地下工程浅埋暗挖技术通论心得.docx

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地下工程浅埋暗挖技术通论心得

1.国际隧道协会制定的断面划分标准:

按净空断面面积划分。

2.地下工程按地质条件可分为第四纪软弱地层和岩石地层。

城市各种地下工程多处于第四纪土沙软弱积水地层。

3.根据施工特点,地下工程可分为深埋、浅埋、超浅埋地下工程。

判别方式有三中。

其一,隧道拱顶埋深(与围岩等级有关),此方法不太可取。

其二,实测压力P与垂直土柱重量rh之比来确定,P/rh﹥0.4-0.6为浅埋隧道。

其三,拱顶覆土厚度(H)与结构跨度(D)之比,即H/D覆跨比。

当0.6﹤H/D≦1.5时,均称为浅埋;当0.6﹤H/D≦1.5时,均称为浅埋;当H/D≦0.6时,均称为超浅埋。

4.如何有效控制浅埋地下工程由于施工扰动诱发的地面移动变形(由于地层损失),成为浅埋地下工程设计与施工研究的重点。

为了达到及时支护,防止地层沉降的目的,采用复合式衬砌结构形式,即初期支护结构由喷、锚、网、钢拱架组成;当初期支护完全稳定后(形成承载环),再敷设防水隔离板,施加二次模筑混凝土或钢筋混凝土衬砌。

这是最符合地下工程受力特点的一种结构。

5.浅埋地下工程施工方法主有明挖法(盖挖法)与暗挖法两大类。

6.明挖法又称基坑法,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,然后回填恢复地面。

7.盖挖法是一种先做钻孔灌注桩(挖孔桩)或连续墙作为围护结构和支撑结构(如钢横撑、长锚索等组成支撑结构),在该结构保护下再做桩顶纵梁,盖顶板,恢复路面,然后,在桩及钢筋混凝土顶板的支护下再从上往下进行主体结构施工的方法。

盖挖法根据开挖和结构施工顺序的不同,分为盖挖顺筑和盖挖逆筑两类。

8.地下工程暗挖施工法主要有盾构法和浅埋暗挖法。

9.最先进的盾构有泥水加压复合式盾构和土压平衡复合式盾构。

随着地层的变化而产生不适宜。

10.浅埋暗挖法多应用于第四纪软弱地层,开挖方法有正台阶法、单侧壁导洞法、中隔墙法(CD和CRD)、双侧壁导洞法(眼镜工法)。

浅埋暗挖技术提出了软弱地层必须快速施工的理念。

浅埋暗挖技术适用于各种软弱地层的地下工程。

11.浅埋暗挖法提出了“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早成环、勤量测”。

12.浅埋暗挖法沿用了新奥法的基本原理,创建了信息化量测反馈设计和施工的新理念;采用先柔后刚复合式衬砌新型支护结构体系,初期支护按承担全部的基本荷载设计,二次模筑衬砌作为安全储备;初期支护和二次衬砌共同承担特殊荷载。

应用浅埋暗挖法进行设计和施工时,同时采用多种辅助工法,超前支护,改善加固围岩,调动部分围岩的自承能力;采用不同的开挖方法及时支护、封闭成环,使其与围岩共同作用形成联合支护体系。

13.浅埋暗挖法大多用于第四纪软弱地层中的地下工程,由于围岩自承能力差,为避免对地面建筑物和地中构造物造成破坏,需要严格控制地表沉降量。

因此,要求初期支护刚度要大,支护要及时。

支护所承载的荷载越大越好,以减小围岩的承载力,并作为支护和围岩共同作用的安全储备。

其设计思想的施工要点可概括为二十一字方针。

初期支护的施工顺序为先上后下,二次衬砌必须变为量测后,当结构基本稳定了才展开施工,其顺序从下向上,不许先拱后墙。

14.浅埋暗挖法的缺点是施工速度慢,喷射混凝土粉尘多,劳动强度大,机械化程度不高,高水位结构防水比较困难。

15.对地面沉降要求不高时,可采用刚度较小的支护结构,以发挥围岩的自承能力;对地面沉降要求高时,则采用刚度较大,先柔后刚的网构钢拱架支护结构,以防止围岩的过度变形而造成大幅度地面沉降。

16.地铁围岩可以自稳的区间隧道以及其他中小型断面地下工程,在设计验算的前提下,在施工过程的监控量测的指导下,用喷射混凝土,钢筋网,网构钢拱架和部分锚杆组成的初期支护代替复合式衬砌支护结构也是可行的。

特别在无水或无水压区段实施的,将喷射混凝土改为高防水性能的喷射混凝土,然后立即在初期支护表面用水泥砂浆抹面,以解决结构防水和美化问题(挪威法)。

17.用喷射混凝土、钢网片、网构钢拱架和部分锚杆作为受力结构,并用砂浆抹面,这是一种新型的结构。

18.在地下工程设计中,应优先选用复合式衬砌结构形式,在地质和水文条件较好时,也可选用喷锚支护结构形式。

19.注浆加固地层和超前小导管支护是最常用的辅助施工措施。

开挖到喷射混凝土的时差作为注浆设计原则,取消为了增加围岩承载力而进行注浆的设计原则。

围岩的固结强度和时间要满足施工工序的顺序要求,以提高施工速度,降低工程造价。

长管棚超前支护,在穿越公路、铁路等相对较短的隧道施工中具有明显的防塌限沉作用,但在相对较长的隧道和含水地层施工中,由于施作管棚形成的过水通道以及多次扰动地层等原因,对限制沉降所起的作用不大,反而增加沉降,应多考虑小导管超前支护及其他辅助措施的综合应用。

目前,公路隧道设计中洞口段长管棚应用太多,穿越结构的管棚直径过大(300-600mm是不合理的),值得商讨。

20.早支护不仅能减小支护结构的荷载(围岩开挖后,地层松动,其承载力下降,若支护不及时,则会增加作用在支护结构上的荷载,直至塌方。

),还能避免地层过分变形。

21.浅埋软弱地层,锚杆支护作用明显降低,尤其是顶部两侧各30度范围内的锚杆是承压的,且工艺难以保证,可取消该区域的锚杆支护。

超前小导管在其地层中是一种有效的超前支护形式,其设计原则是在稳定的工作面、满足施工要求的前提下,采取短而密的方式布设。

22.作为初期支护主体的喷射混凝土,其喷射厚度要合理,混凝土喷得太厚,不利于发挥喷射混凝土材料的力学性能。

当其厚度d≦D/40(D为洞径,即洞室开挖宽度)时,喷射混凝土支护接近于无弯矩状态,支护结构性能较好。

(我国浅埋暗挖法中的喷射混凝土厚度一般控制在20-30cm)。

用增加喷射混凝土厚度的方法来加强支护,效果较差,应采用合理的喷射方法,选择喷射混凝土的材料、配合比和外加剂。

如用潮喷或湿喷代替传统干喷,在喷料中加聚丙稀纤维等,以提高喷射混凝土材料的抗裂性,并减小回弹量。

23.当开挖断面宽度大于10m时,采用CD法或CRD法。

开挖断面宽度小于10m时,正台阶法。

在无水地层条件下,开挖断面跨度达12m时,采用正台阶法。

台阶长度规定在一倍洞径左右。

24.浅埋暗挖法通常采用的复合式衬砌支护结构,在初期支护与二次衬砌之间铺设防水隔离层,辅之以二次衬砌防水混凝土,组成两道防水线,采用以防为主,防水全包不给排出的防水原则。

这种结构在无水或少水地层是可行的,但在富水地层则表现出很大的不合理性。

不合理的原因有三点。

其一,防水层易被损坏,使封闭防水层结构的设计思想得不到落实,这是造成漏水的主要原因。

其二,初期支护防水性差,易形成渗水现象,其渗水在防水隔离层与初期支护之间容易形成“水袋”。

一但防水层被破坏,“水袋”将在薄弱环节寻找出路,使初期支护和二次衬砌之间的空隙也形成水环,造成二次衬砌施工缝漏水。

其三,以防为主的全包防水板,由于水存在于二次衬砌之外,水压直接作用在二次模筑衬砌上,增加了二次衬砌结构的承载。

由于压力过大,可造成二衬混凝土仰拱上鼓、开裂造成漏水。

在富水地层必须以堵为主,限排为辅、防排结合的防水原则。

25.地下工程浅埋暗挖法施工的结构防水问题,可以采取加强初期支护的防水能力(提倡喷射防水混凝土,通过改善喷射混凝土配比、添加外加剂和改进喷射工艺等措施,提高初期喷射混凝土的防水能力),也可在初期支护与二次衬砌之间进行填充注浆,把地下水拒之于初期支护之外。

26.对于进入初期支护结构和二次衬砌之间的漏水,应遵照以排为主的原则处理。

27.施工方法的适用条件及特点(见P14)

28..地质勘察的阶段:

于可行性研究阶段、可行性研究阶段、初步勘察阶段、详细勘察阶段。

29土按堆积年代可分为三类:

老堆积土、一般堆积土、新近堆土。

土按成因可分为残积土、

坡积土、洪积土、冲积土、淤积土、冰积土和风积土。

土按有机质含量可分为无机土、有机质土、泥炭质土、泥炭。

土按颗粒级配或塑性指数可分为碎石土、沙土、粉土和黏性土。

30.碎石土包括:

漂石圆形及亚圆形为主(粒径大于200mm的颗粒质量超过总质量的50%)、块石棱角形为主(粒径大于200mm的颗粒质量超过总质量的50%)、卵石圆形及亚圆形为主(粒径大于20mm的颗粒质量超过总质量的50%)、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(粒径大于2mm的颗粒质量超过总质量的50%)、角砾棱角形为主(粒径大于2mm的颗粒质量超过总质量的50%)。

31.沙土包括:

砾沙(粒径大于2mm的颗粒质量占总质量的25%-50%)、粗沙(粒径大于0.5mm的颗粒质量超过总质量的50%)、中沙(粒径大于0.25mm的颗粒质量超过总质量的50%)、细沙(粒径大于0.075mm的颗粒质量超过总质量的85%)、粉沙(粒径大于0.075mm的颗粒质量超过总质量的50%)。

粒径大于0.075mm的颗粒不超过全部质量50%,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。

32.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、冲填土三类(其组成见P21)。

33.湿陷性土:

凡是土层受水浸湿,加固凝聚力消失,产生湿陷的土,称为湿陷土。

湿陷土可分为湿陷性黄土及其他湿陷性土(其特征见P22)。

34.软土:

软土主要指由细粒土组成的孔隙比大(e〉1.0)、天然含水量高(W≧WL)、压缩性高(压缩系数a1-2〉0.5MPa-1)、强度低(不排水抗剪强度小于20KPa)和具有灵敏结构性的土层,包括淤泥、淤泥质黏性土、淤质粉土等。

软土工程性质见P22。

天然含水量大,只要不被破坏和扰动,可处于软塑状态。

但一经扰动,其结构受破坏,变成流塑状态。

孔隙比大。

透水性能低,垂直方向透水性比平行土层方向的渗透系数小,对地基排水固结不利,使建筑物沉降延续时间加长。

在加压初期,地基土中常出现较高的孔隙水压力,影响地基强度。

压缩性高,其压缩变形大部分发生在垂直压力为0.1MPa左右,对工程直接影响是建筑地基沉降量大。

具有触变性、流变性、不均匀性、抗剪强度低。

35.黏性土的界限含水量。

黏性土由一种状态转到另一种状态的分界含水量称为界限含水量,包括液限WL(土从可塑状态过渡到流动状态的界限含水量)、塑限WP(土从可塑状态过渡到半固结状态的界限含水量)、缩限WS(土从半固结状态过渡到固结状态)。

36.x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破坏。

这种岩土称为膨胀岩土(其主要是蒙脱石,伊利石居其次)。

37.风化岩指原岩受风化程度较轻,保存的原岩性质较多;残积土则是指原岩受到风化的程度极重,基本上失去了原岩的性质。

风化岩可以作为岩石看待,而残积土则完全成为土状物。

其共同点为位置没发生变化。

38.凡温度≦0℃,且含有固态冰的土称为冻土。

按冻结时间可分为瞬时冻土、季节冻土和多年冻土。

具体定义见P34

39.松散地层主要指第四纪沉积物和部分第三纪沉积物,其空隙间常常埋藏着丰富的地下水非可溶性岩石:

地下水主要存储在由构造作用、成岩作用和风化作用产生的各种裂隙中。

可溶性岩石:

由于各地段影响岩溶发育的因素及其作用程度不同,导致形成的岩溶差异很大。

40.地下水露头包括泉、井、钻孔、既有坑道(隧道)等。

其解释见P37-39

41.环境是指大气、水、海洋、土地、森林、草原、野生动植物、自然保护区、生活居住区

等。

42.围岩的分级基本上由岩石的坚硬程度和岩体的完整程度两个因素决定。

另外,还要兼顾地下水状态、初始应力等因素。

43.围岩稳定性主要受到岩性、岩体结构、地下水特征、初始应力等影响。

这四方面的具体组合情况:

岩性的软硬,岩石强度的高低,岩体结构特征(特别是软弱结构面的特征),结构面的抗剪强度,地下水的水量、水压和运动特征,以及岩体中初始应力的大小、方向和主应力的比值等。

44.围岩变形和破坏的类型:

岩爆、(在岩体完整、岩性坚硬的脆性岩体中,当水平应力与垂直应力的差值以及绝对应力值都很大的情况下,由于施工开挖或爆破震动等作用引起岩体中大量积聚的弹性应变能突然释放,从而产生岩爆现象。

在岩体中最大主应力方向与洞室轴向垂直的情况下,洞室围岩更容易产生这类破坏)岩体的破裂、(主要发生在裂隙较少的坚硬、脆性的围岩岩体中,由于匀质,围岩的稳定性主要取决于岩石本身的强度和岩体中应力重分布的情况。

当重分布应力小于围岩岩石的强度时,岩体只产生弹性变形。

在岩石弹性变形不大的情况下,围岩是稳定的。

若岩体中重分布应力超过围岩岩石的强度,在洞顶或边墙上可能产生拉裂、剪断、压溃和剥离等破坏现象,特别对于薄层状岩层会产生弯折内鼓的变形破坏)、岩块滑移和坠落(主要发生在由各种结构面切割的、比较坚硬的岩体中,当围岩中的初始应力超过结构面的抗剪强度时,或在重力的作用下,洞室周边的结构体可能会沿结构面产生松弛、滑移、坠落等变形破坏。

特别是当软弱结构面受到地下水作用时,更易发生此类变形和破坏。

)、破碎松散岩体的坍塌(由于破碎岩体或松散堆积层的自承能力很低,在开挖过程中,洞顶或侧壁会产生坍塌破坏,如不及时支护,破坏现象会更为严重。

)、松散岩体的塑性变形(软岩、膨胀性岩层、松软土层以及含黏土的破碎岩层,由于强度低、塑性强、与水作用强烈,在外力作用下易变形。

在洞室开挖后或在开挖过程中,围岩由于应力作用或由于向洞室临空面膨胀、流动,从而产生向洞内挤压等塑性变形。

)。

形变压力和松散压力统称为围岩压力。

形变压力是由围岩的塑性变形所引起的作用在支护衬砌上的挤压力。

对于比较软弱的围岩来说,一般具有塑性变形和流变特性。

因而,当洞室开挖后,围岩变形随时间而发展,往往会持续一个较长的时间。

在支护衬砌与围岩密贴的情况下,这种继续发展的塑性变形会对支撑和衬砌产生较大的形变压力。

随着形变压力的逐渐加大,支撑或衬砌对围岩所提供的支护抗力也在逐渐加大。

当支撑或衬砌的强度满足形变形成的应力时,围岩与支护的共同变形则逐渐稳定下来,从而保持洞室稳定。

然而,破碎松散的围岩岩体,在洞室开挖后由于不能自稳,从而发生坍塌。

由结构面切割的坚硬的岩体,开挖后在围岩表面一定范围内也会形成松动、滑移。

当洞室支撑衬砌后,由于支护结构与围岩间不易密贴,因而使得这些坍塌体作用在支护衬砌背后,形成松散压力。

洞室刚开挖后有较大变形,这种变形是由于岩块失去边界支持后裂隙张弛、岩块错位并滑动所造成的,而后由于岩块间的摩擦效应维持暂时平衡(松弛压力)。

荷载压力计算见P48

Ⅰ-Ⅱ级围岩,因坑道围岩稳定,水平压力很难出现,即使出现也是由于岩块松动引起的,对衬砌设计不会产生影响。

Ⅲ-Ⅳ级围岩主要产生垂直压力,因坑道侧壁较稳定,故水平压力也不会很大。

由于围岩的不均质性、不连续性比较突出,故可能局部出现较大的水平压力。

Ⅴ-Ⅵ级围岩水平压力较大,对衬砌设计有很大影响。

在采用先拱后墙法施工的条件下,中等坚硬岩层中,拱腰45°处围岩压力约为拱顶压力的1.6倍左右。

拱脚压力约为拱顶压力的1.3倍左右,分布似马鞍形。

按垂直均布荷载的三心圆尖拱形衬砌,拱腰开裂数量多于拱顶,磅山隧道也是如此。

隧道两侧围岩软硬不一时,容易产生偏压。

围岩压力考虑采用两侧大中间小的马鞍形,或者有一定程度偏载的梯形及均布压力图形等。

对不均匀分布的围岩压力在衬砌全部宽度上的总值,宜大致与本文规定的围岩垂直均布压力总值相等。

围岩稳定性分析见P51-52

若洞室围岩有一组结构面存在,根据结构面上作用力与结构面交角的大小及结构面间摩擦角的关系,可以判定具有层理滑动或可沿结构面滑动的洞室与结构面间摩擦角的关系,进而判定其稳定性。

设围岩周边的切向应力与结构面的法线的夹角小于结构面之间的摩擦角,结构面不发生滑动,反之则发生滑动。

当两夹角相等时,则结构面处于极限平衡状态。

洞室拱顶由结构面切割形成的锲形体危岩是否坠落,可根据岩块的受力状态进行分析。

(具体计算见P55)

洞室围岩被几组结构面切割时,围岩是否会发生沿结构面剪切破坏的问题,可用岩体沿结构面发生剪切破坏的判别式进行分析。

(具体见P56)

目前,一般是用量测坑道断面的收敛值(即位移量测)来获得位移信息,从而判定围岩的稳定状态。

洞室跨度的大小影响围岩的稳定性(跨度越大,其岩体的破碎程也增大),洞室的形状影响围岩的稳定性(围岩周边的应力状态不同),施工方法。

围岩分级主要考虑的因素是地质因素。

作为分级指标有单一的岩性指标、单一的综合岩性指标、复合指标。

围岩分级的主要考虑指标:

岩块强度或岩体强度(一般用抗压强度表示,反映了其力学性质,表示了围岩物质的基本性质。

在自然界中,岩石普遍存在着裂隙,采用岩体强度更为合适。

)岩体的完整程度(这取决于岩体在地质构造作用下的影响程度以及结构面的特征)。

地下水的影响(地下水对围岩的稳定性有明显影响,但很难用具体的指标来表示)。

天然应力状态(了解天然应力的大小和方向)有的围岩分级方法中笼统地把初始应力分为低应力、中应力、高应力三种情况来考虑对围岩稳定性的影响,但多数分级方法中还没有考虑岩体初始应力的影响。

洞室的跨度和高度对洞室围岩稳定性有一定的影响,应对高跨比作出一定限制,超出此值后就要考虑尺寸的影响。

洞室的跨度与裂隙间距的比值反映了洞室围岩的相对完整性,这也是决定洞室围岩稳定性的重要因素。

洞室形状不同时,可考虑洞室形状系数的影响。

围岩分级的基本标准见P60

围岩级别修正的因素:

地下水状态、初始应力。

地下洞室埋深较浅时,应根据围岩受地面的影响进行围岩级别的修正。

若围岩仅受地面影响,应将相应围岩降低1-2级。

围岩的几种分级方法:

岩石质量指标RQD(以围岩的稳定性取决于岩石完整或破碎的程度的)观点为依据)其分级适用表见P62。

RSR(以施工前有关岩体结构的一般地质状态A、节理产状与掘进方向的关系B、以及地下水的影响C)岩体质量Q(由节理组数目、节理粗糙度、沿最弱节理面的蚀变或填充程度、节理含水折减系数及应力折减系数)其计算式见P64。

岩体的地质力学(考虑了岩石强度、RQD、结构面特征、地下水情况等因素的影响,特别考虑了结构面的走向和倾角对隧道工程的影响。

浅埋暗挖法设计理论是建立在岩石的三向刚性压缩试验特性和岩石的二向压缩应力应变特性以及莫尔理论基础之上,并考虑了隧道掘进时的空间效应和时间效应。

这一理论集中在支护结构种类、支护结构构筑时机、岩压、围岩变位这四者的关系上,贯穿在不断变更的设计施工过程中。

(它指导着喷锚支护的设计和施工,指导着构筑隧道的全过程)

围岩与支护共同作用,最大限度地发挥围岩本身原有的支承能力,这是新奥法设计思想的核心。

浅埋暗挖法沿用新奥法原理分析体系,运用量测信息反馈于设计和施工,同时采取超前支护、改良地层、和注浆加固。

应用浅埋暗挖法应遵循的原则有强调采用预加固措施、隧道支护考虑时间和空间效应、隧道开挖后应尽早提供有足够刚度和早强的初期支护,从而控制围岩变形,而不是最大限度的选择围岩的自身承载能力、尽早施作仰拱并封闭成环(仰拱距工作面的距离最大不超过1倍洞径)、二次衬砌在围岩和初期支护变形基本稳定后再施作,但在采取辅助措施后,未满足稳定性要求时,也可施作二次衬砌、(由于浅埋隧道荷载明确,提前施作二次衬砌是可能的,多在超浅埋大跨度车站之处应用)衬砌形式采用复合式,两层之间设防水隔离层,起防水、防裂作用,两层之间剪力为零,二次衬砌才不会开裂。

控制围岩变形是浅埋暗挖法设计施工的核心问题

隧道深埋、浅埋、超浅埋,并非单纯指洞顶地层厚度而言,还应结合上覆地层的水文地质与工程地质特征,松散状况,围岩构造特征,风化、破碎、断层影响的程度与结构强度以及地下水等因素。

洞顶的稳定与否对施工方法有直接的影响。

深埋、浅埋、超浅埋隧道的计算方法:

深埋隧道按塌落拱荷载计算,浅埋隧道按松散荷载计算,超浅埋隧道按全土柱加地面动、静换算荷载计算。

隧道衬砌裂缝约有2/3发生在浅埋段,裂缝发生的规律是:

拱腰部位多,拱顶部位少;浅埋、超浅埋的多,深埋的少;地层与衬砌不密贴的多,密贴的少;无防水隔离层的多,有防水隔离层的少;前拱后墙法的多;先墙后拱法的少;全断面一次模筑衬砌的多,全断面间歇灌注的少;养护不好的多,养护好的少;刚性大、衬砌厚的多,刚性小、衬砌薄的少;按矿山法施工的多,按新奥法施工的少;小断面开挖施工的多,大断面、全断面开挖施工的少。

裂缝的多少与埋深的关系很大。

以埋深等于塌方统计平均高度2倍的方法作为判别深埋与浅埋隧道分界的主要标准,围岩垂直压力、地面沉降和电算分析可作为参考标准。

围岩变形过大时隧道上方会形成塌落拱(压力拱),塌方是围岩因失稳而破坏的最直观的形式。

当埋深大于2倍塌方高度时,才能用塌落拱公式计算。

塌落拱高度与围岩级别有很大关系。

H/D与P/(rh)的关系结合围岩等级判别隧道埋深。

(见P78)P/(rh)的值结合围岩等级判别隧道埋深。

(见P79)

深埋与浅埋隧道分界深度建议采用下列值:

VI级围岩为4D-6D,V级围岩为2.5D-3.5D,IV级围岩为1.5D-2.5D,III级围岩为0.5D-1.0D,II级围岩为0.3D-0.5D,I级围岩为0.15D-0.30D。

同时,分界深度与施工方法及施工技术水平密切相关,若采用新奥法施工,光面爆破,且施工技术水平高,则可取小值;否则,取大值。

在初期支护作用下,围岩塑性区达到地面,地中围岩变形值与地面沉降值相等时,即覆盖整体位移下沉时为超浅埋,荷载除了按rh全部土柱计算外,还应计算地面交通冲击产生的附加荷载。

见P81

深埋隧道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。

见P81表3-3。

以荷载等效高度进行界定见P83

浅埋与超浅埋的判别方法:

1.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﹥0.4为浅埋隧道。

2。

盖层整体下沉时,即洞内拱顶变位值≦地面沉降值时可视为超浅埋。

3。

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。

实测压力P与垂直土柱重量(rh)之比确定深埋、浅埋、超浅埋。

当P/(rh)≦0.4为深埋隧道,0.6≧P/(rh)﹥0.4为浅埋隧道,P/(rh)﹥0.6为超浅埋隧道。

超浅埋隧道在初期支护的作用下,围岩塑性区一般可达到地面,覆盖层易发生整体位移下沉。

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。

断面结构形式按跨度分类为:

单跨结构、双跨连拱结构(双连拱结构的两拱中部可以是中隔墙,两拱中部也可由立柱和顶、底梁组合。

其结构形式在软弱、富水地层,经常开裂、漏水,施工中力的转换也很复杂,不提倡使用)、三跨连拱结构(有双层、单层结构形式,其单层结构形式比较合理)、多跨连拱结构(由于其结构受力复杂,容易出现较多的裂缝和渗漏水现象)。

双连拱、多连拱隧道设计应遵循“宜近不宜联”的原则,只有硬岩和受特殊地形限制之处可以例外。

断面结构形式按层数分类为:

单层(采用浅埋暗挖法施工的隧道多为单层、其设计施工难度小)、双层(其设计施工难度大,为其降低施工难度,目前车站两端大多是明挖多层、中间暗挖,这对单层是比较合理的)、多层(在浅埋工程中,其设计施工极难,地面沉降难以控制,其结构很少采用)。

断面结构形式按边墙形式分类为:

直墙式(在铁路隧道中I-III类围岩采用曲墙,IV-VI类围岩采用直墙形式,以便使结构受力处于良好状态,支护厚度合理。

但在浅埋暗挖工程中,由于埋深较浅,垂直荷载较明确,垂直压力较大,侧压力较小,断面可以根据结构受力情况设计成直边墙,以提高断面利用率。

曲墙式(由于浅埋隧道一般位于软弱地层,地质条件较差,围岩自稳能力差,结构一般设计为曲

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