地下工程热点讨论

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1、“地下工程” 当前热点分歧问题的讨论 北方交通大学 王梦恕当前存在的26个主要热点分歧 1. 为什么用复合式衬砌做为地 下工程的首选结构形式。当前 还出现的有喷锚支护结构、减 薄衬砌结构、临时初期支护加 整体模筑衬砌结构等，以及盾 构施工的管片圆形衬砌、压缩 混凝土衬砌等。2、衬砌厚度在纵向是否允许不 均匀，一次支护有强、弱、强弱 之形式。如何进行评价，如何规 定超欠挖的理念。 l3、衬砌背后空洞的分析，允许 有空洞，拱套拱的传力是正确的 ，锚杆法的计算是点接触算法， 不是面接触的算法，如何规范空 洞的范围和大小，对验收也有很 大的指导意义。4、有限元计算的意义有多大？塑 性区的概念是什么？塑

2、性区地层是 否可以承受荷载，三向刚性试验机 所做的岩石破坏曲线全过程说明了 什么？ 5、地下工程是否应该坚持动态 信息化施工，设计是否应进行动 态信息化反馈设计，管理部门是 否应进行动态管理，信息化设计 与施工应是干好地下工程的重要 方法。 6、今后隧道施工对防排水的要求，以堵 为主，以限排为辅的做法是否应该推广 ，为了保护水环境，如何堵？衬砌结构 如何计算？岩溶地区的水压很大，如园 梁山隧道水压高达4.3Mpa，衬砌按 1Mpa计算，隧道周边注浆加固厚度 58M,限排水量35m3/昼夜.m,是否合适 ？而埋深较浅的南岺隧道，曲于按以排 为主的设计，地表多处凹坑出现，最 大水压为0.3Mpa左

3、右，如何考虑。所 以，衬砌考虑水压力的计算公式如何 确定？岩溶地区隧道结构的受力如何 计算？7、城市地铁区间和车站的防排水 原则是什么？抗浮的两个办法如何 选择？全包、半包的优缺点，是否 全部堵死，做到和盾构管片所要求 的（但未做到）滴水不漏，抗拔桩 能否不做？埋设盲管是否可以代替 （广州公园前车站456m长，用盲 沟排水）。8、围护结构和侧墙之间设剪力筋 是否对？应做到两层之间剪力为零 。可实现不渗不漏，剪力筋的设置 是错误的。9、钻孔确定地层参数是否可用 声波和施工中的超前预报所取代 ，超前预报应做为工序 给施工 单位费用列入必须工序中，以确 保地质的真正可操作性。 10、超前支护的各种方

4、法的研讨 ，小导管、小导管注浆、深孔或 周边预注浆、全断面围幕注浆、 大管棚加注浆、水平旋喷、水平 搅拌、冻结法等，如何选择？原 则是什么？11、各种开挖方法的选择要点， 全断面法、正台阶法（取消半断 面法）、中隔墙法（CD）、CRD 法（变大跨为小跨）、眼镜工法 、中洞法、侧洞法、柱洞法等八 种主要方法选择的次序。 12、铺底超前的施工原则为什么 要强调，主要保护地基防止翻浆 冒泥，也有利于少超挖，节约工 程投资。13、管棚超前的长度如何确定？ 小导管长度初期为什么订为3.5M 长？ 14、锚杆短而密的好处是什么？ 是否要穿过所谓的塑性区？15、喷混凝土的方法应改为初喷 复喷工艺，不找顶的好

5、处是什 么？是今后的主要方向，湿 喷代替不了。 16、地下工程结构型式的研究非常 重要：l 为什么不推荐三拱两柱或二拱单柱结构而 在地铁5号线改为外支护（一次支护）单拱大 跨，内衬砌連拱。l 为什么不在公路隧道推荐双連拱隧道，尤 其长度不易超过400M，这种结构较易开裂， 对多连拱隧道也应限制。l 为什么推荐分离式隧道加横通道组成的地 铁车站模式。l 隧道的净距多少合适？17、TBM应优选开放式，其结 构简单，易调整方向，易及时支 护，反而不塌方，安全。小TBM 加钻爆法是今后施工的方向，导 洞超前可提高钻爆法扩大进度 23倍，光面爆破效果好，可以 减少超挖，减少扰动约30%。18、盾构的发展

6、过程是从稳定工 作面的方法而不同的，从高压空 气、泥水、粘土；所以出现气压 盾构，泥水盾构，土压平衡盾构 ，复合式土压平衡盾构。 19、过海、过江方法的研讨，沉 埋管段法的关键技术是什么，事 故的原因？20、隧道病害的原因，设计方面 、施工方法及管理方法三者的关 系。21、降低工程造价的方法？ 22、结构可靠性、耐久性的研究 。百年大计的措施是什么？23、取消洞门的研究；衬砌结构 型式的优化、圆形断面，取消避 人洞的可能，千篇一律，能否改 掉。24、高新技术如何改善传统土木 工程的讨论。量测的现代化（无 尺量测）；高性能混凝土的应用 ；液压钻代替风钻的重要性。 25、编制中国隧道修建法的重 要

7、性。26、隧道快速施工的研究。 附件 1：l北京地铁浅埋暗挖施工技术 的特点l一、具有独特的设计、施工和量 测信息反馈的工程特点：l二、创新和发展了复合式衬砌施 工技术、并首次用在地铁工程之 中；l三、研究、创新了先进的劈 裂注浆方法坚固地层。l四、设计了新形式的钢筋网 构拱架，在国内外均属首次 大规模应用：l五、小导管超前施工是稳定 工作面，通过各种复杂不良 地层的独特技术 。l六、找到了一整套能人为控 制地表下沉的方法。l七、建立了一整套变位监测系统 ，使施工的全过程处于严格的监 测控制之中避免了过去盲目施工 的局面。l八、丰富和发展了新奥法。九、创新了一整套适合北京城区 的不同跨度的支护

8、方法、施工方 法、施工原则和管理方法 。l1、创造了变大跨为小跨的经济开挖方法 ，如中隔墙台阶方法，单侧臂，正台阶 法，在国内外未见到这种提法。l 2、创造了18字的施工原则：管超前， 严注浆，短开挖，强支护，快封闭，勤 量测。 结 语：“北京地铁浅埋暗挖施工技术” 具备独特性、经济性、先进性及 广泛的适用性，为城市地铁的修 建开辟了一条新路。附件2l46条复合衬砌设计、施工的 流程要点一、总则 l1、复合衬砌是指锚喷作初期支护，模注 混凝土做二次衬砌（二层间根据需要可 设置防水层）的一种永久性承载结构。 锚喷支护是锚杆、喷混凝土、钢筋网、 钢拱架共同组成的多种支护的简称。通 过工程类比、理论

9、计算和现场监控量测 来确定支护衬砌设计参数和两层衬砌施 作时间，达到既利用、加固围岩，又充 分发挥围岩和衬砌的承载能力。l2、施工前应做好隧道工程地质 （包括必要的岩石物理力学指标 ）和水文地质勘测工作，并按铁 路隧道围岩分类确定围岩等级。 在施工过程中，再根据实际地质 情况进行补充和修正，并按流程 图进行控制。l3、设计时，要选择合理的断面 形式、结构参数，开挖方式和作 业循环。l4、用钻爆法开挖时，应采用光面 爆破或预裂爆破；尽量减少对围 岩的扰动，严格控制超挖和欠挖 ，条件许可时，宜采用大断面开 挖；l围岩自稳时间较短时，应采用强 度高、早期刚度大的初期支护， 初期支护必须紧跟工作面，并

10、尽 快作仰拱，必要时还需采取措施 预先加固围岩。l5、复合衬砌的设计与施工应密 切配合，做到安全可靠，经济合 理；复合衬砌施工应做好施工管 理、质量检查和现场监控量测工 作；根据量测信息，应及时确认 或变更设计和施工方法；施工前 应对操作人员进行培训和考核。二、复合衬砌的设计l6、复合衬砌宜在类围岩各 种断面的铁路隧道及在有特殊要 求的类围岩中使用。l7、复合衬砌的设计参数应按围 岩类别、工程地质和水文地质情 况、埋深及隧道跨度等用工程类 比法参照表一确定，也可采用理 论方法验算。在长大或特殊隧道 ，还要根据量测信息反馈以确认 或修改支护衬砌设计参数。8、复合衬砌应按照下列规定设 计：l 初期

11、支护和二次衬砌按不同的受力状态设 计，初期支护允许产生裂缝而二次衬砌不应产 生裂缝。l 当初期支护与二次衬砌间设有防水层时， 只考虑其传递径向力，当无防水层两层密粘时 ，还应考虑切向力的作用。该切向力可能对二 次衬砌结构产生变形，在新奥法指南中把防水 板改为防水隔离层，其目的一是防水，二是防 裂。 围岩较差地段的复合衬砌，必须 沿隧道走向围岩较好地段延伸510 米。l 岩面光滑不易保证与喷混凝土 层粘结时，初期支扩应以锚杆或钢 筋网喷射混凝土为主。9、二次衬砌受力条件与围岩类别 、埋深、施工方法、围岩与初期 支护受力和变形情况以及模注二 次衬砌时间有关，可用工程类比 参考表“复合衬砌设计参数”

12、确 定，也可参考下面原则确定。 l 类及其以上围岩，在初期支 护变形基本稳定后才做二次衬砌， 这时二次衬砌，这时二次衬砌不受 力或受力不大，可用作提高衬砌结 构安全度；二次衬砌的厚度可按构 造要求确定，一般单线隧道为25厘 米，双线隧道为30厘米的等厚断面 ； 在有较明显的流变、锚杆和钢筋 腐蚀、地下水等影响和浅埋的软 弱围岩，以及未胶结松散地层中 采用复合衬砌时，应按两层衬砌 分别受力情况设计。一次支护要 强，承受全部荷载，二次衬砌也 要加强，主要考虑后期流变。 l10、二次衬砌施作时间，应在围 岩和初期支护变形基本稳定并具 备下列条件时进行。当不能满足 这些条件，支护变形无收敛趋势 ，初期

13、支护的支护能力难以增加 时，可提前做二次衬砌。 l 位移速率有明显减缓趋势： 水平收敛（拱脚附近）速度小于 0.10.2毫米/天，或拱顶下沉速 度小于0.070.15毫米/天；l 施作二次衬砌前的位移值， 应占总位移值的8090%以上；l 初期支护表面裂缝不再继续 发展。 11、隧道开挖轮廓应预留变形量 ，其值可根据围岩分类和隧道跨 度采用工程类比法参照下表确定 ，但要注意： l（1）埋深大取大值，埋深浅取小值 ； l（2） 脆性岩体中的隧道取小值 ，塑性岩体中的隧道取大值；l（3） 有明显流变、较大原岩应 力和膨胀的岩体，应根据量测数 据反馈分析选定。12、遇下列情况采用复合衬砌时 ，应慎重

14、对待。可采用早强喷混 凝土、钢纤维喷混凝土、早强砂 浆锚杆、超前锚杆、钢支撑、管 棚法等加强初期支护；以及预先 用深孔注浆、压注水泥砂浆或化 学浆液等加固围岩。 l 拱顶覆盖层厚度小于一倍隧 道洞径，或有明显偏压时；l 自稳时间很短、未胶结的砂 砾石地层；l 膨胀性地层；l 大面积淋水地段，或能引 起严重腐蚀地段；l 严重冻害地区；l 有严重湿陷性的黄土地层；l 原始地应力过大的地层。 三、锚喷支护l13、对于软弱破碎岩体喷射混凝土 应紧跟工作面，随挖随喷。当开挖 面岩体自稳时间小于一个掘进循环 时，除加强监测和修改方法外，开 挖面应采用喷混凝土比为1：41： 4.5，含砂率4555%，水灰比

15、0.4 0.5，速凝剂掺量一般为水泥重量的2 4%。l14、喷射混凝土应分段分片依次进 行，喷射作业自下而上；一次喷射 厚度：拱部为56厘米，边墙为6 8厘米。分层喷射时，后一层喷射在 前一层终凝后进行，若终凝一小时 后再喷，应用高压风清洗喷层表面 ；喷头与喷面应尽量垂直，宜保持 0.6 l1.0米的距离；喷头处风压应 0.1PMa左右；应采取相应措施 降低粉尘浓度，减少回弹；回弹 率，拱部不大于25%，边墙不大 于15%。 l15、在软弱围岩掘进时应先喷混 凝土后安装锚杆。一般用砂浆锚 杆，围岩自稳时间较短时宜采用 早强砂浆锚杆；锚杆要尽早安装 ，安装时间：类围岩不超过开 挖后12小时，、类

16、围岩不应 超过24小时。 l16、砂浆锚杆的钢筋用20锰硅或 3号钢，直径1622毫米，锚杆 长一般为23.5米，锚杆宜按梅 花形排列，其间距不得大于锚杆 长度的1/2。锚杆的锚固力不低 于50KN；水泥砂浆标号不低于 200号。 l17、钢筋网喷混凝土的厚度，最 小为10厘米，最大不宜超过20 25厘米；钢筋网应随岩面铺设， 间隙一般为30毫米；与锚杆焊接 牢固，使之不发生颤动。采用双 层钢筋网时，第二层钢筋网被混 凝土覆盖后铺设。 l18、钢筋网的钢筋一般用3号钢 ，直径612毫米，间距为150 300毫米，钢筋保护层厚度不应 小于20毫米。四、钢支撑l19、在围岩自稳时间很短的、 类围岩，和浅埋偏压等早期围岩压 力增长快的地段，以及难以施作锚 杆、喷混凝土的砂卵石和土夹石等 松散地层、层泥和大面积涌水地段 ，可采用钢支撑和锚喷联合支护。 以增加初期支护早期强度和刚度， 控制围岩过大的变形。l20、根据