭
正台阶法
地层差，
跨度≤12m
一般
短
好
小
低
正台阶环
形开挖法
地层差，
跨度≤12m
一般
短
好
无
低
单侧壁
导坑正
台阶法
地层差，
跨度≤14m
较大
较短
好
小
低
中隔墙法
（CD工法）
地层差，
跨度≤18m
较大
较短
好
小
偏高
交叉中
隔墙法
（CRD工法）
地
升级会员 