盾构为什么网速突然变慢

城市轨道交通工程地质风险控制技术指南住房和城乡建设部2020年9月目录前言1第一章总则与基本规定11.
1总则11.
2基本规定11.
3术语21.
4编制依据3第二章地质风险管理基本要求52.
1一般规定52.
2地质风险单元划分52.
3地质风险辨识62.
4地质风险评价与分级72.
5地质风险管控措施14第三章不良地质作用163.
1一般规定163.
2岩溶163.
3采空区233.
4地裂缝283.
5断裂带343.
6有害气体383.
7空洞、水囊43第四章特殊性岩土474.
1一般规定474.
2填土474.
3软土534.
4风化岩与残积土584.
5孤石624.
6湿陷性黄土684.
7膨胀岩土724.
8卵石地层754.
9富水砂层79第五章复杂地层结构865.
1一般规定865.
2复合地层865.
3基岩凸起915.
4风化深槽955.
5隐伏冲沟985.
6暗浜1005.
7岩性突变1025.
8岩相突变1055.
9硬质岩脉1075.
10地貌突变109第六章地下水1126.
1一般规定1126.
2明挖法风险1126.
3矿山法风险1146.
4盾构法风险1156.
5冻结法风险1166.
6工程结构风险1176.
7勘察措施1176.
8设计措施1176.
9施工措施119前言为贯彻落实《中华人民共和国安全生产法》《建设工程安全生产管理条例》《危险性较大的分部分项工程安全管理规定》和《全国安全生产专项整治三年行动计划》等法律法规制度,指导城市轨道交通建设工程应对地质风险,预防和减少各类事故发生,住房和城乡建设部组织有关单位编制《城市轨道交通工程地质风险控制技术指南》(以下简称指南).

城市轨道交通工程大多为地下工程,面临复杂地质环境,地质风险控制尤为重要.
本指南围绕工程建设地质风险控制,在全国范围内开展广泛调研,实地考察北京、青岛、宁波、广州、贵阳、重庆等地质条件复杂城市,总结各地应对地质风险的成功经验,形成可复制、可推广的技术管理措施.
指南系统梳理不良地质作用、特殊性岩土、复杂地层结构以及地下水对工程建设的不利影响,按照不同施工工法分别提出针对性的勘察、设计、施工措施.
指南起草后,广泛征求各地城市轨道交通工程质量安全监管部门、参建单位的意见,进行反复修改完善,形成终稿.

主编单位:北京城建勘测设计研究院有限责任公司参编单位:北京市轨道交通设计研究院北京市轨道交通建设管理有限公司深圳地铁建设集团有限公司青岛地铁集团有限公司宁波市轨道交通集团有限公司杭州市建设工程质量安全监督总站厦门市轨道交通集团有限公司贵阳市城市轨道交通集团有限公司天津市地下铁道集团有限公司兰州市轨道交通有限公司杭州市地铁集团有限责任公司南通城市轨道交通有限公司福州地铁集团有限公司哈尔滨地铁集团有限公司重庆市轨道交通(集团)有限公司西安市轨道交通集团有限公司北京城市快轨建设管理有限公司合肥城市轨道交通有限公司北京市建设工程安全质量监督总站中铁十六局集团地铁工程公司中铁开发投资集团有限公司中国中铁四局集团有限公司中铁隧道集团二处有限公司福建省建筑设计研究院有限公司本指南的主要起草人员:金淮、刘永勤、马海志、孙红斌、杜英豪、王思锴、周玉凤、何海健、谢峰、韩泽坤、黄溯航、程海陆、郑世宇、毛海超、刘丹、李世民、周明科、徐浩、高文新、张建全、申斌、刘伟、张语涛、金鑫、杨萌、何英达、白纯钢、何山、徐庆辉、刘永淼、宇亚飞、吴照章、占文峰、童朝宝、王新线、陈发达、温克兵、王祥、陈建、龚英杰、王世展、田建华、郑群、刘少凯、姜敬波、孙松建、董凯、秦建设、张鑫、林莉、禹富偲、魏良丰、孙智勇、杨建国、张波、宁锐、马俊、王秋生、邓能伟、张兆军、刘宏岳、王涛.

本指南的主要审核人员:贺长俊、竺维彬、刁日明、鲁屹、张自太、李少波、韩学诠、韩少光、帅玉兵、方江华、刘方克、张春旺、刘鑫、杨和平、吴涛、何峰、徐耀德、盛锦松、张海波、李松梅、陈万立、史文杰、苏志辉.

第一章总则与基本规定1.
1总则1.
1.
1为保证城市轨道交通工程施工安全,有效应对地质风险,指导工程参建各方进一步辨识和控制地质风险,防范地质风险的不利影响,提升地质风险控制的科学性和针对性,减少因地质风险造成的各类事故、问题,制定本指南.

1.
1.
2本指南适用于新建城市轨道交通建设工程地质风险管理工作,改建、扩建工程可参照执行.
1.
1.
3地质风险控制是城市轨道交通建设工程安全风险管理的一项基础性内容,必须不断提升对地质风险的认知水平和管控能力.
1.
1.
4城市轨道交通建设工程的建设、勘察、设计、施工、监理等单位在地质风险控制中应严格遵守法律、法规和工程建设强制性标准的规定,持续完善地质风险控制对策措施.
1.
1.
5鼓励采用先进的科学技术和管理方法,提高地质风险控制的质量和效果.
1.
1.
6城市轨道交通建设工程地质风险控制除应符合本指南外,还应符合国家现行有关标准规范的规定.
1.
2基本规定1.
2.
1地质风险控制应贯穿工程规划、建设、管理的全过程.
1.
2.
2建设单位牵头组织实施地质风险控制相关的管理工作,确保地质风险管理所需条件和投入.
1.
2.
3勘察单位提交的勘察文件应当真实、准确、可靠,符合国家规定的勘察深度要求,满足设计、施工的要求,并结合工程特点在勘察文件中说明地质条件可能造成的工程风险,必要时提出专项勘察建议.

1.
2.
4设计单位负责识别和评价地质风险可能造成的工程风险,提出设计控制措施,并在施工过程中根据工程情况动态设计.
1.
2.
5施工单位负责识别和评价地质风险可能造成的施工风险,在施工方案中提出针对性控制措施、工序流程和工艺要求,并组织实施.
1.
2.
6监理单位负责审查施工方案中针对地质风险的控制措施,监督施工单位按照设计要求和施工方案落实地质风险控制措施.
1.
2.
7当场地内地质风险较高时(一、二级风险),应针对不良地质条件开展专项勘察、专项设计并编制专项施工方案.
1.
2.
8建设单位在组织开展风险评估时应充分考虑地质风险对工程的不利影响.
1.
2.
9各地宜根据地区地质条件和经验,制定本地区域性地质风险等级划分标准及地质风险控制细则.
1.
2.
10施工前条件核查时,应将不良地质条件风险控制措施作为主控项目进行施工前条件核查.
1.
3术语1.
3.
1地质风险城市轨道交通土建工程建设活动中,由于地质条件的复杂性、变异性和不确定性导致工程质量、安全、工期、造价等受到较大影响的可能性及其后果严重程度.
1.
3.
2地质条件工程建设活动影响范围内、客观存在的工程地质及水文地质条件,包括地质构造、水文气象、地形地貌、地层岩性、地下水等.
1.
3.
3不良地质条件是指工程建设中常见的不良地质作用、特殊性岩土及复杂地层结构.
1.
3.
4不良地质作用不良地质作用是指由地球内力或外力以及人类活动产生对工程可能造成危害的地质作用.
城市轨道交通工程修建过程中常见的不良地质有岩溶、采空区、地裂缝、断裂带、有害气体、空洞、水囊等.
1.
3.
5特殊性岩土特殊性岩土是指含有特殊矿物成分和结构,具有特殊的物理、力学和化学性质,并影响工程地质条件的岩石与土体.
城市轨道交通工程修建过程中常见的特殊性岩土有填土、软土、风化岩、孤石、湿陷性黄土、富水砂层、卵石地层等.

1.
3.
6复杂地层结构复杂地层结构是指一种地层空间分布复杂或地层组合多变的地质现象.
城市轨道交通工程修建过程中常见的复杂地层结构有复合地层、基岩凸起、风化深槽、隐伏冲沟、暗浜、岩性突变、岩相突变、硬质岩脉、地貌突变等.

1.
3.
7地下水地下水是储存在地面以下岩石和土孔隙、裂隙及溶洞中的水,城市轨道交通工程修建过程中常见的地下水主要有上层滞水、潜水、承压水、层间水、岩溶水和裂隙水等.
其中,上层滞水是包气带中局部隔水层上积聚的重力水;潜水是地面下第一个稳定隔水层以上饱水带中具有自由水面的地下水;承压水是充满在上下两个隔水层之间的含水层中,测压水位高出其顶板的地下水;层间水是存在于上下两个隔水层之间的含水层中,无压或有压的地下水;岩溶水是赋存于可溶性岩的溶蚀裂隙和溶洞中的地下水;裂隙水是赋存于岩体裂隙中的地下水.

1.
3.
8地质风险单元以地质条件为基础,考虑工程建设的周边环境、施工方法等施工条件划分出的最小风险控制单元,以达到聚焦具体工程风险、精准控制工程风险的目的.
1.
3.
9地质风险分级根据地质条件特性及其导致某种工程风险事件发生的可能性和后果严重程度划分风险等级的活动.
1.
4编制依据1.
4.
1本指南制定的主要依据:1《中华人民共和国安全生产法》2《建设工程安全生产管理条例》3《生产安全事故应急条例》4《中共中央国务院关于推进安全生产领域改革发展的意见》5《国务院安委会办公室关于实施遏制重特大事故工作指南构建双重预防机制的意见》(安委办〔2016〕11号)6《住房城乡建设部办公厅关于加强城市轨道交通工程关键节点风险管控的通知》(建办质〔2017〕68号)7《危险性较大的分部分项工程安全管理规定》(住房和城乡建设部令第37号)8《住房和城乡建设部办公厅关于实施有关问题的通知》(建办质〔2018〕31号)9《住房城乡建设部办公厅关于印发城市轨道交通工程土建施工质量标准化管理技术指南的通知》(建办质〔2018〕65号)10《住房和城乡建设部办公厅关于印发城市轨道交通工程建设安全生产标准化管理技术指南的通知》(建办质〔2020〕27号)11《城市轨道交通岩土工程勘察规范》(GB50307)12《岩土工程勘察规范》(GB50021)13《城市轨道交通地下工程建设风险管理规范》(GB50652)14《盾构法隧道施工及验收规范》(GB50446)15《地下铁道工程施工标准》(GB/T51310)16《地铁设计规范》(GB50157)17《铁路桥涵工程施工安全技术规程》(TB10303)18《地质灾害危险性评估规范》(DZ/T0286)19《湿陷性黄土地区建筑标准》(GB50025)20《膨胀土地区建筑技术规范》(GB50112)21《工程地质手册》(第五版)22《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120)第二章地质风险管理基本要求2.
1一般规定2.
1.
1城市轨道交通工程应开展地质风险管理工作.
地质风险管理包括地质风险因素识别、地质风险单元划分、地质风险辨识、地质风险评价与分级、地质风险控制措施建议等.
2.
1.
2城市轨道交通岩土工程勘察技术交底,应在地质风险辨识的基础上说明地质条件可能造成的工程风险.
2.
1.
3设计单位在开展工程设计时,必须充分熟悉场地不良地质条件,对存在疑问的地方,书面向勘察单位提出.
2.
1.
4城市轨道交通工程建设范围内存在不良地质条件时,应开展地质风险专项评估工作,划分地质风险单元、预测地质风险事件、判定地质风险等级、提出地质风险控制措施建议.
2.
1.
5城市轨道交通工程应将地质风险评估纳入安全风险管理体系,在勘察设计和施工阶段明确建设、勘察、设计、施工、监理、监测等单位的工作内容.
2.
1.
6城市轨道交通工程应采用先进的科学技术和管理方法进行地质条件验证、地质超前预报、地质风险评估和地质风险管理,提高不良地质条件风险控制的质量和效果.
2.
1.
7城市轨道交通工程应在勘察设计和施工过程进行地质风险跟踪,当环境影响造成地质条件变化、导致设计方案变更以及实际地质条件与原勘察成果不符或针对地质风险的处理效果不满足要求时,均应进行地质风险再评估.

2.
2地质风险单元划分2.
2.
1地质风险评估应依据下列基础资料划分地质风险单元:1工程区域地质、水文、气象、自然环境等资料.
2工程规划、可行性研究和岩土工程勘察报告等资料.
3工程区域内的建(构)筑物、市政管线、铁路、公路等周边环境资料.
4城市轨道交通工程设计资料.
5城市轨道交通工程相关事故资料等.
2.
2.
2地质风险单元划分应遵循逢变必分的原则,根据地质条件复杂程度结合线路敷设方式、线路埋设深度、构筑物结构形式、施工方法、环境条件等进行划分,遇下列情况时应划分地质风险单元:1地形地貌发生变化时.
2穿越地层围岩等级变化时.
3岩土类型及岩土参数发生较大变化时.
4地下水类型不同或水位、含水层厚度发生较大变化时.
5敷设方式发生变化时.
6线路埋设深度变化较大时.
7结构形式发生变化时.
8施工方法发生变化时.
9穿越环境类型发生变化时.
2.
2.
3当遇下列对工程风险影响较大的特殊部位时,应进一步细分地质风险单元:1隧道洞径范围内存在两级以上围岩(如软硬复合地层)的部位.
2隧道上方存在厚层人工填土或软土的部位.
3开挖面地层严重不均匀的部位.
4存在特殊地质现象(含不良地质作用、特殊性岩土、孤石、漂石、硬质岩脉、风化深槽、富水砂层等)、特殊地形的部位.
5隧道地下水条件发生变化的部位.
6隧道围岩变形不能及时反映到地表,地表变形监测效果不明显的部位.
7受现场环境条件影响,勘察精度不足或未进行勘察的部位.
8隧道上方及周边存在变形控制要求高的既有轨道交通线(站)、既有管线或建(构)筑物的部位.
2.
3地质风险辨识2.
3.
1地质风险辨识应根据地质风险单元的工程地质、水文地质条件,结合类似工程的事故案例、工程经验以及可能采用的施工工艺、工法,分析预测可能发生的地质风险.
2.
3.
2明挖施工应分析基坑坍塌、基底隆起、基底突涌、围护结构渗漏、围护结构变形、地表过量沉降、爆破振动、降水困难、中毒窒息等风险.
2.
3.
3盾构施工应分析地面坍塌、进出洞坍塌、进出洞突涌、中途换刀检修、密封失效、过大沉降、掘进受阻、刀盘刀具非正常磨损、中毒窒息、爆炸等风险.
2.
3.
4矿山法施工应分析地面坍塌、掌子面坍塌、掌子面突涌、初支过载、过量沉降、爆破飞石、降水困难、中毒窒息、爆炸等风险.
2.
3.
5城市轨道交通工程应分析结构渗漏、结构上浮、结构不均匀变形、结构坍塌、周边环境变化等风险.
2.
4地质风险评价与分级2.
4.
1地质风险评价指标体系包括可能性指标与后果严重程度指标,分级标准如下:1可能性分级标准:地质风险可能性等级分为频繁的、可能的、偶尔的、罕见的、不可能的五级.
2后果严重程度分级标准:后果严重程度宜按风险损失的严重性程度划分灾难性、非常严重的、严重的、需考虑的、可忽略的五级.
2.
4.
2地质风险可能性等级可采用定量或定性方法确定.
2.
4.
3地质风险可能性采用定量评价时,应针对不同地质风险单元搜集近年地质风险发生情况,结合行业实践经验,进行地质风险事件发生可能性评价,确定地质风险发生可能性等级.
地质风险发生可能性等级的判别指标宜采取概率或频率表示,划分标准见下表.

表2.
4.
1可能性等级(定量表达)等级12345可能性频繁的可能的偶尔的罕见的不可能的概率或频率值>0.
10.
01~0.
10.
001~0.
010.
0001~0.
0015>20>30中以次纯碳酸盐为主,多间夹型.
地表有洼地、漏斗、落水洞发育,地下洞穴通道不多,岩溶大泉数量较少,暗河稀疏,深部岩溶不发育5~120~530~10弱以不纯碳酸盐为主,多间夹型或互夹层,地表岩溶形态稀疏发育,地下洞穴较少,岩溶大泉及暗河较少拟建场区的2/3,且法向采空厚度>2.
5m;浅部急倾斜矿层法向采空厚度>3m大于55°地表倾斜>10mm,地表曲率>0.
6mm/m2或水平变形>6mm/m二级浅部缓倾斜矿层采空面积≤拟建场区的2/3,或法向采空厚度300m且采厚比≥60.
2采空区角度类型:缓倾斜(水平):角度小于15°;倾斜平缓:15°-55°;急倾斜:>55°.
3危害程度等级:一级:任何一条符合应定为一级;二级:符合一条,但不符合一级的定为二级;三级:符合一条,但不符合二级的定为三级;四级:三条均符合.
7采空区对工程结构可能产生以下不利影响:1)在采空区危害程度等级为三级以上的场地,应分析采空区对结构可能产生的不良影响.
2)采空区发育可能带来的地基稳定性问题,当基底存在采空区时,受地铁运营振动、地震、邻近施工等影响,基底岩层可能发生断裂、坍塌,造成地基失稳.
3)施工通过采空区后在采空区内施作的永久结构,若施工过程中处理不到位可能在使用期间出现一些结构风险.
一般来说明挖法和矿山法施工的结构可能出现渗漏水、结构开裂等结构风险;盾构法施工的结构可能存在渗漏水、管片错台等结构风险.

3.
3.
2明挖法风险1基坑围护结构施工中,因施工工艺的选择不当,可能存在塌孔、埋钻的风险,若采空区内有回填土,存在填土中的大颗粒含量影响施工工艺适用性的风险.
2采空区围岩一般为基岩地层,基岩岩性强度的各项异性,可能造成钻进困难,另外由于基岩裂隙发育,成孔过程中,容易出现漏浆现象,岩层倾角大,容易造成孔斜,严重时可折断钻杆,造成成孔困难或者钢筋笼无法下入.

3明挖施工临近或通过采空区时,可能出现围护结构变形超限、基坑周边地表开裂和沉降变形,严重的出现基坑垮塌;明挖基坑采用锚拉支护结构的,若锚固段进入采空区影响区,可能存在锚固失效造成基坑失稳.

3.
3.
3矿山法风险1矿山法隧道施工时,存在因机器震动、爆破对采空区围岩造成扰动,破坏其结构平衡诱发采空区塌陷的风险.
2矿山施工遇到采空区位于隧道顶部或侧面时,可能出现涌突水、涌泥、隧道垮塌等风险;当采空区位于隧道底部时,可能出现隧道初支变形、沉降超限、隧道塌陷等风险.
3采空区若有瓦斯聚积,采用爆破施工时可能带来瓦斯爆炸的风险.
4有毒有害气体对人体可能造成伤害的风险.
3.
3.
4盾构法风险1采空区内可能存在人工回填土,填土成分复杂、对盾构机刀具可能造成损害;隧道掘进过程中遇见未查明的采空区,易发生盾构栽头风险;遇见基岩凸起,可能存在扭矩瞬间增大,盾构参数难以控制,易发生盾构姿态偏移的风险.

2盾构法施工遇到采空区位于隧道下方时,容易造成盾构下沉,发生盾构停机甚至报废事件;采空区位于隧道侧面或顶部时可能造成盾构姿态难以控制,发生停机风险.
3.
3.
5勘察措施1采空区勘察宜以收集资料、调查访问为主,辅以必要的钻探、物探、变形监测及水文测试等工作;已有资料不满足勘察要求时,应以钻探及物探工作为主.
2采空区勘察范围宜以对拟建轨道有影响的采空区地表移动盆地分布范围为准,勘探深度宜深入采空区底板稳定地层2m以下.
3收集资料宜包括矿层的特征、开采信息、地表已有变形特征、地表移动盆地特征、地下水开采情况、当地建筑变形及防治措施经验等.
4物探宜根据采空区的埋深选择多种方法的综合物探,测线布置应重点沿轨道轴线,同时兼顾采空区的范围.
5应根据地表变形监测资料划分移动盆地范围,预测后续变形值.
6宜根据开采条件判别法、地表移动变形预测法、极限平衡分析法、数值模拟等方法对采空区场地稳定性进行评价,对轨道建设的适宜性及稳定性做出评价.
7采空区描述应符合下列要求:1)采空区的类型、数量、规模及其连通性.
2)勘察时采空区位埋深与标高.
3)采空区周围岩土体稳定性.
4)采空区是否储水和毒气.
8勘察报告中应对采空区的工程风险进行系统性分析,并提出处理建议.
9查明采空区附近的抽排水情况及其对采空区稳定性的影响.
3.
3.
6设计措施1采空区位于地表移动活跃、非连续变形地段,设计应以规避风险为主.
对探明的危害程度等级为一、二级的采空区应进行专项加固处理设计.
2采空区位于隧道上方时,应根据隧道拱部与采空区底板的距离进行有针对性的设计,可采取加强隧道超前支护和初期支护、加强二次衬砌、设置护拱、超前注浆或径向注浆等设计措施进行处理.
对隧道上方采空区存在积水的情况,应设计钻孔并预留排水管的方式排水.

3采空区位于隧道中部时,若采空区未坍塌充填,可在隧道衬砌两侧边墙外设计护墙和回填;若采空区已坍塌充填,对充填物可设计换填或周边注浆加固方式进行处理.
4采空区位于隧道下方时,若采空区底板与隧底间的距离较小,可采取混凝土换填、注浆回填等设计措施处理;若采空区底板与隧底间的距离较大,可合理选择钢管桩注浆加固、混凝土回填或桩筏结构跨越等设计措施进行处理.
在对采空区进行处理的同时,应加强隧道的初支及二衬结构设计.

5对于开采为无序开采,私采乱挖,没有历史记录,同时无法保证勘察准确无误的采空区应采取注浆加固设计.
6对于埋深较大且不易进入机械和人员的地下空体,设计可采用充填法进行处理.
7采空区空体分布深度不同,且不易开辟运输通道时,设计可采取湿式充填.
8对于采空区内埋深在30m以上的空体可以设计人工放顶后分层碾压或注浆充填处理方式进行处理,对于埋深在30m以下的地下空体设计可采取钻孔注浆充填.
9采空区煤层为急倾煤层,采空区宽度较小、深度较大,地铁隧道可采用地下桥方案.
10隧道穿越煤层采空区时,隧道开挖围岩可能产生较大变形,设计可适当增加衬砌结构的预留变形量.
3.
3.
7施工措施1对探明危害程度等级为一二级的采空区应进行专项加固施工.
2针对采空区引起的地面沉降、地面塌陷、地裂缝、基坑垮塌、隧道围岩破碎坍塌等地质灾害,应结合工程施工条件,选择如下施工措施:1)充填处理采空区.
将废石或各种充填材料送入采空区,把采空区充填密实,用充填体支撑采空区,控制地压活动,减少矿体上部地表下沉量,并防止矿岩内因火灾.
主要有开挖回填、注浆充填、水充填等.
此方法适用于充填成本较低或无法穿越采空区的施工情况.

2)预沉降法、高能量强夯法.
此法主要适用于埋深浅、充分采动、顶板完全垮落、基底压力小、地基处理设计等级为乙、丙级的采空区地基处理.
3)注浆加固强化采空区围岩结构.
此法适用于埋深较大,围岩质量相对较好的采空区处理.
与注浆充填不同的,该法仅加固采空区围岩结构,并没有完全充填采空区.
4)避绕法等.
当采空区分布面积过大,充填注浆造价过高时,可考虑采用跨越和穿越法,并应综合采空区类型、顶板管理形式、停采时间、顶底板埋深及岩性、覆岩特征、冒落物形状、水文地质条件以及建筑的规模、功能、荷载性及其对差异变形的适应性、施工技术条件与环境等因素.

3采空处理后应进行相关的检测:采用钻探取芯、物探检测、注浆结实体强度检测、孔内成像、波速测试、补注浆、压水实验等方法结合起来进行注浆质量检测,包括注浆填充率、结石体强度、岩土体波速、注浆量等.
若检测不满足工程实际需求,则需再次注浆及再次检测.

4不同施工方法的施工要求:1)明挖法施工的部位,一般采用预处理填筑,确保明挖施工时不在基坑围护结构背后存在采空区.
2)矿山法施工部位一般采用超前预注浆处理,对采空区进行注浆充填,待采空区充填密实后再暗挖通过,有积水和有毒有害气体的采空区,还应先打孔泄水和释放有毒有害气体再进行注浆充填;矿山法通过采空区时,应全程做好有毒有害气体实时监测.

3)盾构法施工时应做好预处理,可通过盾构机进行超前注浆充填周边采空区,待周边孔洞充填密实后再掘进通过,并控制好盾构掘进速度和姿态.
5隧道穿越瓦斯等有毒、有害气体地层属高风险作业.
当工作面瓦斯气体浓度超过5%以上时,遇明火或火花易引起燃烧,甚至爆炸,将对人员和工程造成极大危害.
因此在施工前,根据沿线隧道穿越范围有害气体分布情况和施工工法需要,对有毒有害气体进行提前释放.

6虽然已对有害气体采取提前释放,在施工期间仍有可能出现有害气体局部积聚,影响施工安全时,应做好施工通风工作.
7施工过程中应对隧道内瓦斯浓度进行24h监测,尤其是隧道拱顶易于形成瓦斯积聚且风流不易到达的地方.
监测采用人工监控和自动监控系统相结合的监控方案.
3.
4地裂缝3.
4.
1特性与评价1地裂缝是地表岩、土体在自然或人为因素作用下,产生开裂,并在地面形成一定长度和宽度的裂缝的一种地质现象.
2地裂缝变形带的物理力学性质相对较差,主要是由于变形带内裂缝及裂隙增多,并使地表水下渗所致.
一般情况下,地表10m以下变形带土体裂缝趋于闭合,同时受地表水影响减弱,从而使变形带内外岩土物理力学性质差异变小.
变形带附近土层较差的物理力学性质给城市轨道交通工程带来较大的困难.

3根据地裂缝场地勘探标志层的不同,地裂缝场地可分为一、二、三类,如表3.
4.
1所示.
表3.
4.
1地裂缝场地分类表一类场地二类场地三类场地标志层地表层上更新统和中更新统红褐色古土壤1埋藏深度40~80m的中更新统和湖相沉积;260~500m深度内可连续追索的六个人工地震反射层组条件1场地内的地裂缝是活动的,在地表已形成破裂;2地表破裂具有清晰的垂直位移,地面呈台阶状;3地表破裂有较长的延伸距离;4地表破裂与错断上更新统或中更新统的隐伏地裂缝位置相对应1场地内的地裂缝现今没有活动,或活动产生的地表破裂已被人类工程活动掩埋;2场地内埋藏有上更新统或中更新统红褐色古土壤不符合一类场地、二类场地条件的地裂缝场地都可属于三类场地4历史上我国许多地方都出现过地裂缝.
华北广大地区、山西运城鸣条岗、陕西的礼泉、泾阳均曾出现地裂缝;目前最具有代表性的属于西安地裂缝,到目前为止已发现14条.
5影响地裂缝风险的主要因素有活动分级、经济损失量、沉降值、差异性沉降变形、地下水开采等.
6地裂缝危害程度等级可参照下表执行:表3.
4.
2地裂缝危害程度等级参照表风险分级活动分级沉降值h差异性沉降变形Δλ地下水开采一级风险强h≥50mmΔλ≥10cm附近集中开采地下水,有效距离L≤100m二级风险中等50mm>h≥10mm10cm>Δλ≥1cm附近未发现集中开采地下水三级风险弱h20mm/a(在拟建线路上有明显变形破损现象者).
2)活动中等:速率5~20mm/a(在拟建线路两侧500m以内有变形破坏显示者).
3)活动弱:速率h≥20mm.
差异性沉降变形10cm>Δλ≥5cm,对工程结构危害程度较大,需要采取必要结构控制措施减小对本工程的影响.
3)B级表示地裂缝活动引起的沉降值20mm>h≥10mm.
差异性沉降变形5cm>Δλ≥1cm,对工程结构影响程度一般,整体结构均发生沉降所引发的差异性沉降变形对工程影响适中,在有适当结构控制措施时项目在此区域内影响较小.

4)C级表示地裂缝活动引起的沉降值10mm>h.
差异性沉降变形1cm>Δλ,对工程结构影响程度较小,地裂缝活动引起的沉降值和差异性沉降变形对工程影响均较小,在此区域内的项目开发较为可行.

7地裂缝对工程结构可能产生以下不利影响:1)地裂缝活动时,隧道结构将沿着预设的滑动面下沉及扭转变形,进而拉伸产生破坏.
2)由地裂缝活动引起结构变形时,会导致施工后期铺设轨道结构高度变化的积累,进而影响竣工后地铁正常运营.
3.
4.
2明挖法风险1地裂缝段由于工程性质较差,在成孔过程中反复钻进和提升,孔壁扰动后易于坍塌.
2地裂缝段土体破碎,具有孔隙大、不均匀等特点,如果降水或者止水效果不佳,会出现基坑侧壁渗水.
严重时会导致桩间土流失、桩间护壁面层脱落,桩(墙)背后形成空洞,甚至引起地面沉降或坍塌.
3由于近年来地下水的大量开采,地裂缝活动频繁,造成地裂缝上、下盘出现不均匀沉降,容易造成地下工程结构开裂,防水失效.
3.
4.
3矿山法风险1地裂缝错断带结构松散,并可能形成过水通道,故在开挖地裂缝施工过程中存在掌子面渗水、涌水及局部坍塌的较大风险.
2衬砌变形破坏风险:1)拉张–挤压破坏.
当地裂缝垂直位错超过某一定值时,位于地裂缝上盘的隧道底部出现脱空,衬砌顶部将产生拉应力,底部产生压应力.
当拉、压应力超出了隧道衬砌的抗拉和抗压强度后,位于下盘的隧道衬砌顶部在距离裂缝一定距离处出现开裂,隧道产生拉张–挤压破坏.
随着地裂缝垂直位错量的进一步增大,隧道衬砌顶部裂缝向两侧扩展而使衬砌产生环向开裂.

2)直接剪断破坏.
当地裂缝在过量抽取地下承压水或大地震等作用下,其活动量突然增大,隧道上覆土层的重力和两侧土体向下运动产生的侧壁摩擦阻力在衬砌内部产生较大的剪力,使隧道产生直接剪断破坏.

3.
4.
4盾构法风险地裂缝段一般不建议采用盾构法施工.
3.
4.
5勘察措施1地裂缝场地勘察可分为地裂缝勘察阶段和地裂缝补充勘察阶段,对特大型地裂缝场地宜进行初步的地裂缝勘察,然后分区进行地裂缝勘察和地裂缝补充勘察.
1)一类场地地裂缝勘察阶段,应进行以下工作:①收集拟建场地附近地裂缝研究、勘察资料,进行系统的综合分析.
②现场地裂缝调查.
了解拟建场地构造地貌形态;地表破裂产生的时间、发展过程;地表破裂的形态、活动方式、垂直位移;追踪地表破裂的延伸方向、延伸距离.
③采用槽探、钻探等方法,确定地表破裂与隐伏地裂缝的关系.
④选择典型破裂点,测量其平面坐标,测点间距宜为10~20m.
2)二类场地地裂缝勘察阶段,应进行以下工作:①收集拟建场地附近地裂缝研究、勘察资料,进行系统的综合分析.
②现场地裂缝调查.
了解拟建场地及附近地区构造地貌形态,地裂缝的活动情况.
③采用钻探为主的的勘探方法,查明上标志层的产状和错断位置.
④勘探孔的深度应揭穿二类标志层,地裂缝每一侧的勘探孔数不宜少于3个,勘探线的长度不宜小于30m,确定二类标志层错断的勘探孔间距不宜大于4m.
⑤勘探线间距不宜大于30m,地裂缝拐弯幅度较大地段,勘探线间距不宜大于15m.
每个场地的勘探线数量不宜少于3条.
⑥测量全部勘探点的平面坐标和孔口高程,图示地裂缝的地面坐标值.
3)三类场地地裂缝勘察阶段,应进行以下工作:①收集拟建场地附近地裂缝研究、勘察资料,进行系统的综合分析.
②现场地裂缝调查.
了解拟建场地及附近地区构造地貌形态,地裂缝的活动情况.
③采用人工浅地震反射波法勘探和钻探,查明隐伏地裂缝的位置.
使用人工浅地震反射波法勘探的场地,应对其二分之一的异常点进行钻探验证.
④钻探孔的深度宜为60~80m,一般孔间距40~80m,确定三类标志层错断的勘探孔间距不宜大于10m,地裂缝每一侧的勘探孔数不宜少于3个.
三类场地的勘探线间距宜为50~80m,每个场地的勘探线不宜少于3条.

⑤采用人工浅地震反射波法勘探时,宜进行现场试验,确定合理的仪器参数和观测系统.
野外数据采集系统的基本要求为:覆盖次数不宜少于24次.
道距3~5m,偏移距不小于50m.
⑥测量勘探孔和桩号位的坐标和地面高程,图示地裂缝的地面坐标值.
3.
4.
6设计措施1在地铁工程选线时多采用正交穿越地裂缝破碎带的方式,以此减少地裂缝破碎带对地铁工程的影响长度.
2结构设计措施:1)在地裂缝带内设沉降缝,预留净空变形量,做好沉降缝处的防水、止水工作.
2)加强结构刚度,同时预留轨道、接触网等的调整空间.
3)加强地裂缝变形带内的变形监测,同时对地裂缝带采取特殊防水措施,并进行必要的基础处理工作.
4)地裂缝主变形区内坑道支护桩的设计应考虑地裂缝破碎带土体的性质差异.
5)明挖车站基坑开挖范围内分布有地质裂缝时,建议对车站围护结构进行优化设计,采取有效措施,加强止水效果.
3建筑设计措施:1)采用合理的避让距离.
2)加强建筑物适应不均匀沉降的能力.
3)采用防水措施或地基处理措施,避免水浸入地裂缝.
4)在地裂缝影响区范围内,不得采用用水量较大的地基处理方法.
3.
4.
7施工措施1针对明挖法施工中的围护桩(墙)塌孔风险应对措施:1)围护结构成孔时,合理选择泥浆配比,进行有效护壁,防止出现塌孔、漏浆等现象.
2)增加护筒长度.
2针对明挖法施工中的基坑侧壁渗水坍塌风险应对措施:1)基坑内地裂缝两侧并沿基坑宽度外扩一定范围内采用旋喷桩止水和加固措施,并辅以基坑外降水.
2)及时寻找并切断补给水源,插设导流管引排,将地裂缝段破碎地层中的滞水排出,加强桩间土防护措施,对围护桩(墙)背后已出现的空洞进行注浆回填.
3针对明挖法施工中的主体结构裂缝、防水失效风险应对措施:设置特殊变形缝,变形缝防水由外侧全包的"且"形止水带和内侧"U"形止水带形成第一道和第二道封闭的止水带,同时在变形缝两侧预埋多次性注浆管,用以对以后产生变形形成的空隙进行注浆填充.

4针对矿山法施工中的开挖面渗水、涌水、坍塌风险应对措施:地裂缝段采用矿山法施工时应采取降水、超前小导管注浆加固、WSS深孔注浆加固三方面的措施,加强监控量测,增加地质素描和超前地质预报等地质探查手段,确保无水作业及土方开挖安全.
5针对矿山法施工中的衬砌变形破坏风险应对措施:1)应采取地质降水措施,结构处理措施和道床处理措施.
2)在跨地裂缝上、下盘主变形区,将扁钢板作成抱箍固定在隧道衬砌外围或直接浇在衬砌内,其上焊接一钢筋做的测杆使其穿越地层延伸至地表,在地表做好醒目标记作为测点(上、下盘的地铁隧道衬砌各布设一个),对测点进行长期地表高精度水准测量,根据测点沉降变形的大小,进行实时准确快速的直接式预警.

3)在地裂缝主变形区隧道底部与土层接触面上沿纵向埋设压力传感器,根据接触压力的变化判断隧道底部是否脱空,从而进行间接式预警.
6针对周边地表沉降、塌陷风险应对措施:1)WSS深孔注浆加固方案.
2)超前小导管预注浆加固方案.
3)增设临时仰拱方案.
4)增加地下管网监测.
7针对周边建(构)物开裂风险应对措施:1)洞外可采用隔离桩处理措施,也可采用建(构)筑物地基加固方案.
2)洞内可采用超前大管棚加固方案,也可采用双排小导管等地层预加固方案.
3.
5断裂带3.
5.
1特性与评价1断裂带亦称"断层带",是由主断层面及其两侧破碎岩块以及若干次级断层或破裂面组成的地带,是岩体中最软弱地带,地质灾害高度集中,是极易发生造价、工期、质量三失控地带.
2由于断裂带内岩体破碎,稳定性差,很可能诱发次生地质灾害,从而对地铁工程建设和人民生活造成危害,具有如下特征:1)活动性:活动断裂带是地表表层薄弱地带,直接影响到地铁工程建设场地的整体稳定性,若有新的地壳运动发生,往往会产生新的位移,危及地铁结构的安全.
2)断裂带岩体的破碎性:断裂构造降低了岩体的强度及稳定性,断层破碎带力学强度低,压缩性增大,会发生较大沉陷,易造成地铁结构断裂或倾斜,断裂面是极不稳定的滑移面,对基坑边坡稳定、隧道围岩稳定常有重要影响.

3)断裂带两侧岩性的不均匀性:断裂带上、下两盘的岩性往往不同,接触带岩层的整体性、岩性均一性极差,盾构掘进时易造成刀盘偏磨严重等事故.
4)断裂带的富水性:断裂构造带不仅使岩体破碎,而且断裂构造破碎带常为地下水良好的通道,隧道工程通过断裂破碎带地段,易发生坍塌、甚至冒顶;基坑开挖易产生突涌,若持续降水又易造成管涌、土体流失、围护桩身前倾,基坑周边地面下沉,房屋开裂等事故.

3抗震设防烈度等于或大于7度的重大工程场地应进行活动断裂(以下简称断裂〉勘察.
断裂勘察应查明断裂的位置和类型,分析其活动性和地震效应,评价断裂对工程建设可能产生的影响并提出处理方案.

4全新活动断裂可按表3.
5.
1分级.
表3.
5.
1全新活动断裂分级划分表断裂分级活动性平均活动速率v(mm/a)历史地震震级M一级中晚更新世以来有活动性,全新世活动强烈v>1M≥7二级中晚更新世以来有活动性,全新世活动较强烈1≥v≥0.
17>M≥6三级全新世有微弱活动v1e——天然孔隙比;IL——液性指数;Wu——有机质含量淤泥质土1.
5>e≥1.
0,IL>1泥炭Wu>60%泥炭质土10%N≥30为全风化;N60MPa注:表中所列岩石均按完整结构岩体考虑,若岩体极破碎、节理很发育或强风化时,其等级应按表对应等级降低一个等级4复合地层对工程结构可能产生以下不利影响:1)位于填土、软土、富水砂层等软弱松散地层中的隧道,建成后可能发生隧道结构下沉、边墙内敛、开裂、漏水等风险.
2)隧道位于软硬复合地层、尤其是开挖面地层力学性质差异较大、不均匀性突出时,隧道易发生过大不均匀沉降、结构不均匀变形、开裂等风险.
3)隧道位于高承压性地下水、复杂岩溶水、断裂构造水中时,主体结构可能存在发生破坏渗漏的风险.
5.
2.
2矿山法风险1矿山法隧道开挖面为填土、软土、粉土、富水砂层等多元复合地层时,开挖过程中易出现掌子面涌水、涌砂、隧道失稳的风险.
2隧道上部为富水砂层、饱和软土、下部为硬质岩层,采用矿山法爆破开挖时,受爆破震动影响,存在初支结构骤然变形、掌子面和隧道突然坍塌、泥沙倒灌、地表沉陷等风险.
3隧道开挖面上部为工程性质较好的粘性土层,下部为富承压性的砂卵石层,若地下水控制效果不利,下部砂卵石层发生流失、隧道开挖面下部被掏空、上部粘性土层塌陷变形导致围岩坍塌的风险.
4若开挖掌子面地层软硬相间、岩性及其强度变化剧烈,容易出现隧道变形难以控制、围岩极易坍塌风险.
5复合地层中可能存在空洞、水囊,当开挖面接近空洞、水囊时,可能存在隧道涌水、涌砂的风险.
6若隧道上方存在地表水体,复合地层稳定性较差,施工易导致围岩变形过大,可能发生地表水体渗漏、倒灌入隧道的风险.
5.
2.
3盾构法风险1盾构机穿越复合地层往往导致盾构掘进困难,并易引发地面沉陷、管线破裂、建(构)筑物破坏等风险.
2隧道掌子面存在上软下硬复合地层时,盾构机掘进过程中,上部软弱地层较容易被刀盘切削进入土舱,但下部坚硬岩层不易被刀盘破碎,存在施工过程中盾构机姿态难以控制、偏离设计线路的风险.
3隧道上部存在富水砂层、下部为坚硬岩层,不利于盾构参数调整,可能发生隧道顶部富水砂层涌入并淹没盾构机、泥沙倒灌隧道、地面塌陷的风险.
4在盾构上部为硬粘土、下部为承压水砂层时,由于硬粘土过硬很难顶进,而承压水砂层则因受压不足不能疏干可能发生液化流失导致盾构突沉风险;另因过硬粘土卡住密封舱搅拌棒使粘土与砂土不能拌合排出,致使盾构下部砂土液化由螺旋输送机流出,可能发生盾构底部脱空下沉风险.

5盾构开挖面存在软硬复合地层时,可能造成掘进困难、发生刀盘磨损严重、卡死、盾构偏移的风险;若下部为软弱地层,易发生盾构机头下沉、超挖并导致盾构上部地层失稳坍塌或地面沉陷的风险.
6若开挖掌子面地层复杂,若预处理措施不当或盾构切削刀具事先配备不足,容易出现盾构转速难以控制、盾构偏移轴线、刀盘开裂、刀具卡死、盾构损坏、隧道变形难以控制、前方土体反复过大扰动导致地层坍陷风险.

7盾构下穿地表水体,当盾构处于饱水复合地层中,发生涌水突沉引起上方地表水体沉陷,产生涌水裂隙,可能发生大量地表水由盾尾或开挖的缺陷处涌入而淹没隧道的风险.
5.
2.
4勘察措施1对复合地层及其富水情况,应采用调绘、钻探、原位测试、物探、挖探、水位观测、水文试验等相结合的综合手段进行探查.
2当不均匀程度为一级时,勘察单位应按复杂场地考虑钻孔布置或在详细勘察阶段根据钻探情况加密钻孔.
3勘察单位应探明复合地层的详细地质条件,包括下列内容:1)对隧道拱顶存在填土、砂土、粉土、淤泥等软土等不良地层的分布特点、黏粒含量、力学性质和富水情况进行重点探测.
2)查明隧道开挖影响范围内残积土层、岩石产状、风化带、破碎带的分布情况和岩石岩石抗压强度等力学特性和富水特性.
3)重点查明开挖区域地下水类型和补给条件、地层渗透特性、隧道涌水量等.
4)查明地表水体或水囊的分布特点、与地下水的水力联系情况等.
4针对复合地层隧道施工区域应加密勘探点,探明地层、水文特性以及特殊地质现象分界线.
5针对复合地层隧道施工区域应加密进行现场原位测试、室内试验,以进一步查明特殊地质现象的特殊物理力学特性及水文特性.
6对复杂水文地质条件,应进行水文专项勘察,包括水位长期测量、进行水文试验获取水文参数等.
7勘察单位应对复合地层的岩土施工工程分级、围岩等级、工程力学性质、稳定性进行综合评价,并对设计和施工提出岩土工程风险分析与提示,包括下列内容:1)穿越复合地层,由于地层突变可能导致掌子面失稳、隧道塌陷、地面下沉(甚至塌陷)的风险分析与提示;2)地下(表)水对隧道工程的风险分析与提示.
8对复合地层,应结合设计、施工进程进行动态勘察,并将施工过程中揭示的地质情况及时反馈设计单位,以便及时调整隧道支护和施工参数.
5.
2.
5设计措施1设计单位在开展工程设计时,应了解复合地层分布不均及突变的特点,以及地下水对复合地层容易诱发坍塌的风险,必要时可要求补充加密勘察.
2当不均匀程度为一级时,设计单位应进行专项设计,并进行专家评审.
3为确保矿山法施工隧道开挖面的稳定,防止拱顶软弱地层坍塌,可设计隧道半断面深孔注浆法对上部软弱地层进行加固.
4盾构施工有必要时可对上部软弱土层进行加固改良设计,减少软硬差异.
5复合地层可能导致盾构带压开仓,针对盾构带压开仓应进行专项设计,提前采取措施加固地层.
6隧道穿越断裂破碎带时,矿山法施工应加强隧道支护、止水设计,盾构法施工应及时调整掘进参数.
7对复合地层,应进行动态设计,根据施工过程中动态勘察揭示的地质情况及时调整设计方案.
8隧道穿越软硬复合地层、断裂破碎带等复合地层,设计应加强结构设计,防止不均沉降和变形对结构和运营产生不利影响.
5.
2.
6施工措施1施工单位在进行地质条件核查时,应对复合地层情况进行重点核查,施工前应进行超前地质预报,对复合地层及地下水提前采取应对措施.
2当不均匀程度为一级时,施工单位应制定专项施工方案,并进行专家评审.
3矿山法开挖时现场应准备必要的应急物资和设备,在开挖面出现失稳或渗漏征兆时,应及时对开挖面进行挂网喷射混凝土封闭,并采取补充加固等措施.
4盾构施工时遵循"低转速、小贯入度、小推力、低扭矩"原则,控制土压、出土量、注浆量、注浆压力等关键参数,减少对地层的扰动.
必要时对隧道上部软弱土层进行加固改良,减少软硬差异,盾构机进出洞部分的围岩提前加固,防止盾构机偏离轴线;对于盾构机无法破除的硬岩,应采取辅助措施处理,如预先采用冲孔破除或爆破处理等.

5盾构机在复合地层进行开舱作业,易引发开挖面土体失稳坍塌.
应采取下列措施:1)具备施工条件下应采取地层加固措施.
2)在开舱前对地层加固效果进行检测,开挖面稳定性和气密性必须满足人员进舱作业的要求.
3)开舱作业期间在刀盘开口部位应设置挡板进行封闭.
4)可参考泥水盾构制造泥膜的方式,采用浓稠膨润土浆或砂浆进行填舱置换.
当采用砂浆时应注意防止盾体被包裹和刀盘、螺旋输送机被固结.
6盾构施工时严格控制刀具的贯入度、扭矩、转速,降低刀具与硬岩之间的冲击力,减少刀具在碰撞产生的崩裂、脱落、变形等不正常损坏.
7盾构机穿越复合地层时换刀风险较大,应采取下列措施:1)施工前制定刀具更换计划,尽量在进入特殊地质现象前进行刀具更换;2)提前选取合理的刀具检查与更换位置,及时进行刀具更换,必要时应采取预加固处理措施;3)刀具更换前对盾构机设备进行检查和维修.
8对易结泥饼地层,可加注泡沫或聚合物或膨润土等,改善土体的和易性和塑性.
9盾构机在承压水砂层中掘进时,应及时调整盾构土仓正面压力设定,并辅以必要的砂土改良措施,以保证盾尾密封.
10对复合地层,应进行动态施工,根据超前预报或动态勘察揭示的地层水文条件及时调整施工参数,必要时可调整施工工艺和设备.
5.
3基岩凸起5.
3.
1特性与评价1受区域地质构造和差异风化作用影响,基岩全、强风化带厚度差异及中-微风化带埋藏深度差异均较大,中-微风化带埋藏深度显著浅于周围的地质现象即为基岩凸起.
图5.
3.
1基岩凸起2基岩凸起内全、强风化带厚度较小,岩石强度显著高于周围地层.
3基岩凸起在花岗岩分布地区比较常见,常与孤石伴生.
4隧道位于基岩凸起与软地层过渡带,因地层力学性质差异较大、不均匀性突出,隧道工程结构易发生过大不均匀沉降、不均匀变形、开裂等风险.
5.
3.
2矿山法风险1基岩凸起顶部位于隧道结构内、基岩凸起土石分界面由于土壤空隙中移动的水分受到孔隙度极低的中-微风化岩体阻挡,常在岩体表面汇集成水流,水量丰富.
若围岩中地下水控制不利,可能发生隧道渗漏、涌水、涌砂的风险.

2由基岩凸起向第四纪松散地层掘进的过渡带,若超前支护措施未及时调整,可能发生隧道围岩变形过大、支护结构失效、隧道坍塌的风险.
3由第四纪松散地层向基岩凸起掘进的过渡带,若岩面水未进行有效控制,岩面形成软弱滑动面,可能发生开挖面上部土体向开挖反方向滑塌的风险.
4采用爆破法洞内破除基岩凸起时,隧洞上部相对松散软弱土层受扰动极易产生初支破坏、拱顶坍塌、地下水倒灌隧道的风险.
5.
3.
3盾构法风险1盾构机若由相对软弱地层向基岩凸起掘进时,可能造成掘进困难、发生刀盘磨损严重、刀盘刀具卡死、损坏、斜刀、摔刀、刀具偏磨、盾构机偏移甚至盾构机瘫痪无法正常推进的风险.
2盾构机由软地层向基岩凸起推进时,滚刀很难产生足够的反力将基岩凸起破碎.
若不破碎,盾构机掘进时,基岩凸起会在刀盘前方随着盾构机掘进方向移动,对地层造成很大的扰动,造成隧道坍塌、地面沉降塌陷的风险.

3盾构机由基岩凸起向软地层掘进时,硬质岩面往下倾斜,原先的硬岩刀由于自身刀具重,起动扭矩大,在软地层中掘进时因起动扭矩不足可能造成刀具偏磨,还易发生盾构机头下沉、超挖并导致盾构上部地层失稳坍塌或地面沉陷的风险.

4采用钻孔爆破或冲孔碎岩方式处理基岩凸起时,可能发生开挖面崩塌风险,或冲孔碎岩不彻底,发生隧道顶部地面过大沉降的风险.
5若硬质基岩凸起坡度起伏较大,可能发生盾构机偏移或被卡住、蛇行推进,若注浆不及时,可能产生地面沉降甚至塌陷、隧道管片破损以及盾构机损坏等风险.
6隧道上部存在富水砂层,若盾构掘进导致围岩变形失稳,可能发生隧道顶部富水砂层涌入隧道、淹没盾构机、地面塌陷的风险.
5.
3.
4勘察措施1应采用钻探、原位测试、物探等相结合的综合手段进行探查.
2针对基岩凸起区域、尤其是软层与基岩凸起过渡且对工程影响较大的区段,应加密勘探点,探明基岩凸起岩面起伏状况及突起内风化带的界线.
3对位于隧道结构范围内的基岩凸起部分,应加密进行现场原位测试、加密取样进行单轴抗压强度试验,以准确查明基岩强度并划分风化强度差异带.
4通过钻探、物探手段查明基岩凸起内破碎带的发育和分布情况,查明破碎带的宽度、深度和富水情况.
5应查明基岩凸起上覆填土、砂土、粉土、淤泥等不良地层的分布特点、力学性质.
6应采取水位量测、水文试验等手段查明基岩凸起内及上覆地层的含水情况、富水程度、渗透系数等水文参数.
7勘察成品中应对基岩凸起的分布范围、强度指标、围岩等级及稳定性、富水状况进行综合评价,并对设计和施工提出岩土工程风险分析与提示.
8为更准确掌握基岩凸起的分布情况,为基岩突出处理方案提供依据,应进行动态勘察,必要时可进行补充勘察或专项勘察.
5.
3.
5设计措施1设计单位在开展工程设计时,应了解基岩凸起的空间分布特点、风化带划分和强度特征,必要时可要求补充加密勘察.
2设计应根据基岩凸起上覆土层及其富水情况、基岩凸起的本身特性,对不同工法在基岩凸起中施工可能产生的风险和适用性进行专项分析,对基岩面为富水砂层的情况设计措施应针对性加强.
3矿山法施工时应对基岩凸起过渡带的围岩加固或地下(表)水控制措施进行专项设计,对基岩凸起岩面富集地下水应予以考虑.
4若基岩凸起顶部位于隧道洞身范围,开挖面分布有其他相对软弱地层,为防止拱顶软弱地层坍塌,矿山法施工可设计隧道半断面深孔注浆法对上部软弱地层进行加固.
5对采用洞内爆破、地面钻孔爆破、人工挖孔桩破碎、冲击破碎等方法处理基岩凸起应进行专项设计.
6对基岩凸起上覆富水砂层、隧道围岩性质较差、隧道顶距富水砂层较近(小于2倍洞径)时,不建议采用爆破法破除基岩凸起.
7盾构穿越区段有基岩凸起分布时,应根据基岩强度、富水情况等条件针对性设计、选择适宜的盾构机型、刀盘和盾构掘进参数.
8若采用地面注浆加固基岩凸起两端及上覆地层,以减少软硬差异利于盾构推进时,应对注浆范围、注浆工艺及参数等进行专项设计.
9对盾构带压开仓进行硬质岩石处理应进行专项设计,提前采取措施加固地层.
10隧道穿越基岩凸起内破碎带时,矿山法施工应加强隧道支护、止水设计,盾构法施工应及时调整掘进参数.
11对基岩凸起与第四纪地层、全、强风化岩接触部位,应对结构的抗变形能力、地基不均匀沉降和稳定性进行专项分析和设计.
12对基岩凸起分布区段,应进行动态设计,根据施工过程中动态勘察揭示的地质情况及时调整设计方案.
5.
3.
6施工措施1施工单位在进行地质条件核查时,应对基岩凸起部位进行重点核查.
在基岩凸起的地下线段施工前应进行超前地质预报,并对基岩风化程度和强度突变及地下水提前采取应对措施.
2矿山法施工,应采用小导管注浆、管棚、止水帷幕和降水等措施进行地下水控制.
3矿山法施工时,应对影响隧道稳定性的基岩凸起上覆不良地层尤其是富水砂层提前进行加固,必要时可采用物探、钻探取样等方法对加固效果进行检测.
4现场应准备必要的应急物资和设备,在开挖面出现失稳或渗漏征兆时,应及时采取补充加固等措施.
5盾构施工时严格控制刀具的贯入度、扭矩、转速,降低刀具与硬岩之间的冲击力,减少刀具在碰撞产生的崩裂、脱落、变形等不正常损坏.
6对RQD值小于25%的基岩凸起或其周围能够较好使其在盾构机刀盘转动时不随之发生转动的基岩凸起,可采取盾构机直接破碎通过.
7对RQD值大于25%的基岩凸起,不能通过盾构机直接破除的,可预先采取如下措施:当基岩凸起较小时,对其周边风化土层进行袖阀管地面或洞内预加固,以提供盾构机破岩和人工破岩的条件.
洞内静态爆破或火药爆破,地面钻孔爆破或冲孔破除基岩凸起.
人工破除基岩凸起,破除时可采用岩石分裂机等设备.
很大的基岩凸起采用地面挖竖井的方法进行破除.
8检测通过钻孔取芯出来的岩石,对岩石进行研磨性分析,预判盾构机刀具磨损情况,预测盾构机一次掘进可达长度,并根据盾构机一次掘进可达长度设置进仓点并对进仓点区域设置加固区.
9掘进过程中注意观察盾构机掘进的异常情况以及掘进参数的异常变化(例如速度突然变慢、推力、扭矩突然增大、刀盘振动、眉构机有异响声等),判断是否碰到基岩凸起,掘进过程中随时监测刀具和刀盘的受力状态,确保其不超载并观测刀盘是否受力不均,以防刀盘产生变形.

10在基岩凸起地层中施工,盾构机刀具(包括刀盘)磨损和破损严重,对刀具和刀盘应勤检查、勤更换.
在出基岩凸起时,应及时更换刀具.
11对长度较大、硬度较高的基岩凸起,可采用矿山法开挖基岩凸起硬岩,盾构空推方式进行隧道施工.
5.
4风化深槽5.
4.
1特性与评价1基岩地区岩石在风化作用下产生的不均匀风化现象,在局部受构造水流等多种作用的影响形成沟槽状风化条带,称为风化深槽.
图5.
4.
1风化深槽典型地质剖面2风化深槽内与深槽两侧地层变化较大,深槽内地层相对软弱,赋水性较强.
3风化深槽对工程结构可能产生以下不利影响:1)隧道位于岩体风化特征差异悬殊处、尤其是隧道走向地层力学性质差异较大、不均匀性突出时,隧道易发生过大不均匀沉降、结构不均匀变形、开裂等风险.
2)隧道若位于高承压性地下水、复杂岩溶水、断裂构造水中时,主体结构可能存在发生破坏渗漏的风险.
5.
4.
2矿山法风险1风化深槽段围岩破碎,岩体强度低,自稳能力差,若位于地下水位中,水压大,在极端地质条件下存在发生渗透破坏的可能,施工难度及风险极大.
2矿山法施工,若由风化程度高的相对软地层向风化程度低的相对硬地层开挖时,存在开挖困难的风险.
3若隧道上方存在地表水体,隧道施工导致围岩变形过大,可能发生地表水体渗漏、倒灌隧道的风险.
5.
4.
3盾构法风险1盾构机穿越风化深槽往往导致盾构机掘进困难,并易引发地面沉陷、管线破裂、建(构)筑物破坏等风险.
2隧道掌子面及隧道顶部围岩存在岩体风化特征差异较大时,盾构机掘进过程中,风化程度高的相对软地层较容易被刀盘切削进入土舱,但风化程度低的相对硬地层极其不易被刀盘破碎,存在施工过程中盾构机姿态难以控制、偏离设计线路的风险.

3隧道上部存在富水砂层,若盾构机掘进参数调整不利,可能发生隧道顶部富水砂层涌入并淹没盾构机、泥沙倒灌隧道、地面塌陷的风险.
4盾构机下穿地表水体,当盾构机推进挤压导致前方土体隆起过多,或盾构机处于饱和含水砂层中,发生涌水突沉引起上方地表水体沉陷,产生涌水裂隙,可能发生大量地表水由盾尾或开挖的缺陷处涌入而淹没隧道的风险.

5若盾构机掘进方向风化深槽的岩性及其强度变化大,预处理措施不当或盾构机切削刀具事先配备不足,存在由于盾构推进受阻、姿态频动而致前方土体反复、过大扰动导致地层坍陷风险;遇风化程度低的岩石,盾构机推力猛增或刀盘转速较快可导致刀盘刀具卡死、损坏甚至盾构机瘫痪而无法正常推进风险.
此种情况不建议采用盾构法施工.

5.
4.
4勘察措施1对风化深槽及其富水情况,应采用调绘、钻探、原位测试、物探、挖探、水位观测、水文试验等相结合的综合手段进行探查.
2勘察单位应查明风化深槽结构的地质条件,包括下列内容:1)查明隧道开挖影响范围内残积土层、岩石产状、风化带、破碎带的分布情况和岩石岩石抗压强度等力学特性和富水特性.
2)重点查明开挖区域地下水类型和补给条件、地层渗透特性、隧道涌水量等.
3)查明地表水体或水囊的分布特点、与地下水的水利联系情况等.
3针对风化深槽隧道施工区域应加密勘探点,探明地层、水文特性以及风化深槽的风化分界线.
4针对风化深槽隧道施工区域应加密进行现场原位测试、室内试验,以进一步查明其特殊物理力学特性及水文特性.
5对复杂水文地质条件,应进行水文专项勘察,包括水位长期测量、进行水文试验获取水文参数等.
6勘察单位应对风化深槽的围岩等级、工程力学性质、稳定性进行综合评价,并对设计和施工提出岩土工程风险分析与提示,包括下列内容:1)穿越风化深槽,由于岩性及其强度变化大,可能导致掌子面失稳、隧道塌陷、地面下沉(甚至塌陷)的风险分析与提示.
2)地下(表)水对隧道工程的风险分析与提示.
7对岩性及其强度变化大,应结合设计、施工进程进行动态勘察,并将施工过程中揭示的地质情况及时反馈设计单位,以便及时调整隧道支护和施工参数.
5.
4.
5设计措施1设计单位在开展工程设计时,应充分了解风化深槽的岩性、工程特点及风险,必要时可要求补充加密勘察.
2矿山法施工时应对围岩加固或地下(表)水控制措施进行专项设计.
3矿山法施工应加强隧道支护、止水设计,必要时采用管棚支护.
盾构法施工应及时调整掘进参数.
4盾构施工有必要时需进行加固改良,减少软硬差异.
5对复杂地层结构,应进行动态设计,根据施工过程中动态勘察揭示的地质情况及时调整设计方案.
6隧道穿越软硬复合地层、断裂破碎带等复合地层,设计应加强结构设计,防止不均沉降和变形对结构和运营产生不利影响.
5.
4.
6施工措施1施工单位在进行地质条件核查时,应对风化深槽情况进行重点核查.
对开挖面前方地层进行探测预报,判明地层和含水情况,为超前支护和止水提供依据,及时修改或加强超前支护和支护参数,必要时采用管棚支护.
施工开挖接近设计探明的富水带时,应分析和观察开挖工作面岩性变化,遇有探孔突水、突泥、渗水增大和整体性变差等现象,及时调整施工方法.

2对地表沉降、拱顶下沉、围岩收敛进行量测,及时对数据进行整理分析,及时反馈于设计和施工,及时优化设计参数和施工方法.
3根据不同地质情况和开挖方式,采用超前小导管预注浆加固地层的超前支护措施,注浆选材视不同岩层和地下水情况,通过注浆加固周边围岩,提高其自承能力,减少围岩松弛变形.
在全断面帷幕注浆后,进行超前大管棚支护是必要的,超前大管棚与注浆加固圈共同作用,能够加固围岩并截堵地下水.

4盾构施工时遵循"低转速、小贯入度、小推力、低扭矩"原则,控制土压、出土量、注浆量、注浆压力等关键参数,减少对地层的扰动.
必要时对隧道上部软弱土层进行加固改良,减少软硬差异,盾构进出洞部分的围岩提前加固,防止盾构机偏离轴线;对于盾构机无法破除的硬岩,应采取辅助措施处理,如采用冲孔破除或爆破处理等.

5.
5隐伏冲沟5.
5.
1特性与评价1冲沟是由间断流水在地表冲刷形成的沟槽.
隐伏冲沟是被第四纪土层覆盖的冲沟.
2隐伏冲沟由于埋藏于土层之下不易探明,冲沟内与冲沟两侧地层变化较大,冲沟内一般赋水性较强.
5.
5.
2矿山法风险1由于山体存在偏压存在、洞内爆破扰动过大等原因,可能导致塌方、初衬开裂、大变形等风险.
2由于洞内防排水措施欠佳、地表地下水影响等原因,可能导致渗漏水、护拱沉陷、地表开裂等风险.
3由于初期支护不及时、护拱强度、刚度和基础承载力不足等原因,可能存在边坡失稳、偏移等的风险.
5.
5.
3盾构法风险1跨越隐伏冲沟地层掘进困难,易引发地表沉陷、大变形、坍塌、空腔等风险.
2若停止掘进有卡机下沉和陷困风险.
3隧道上部若存在富水砂层或补给补给源充足的地下水,极易发生突水、泥砂倒灌风险.
5.
5.
4勘察措施1对隐伏冲沟地层及其富水情况,应采用调绘、钻探、原位测试、物探(主要是高密度电法)、水位观测等相结合的综合手段进行探查.
2勘察单位应探明隐伏隐伏冲沟结构的地质条件,包括下列内容:1)查明隧道开挖影响范围内残积土层、岩石产状、风化带、破碎带的分布情况和岩石岩石抗压强度等力学特性和富水特性.
2)重点查明开挖区域地下水类型和补给条件、地层渗透特性、隧道涌水量等.
3针对隐伏隐伏冲沟隧道施工区域应加密勘探点:利用已有钻探与物探(主要为高密度电法)资料,进行综合分析,优化隐伏隐伏冲沟区钻孔布置,进行现场原位测试、室内试验,进一步查明隐伏冲沟区域地质情况.

4钻进过程中不得产生跳动和位移,并根据进尺快慢及钻进压力来判断基岩的软硬程度.
5稳定水位观测:应进行终孔稳定水位观测,终孔稳定水位观测前应将孔内残余循环液提捞干净.
6必要情况下,可采用红外摄像头直接观察隐伏冲沟地质情况.
7对大挖大填时可能诱发工程性的滑坡地质灾害,应重点进行边坡的防护,必要时进行专门的边坡勘察.
8勘察单位应对隐伏冲沟的围岩等级、工程力学性质、稳定性进行综合评价,并对设计和施工提出岩土工程风险分析与提示.
5.
5.
5设计措施1设计单位应充分了解隐伏冲沟地层的特点及其风险,必要时可要求加密勘察.
2对隐伏冲沟地层结构,应进行动态设计,根据施工过程中动态勘察揭示的地质情况及时调整设计方案.
3设计应加强结构设计,防止不均沉降和变形对结构和运营产生不利影响.
5.
5.
6施工措施1施工单位在进行地质条件核查时,应对隐伏冲沟情况进行重点核查.
2开挖后围岩塑性发展范围较大,施工中应加强超前支护施工质量,控制好自进式管棚外插角和搭接长度,并注浆加固围岩(固结灌浆),密实堵水,提高顶部围岩承载力,有效发挥预支护作用.
3当出现洞内变形异常、地表沉降急剧增大或严重开裂时,应停止洞内施工,进行地表注浆和洞内注浆加固岩体,变形稳定后再进行施工.
4护拱顶部回填土应均匀密实,做好填土表面排水沟,对于洞内渗漏水严重区域应局部径向注浆止水和增加二衬环向盲管排水.
5对于隐伏冲沟内地表水采取引流或堵截措施,防止流水冲刷洞体影响施工和下渗弱化岩体强度、导致洞内渗漏水等.
5.
6暗浜5.
6.
1特性与评价1暗浜是一种不良地质情况,是指某地方原来的地貌为河道,有淤泥沉积,后被土填没,但是沉积的淤泥仍在,这种情况不利于施工,尤其对基础建设存在隐性危害.
2在人类活动中,大量的河道、水塘被填埋形成暗浜.
暗浜一般有浜底淤泥和成分复杂、工程性质较差的厚层填土,在我国东南沿海城市较为多见.
3江浙一带工程施工中经常会碰到场地内纵、横暗浜分布的情况,并且暗洪的深度较大,大多达到3~4m的深度.
根据以往大量的施工经验,暗洪底部一般均存在有厚约1.
5m的淤泥,并且上部填土大多夹水回填,土层结构松散,土的物理性能很差,特别是暗浜底部的淤泥层性能更差.
表5.
6.
1暗浜土的类型4暗浜对工程结构可能产生以下不利影响:1)隧道易发生过大不均匀沉降、结构不均匀变形、开裂等风险.
2)隧道若位于高承压性地下水、复杂岩溶水、断裂构造水中时,主体结构可能存在发生破坏渗漏的风险.
5.
6.
2矿山法风险1暗浜段地层过于软弱,不宜直接采用矿山法施工,当必须采用时,应先对地层进行加固.
2当地层加固效果不佳时,易出现渗漏、过大变形或坍塌等风险.
5.
6.
3盾构法风险1如果在城市轨道交通工程勘察阶段未查明暗浜分布范围、填土厚度及其工程性质,或未对查明的暗浜采取有效的地基处理,将增大盾构进出洞施工过程的风险.
2在场地堆积荷载大、地表下土层力学性质较差的条件下,盾构机推进过程中存在地面沉陷与破裂、不均匀沉降等风险.
5.
6.
4勘察措施1应采取收集历史河流图,现场走访调查等方法,进行有针对性的探摸,尽可能减少勘察工作量.
调查工作主要了解暗浜的范围、填埋时间、回填物质来源,原河道的疏浚情况,洪底淤泥初步分布规律,并用以指导现场探摸及工作量的合理布置.

2小螺纹钻是探摸暗洪最常用的手段,可用以探摸暗洪的分布范围,并能直观看到洪底淤泥和填土的分布变化,故应有目的地布设.
3轻便静力触探及轻型动力触探能连续、直观地反映土体的强度变化与土体的不均匀性,尤其能正确区分洪底淤泥、填土及侵染土的界线.
4当场地条件受限无法实施钻探和小螺纹钻时,可采用微动探测等物探方法探测暗浜的深度及其横向结构特征.
5.
6.
5设计措施1设计单位应充分了解暗浜的分布、岩土特性、工程特点及风险.
2矿山法施工应加强隧道支护、止水设计并对加固体的检测提出具体要求.
3盾构法施工应根据现场地层条件变化及时调整掘进参数.
4根据施工过程中动态勘察揭示的地质情况及时调整设计方案.
5设计应加强结构设计,防止不均沉降和变形对结构和运营产生不利影响.
5.
6.
6施工措施1施工单位在进行地质条件核查时,应对暗浜部位的情况进行重点核查.
2当车站出入口、车辆基地等构筑物位于暗浜部位时,可采用换填法将暗浜土挖出,以强度较高的土或水泥换填.
3对暗浜采用加固措施进行加固时,应对加固体的强度、连续性等进行现场检测.
4在暗浜处进行水泥压密注浆加固时,注浆采取自下而上分层注浆方法,控制分层注浆提升速度;注浆时采用间隔跳打法施工,以防互相穿孔而影响施工质量.
5.
7岩性突变5.
7.
1特性与评价1岩性突变是指在地下隧道工程开挖断面范围内和开挖延伸方向上,地层岩性突然发生变化,这种岩性突变的特点是不经过任何过渡阶段,直接从一种地层到另一地层.
2岩性突变一般为在同一个施工流水段内,在隧道掘进方向上,掌子面岩性由硬突变软或由软变硬,或者水文地质条件突变,由无水变为有水.
3岩性突变一般由构造或者人为改造引起,随机性和不确定性非常强,对施工安全造成很大影响.
图5.
7.
1岩性突变4岩性突变对工程结构可能产生以下不利影响:1)隧道位于岩性突变地层中,因地层力学性质差异较大、不均匀性突出,隧道易发生过大不均匀沉降、结构不均匀变形、开裂等风险.
2)隧道位于岩性突变交接部位,易形成地下水通道,若防水措施不到位,造成隧道漏水.
5.
7.
2矿山法风险1矿山法施工掌子面遇到岩性突变,特别是由基岩突变成松散地层、由原状沉积土突变为松散人工填土等,超前支护措施未及时调整,可能发生隧道围岩变形过大、支护结构失效、隧道坍塌的风险.
2矿山法施工掌子面由于岩性突变,导致岩性的渗透性发生巨大变化,由原来无水状态突变为有水,或者形成地下水突涌通道,造成涌水涌砂,使得支护结构失效,造成隧道坍塌风险.
5.
7.
3盾构法风险1盾构机在岩性突变地层中掘进时,当由软岩突变成硬岩时,可能造成掘进困难、发生刀盘磨损严重、刀盘刀具卡死、损坏、斜刀、摔刀、刀具偏磨、盾构机偏移甚至盾构机瘫痪无法正常推进的风险.
2盾构机在岩性突变地层中掘进时,当由硬岩突变成软岩时,易发生盾构机头下沉、超挖并导致盾构机上部地层失稳坍塌或地面沉陷的风险.
3若盾构机掘进方向岩性及其强度变化频繁,若预处理措施不当或盾构机切削刀具事先配备不足,存在由于盾构机推进受阻、姿态频动而致前方土体反复、过大扰动导致地层坍陷风险;遇硬质透镜体,盾构机推力猛增或刀盘转速较快可导致刀盘刀具卡死、损坏甚至盾构机瘫痪而无法正常推进风险.

5.
7.
4勘察措施1对于人工填土造成的岩性突变,应充分搜集资料,调查地形和地物的变迁,了解场地是否经过人为改造,同时查明填土的来源、堆积年限和堆积方式,查明填土的分布、厚度、物质成分、颗粒级配、均匀性、密实性、压缩性和湿陷性.

2对于构造引起的岩性突变,应采用钻探、原位测试、物探等相结合的综合手段进行探查.
3通过现场水文地质试验等手段查明岩性突变含水情况、富水程度、渗透系数等水文参数.
4对于可能存在岩性突变的地层段,勘察单位应对本段的围岩等级、工程力学性质、稳定性进行综合评价,并对设计和施工提出岩土工程风险分析与提示.
5.
7.
5设计措施1设计单位在开展工程设计时,应了解岩性突变的特点、空间分布特点和强度特征,必要时可要求补充勘察.
2设计应根据岩性突变的随机特性,对不同工法在岩性突变地层中施工可能产生的风险和适用性进行专项分析.
3若岩性突变位于隧道洞身范围,开挖面分布有其他相对软弱地层,为防止拱顶软弱地层坍塌,矿山法施工可设计隧道半断面深孔注浆法对上部软弱地层进行加固.
4盾构穿越区段岩性突变地层,应根据基岩强度、富水情况等条件针对性设计、选择适宜的盾构机型、刀盘和盾构掘进参数.
5对岩性突变分布区段,应进行动态设计,根据施工过程中动态勘察揭示的地质情况及时调整设计方案.
5.
7.
6施工措施1对于存在岩性突变矿山法施工段,施工前应进行超前地质预报,对岩性突变情况进行重点核查,并对岩性变化和强度突变及地下水提前采取应对措施.
2根据岩性突变的特点,做好各种突发状况的应急预案,现场应准备必要的应急物资和设备,在开挖面出现失稳或渗漏征兆时,应及时采取补充加固等措施.
3盾构施工时严格控制刀具的贯入度、扭矩、转速,降低刀具与硬岩之间的冲击力,减少刀具在碰撞产生的崩裂、脱落、变形等不正常损坏.
4掘进过程中注意观察盾构机掘进的异常情况以及掘进参数的异常变化(如速度突然变慢、推力、扭矩突然增大、刀盘振动、眉构机有异响声等),判断是否碰到岩性突变.
5.
8岩相突变5.
8.
1特性与评价1岩相是一定沉积环境中形成的岩石或岩石组合.
岩相是随时间的发展和空间条件的改变而变化的.
沉积岩的相可分陆相、海相、海陆过渡相三种基本类型.
2岩相的变化可以从横向和纵向两方面来观察.
同一岩层在水平方向的相变反映了,同一时期不同地区的自然地理条件的差异.
在垂直岩层剖面方向上的相变则反映了同一地区但不同时间的自然地理环境的改变,而自然地理环境的重大改变则往往是地壳运动的结果.

3海相沉积的特点:以化学岩、生物化学岩和粘土岩为主,如石灰岩等.
离海岸愈远,碎屑沉积颗粒愈细.
在水平方向上岩相变化小,沉积物中含海生生物化石和矿物.
4陆相沉积的特点:沉积物多以碎屑、粘土和粘土沉积为主,岩石碎屑多具棱角,分选欠佳,在水平方向上岩相变化大,含陆生生物化石.
5岩相突变使得岩石物理力学性质发生根本变化,对施工安全造成很大影响.
图5.
8.
1岩相突变3岩相突变对工程结构可能产生以下不利影响:1)隧道位于岩相突变地层中,由于沉积环境不一样,不同岩相的腐蚀性差异较大,对工程的耐久性产生影响.
2)隧道位于岩相突变交接部位,易形成地下水通道,若防水措施不到位,可能造成隧道漏水.
5.
8.
2矿山法风险1矿山法施工掌子面遇到岩相突变,掌子面物理力学性质发生变化,如支护参数未及时调整,易导致掌子面渗水、坍塌.
2矿山法施工掌子面由于岩相突变,如地层赋水条件发生较大变化,易造成涌水涌泥,引发变形或坍塌,隧道周边地面引发沉降,影响周边建(构)筑物安全.
5.
8.
3盾构法风险1隧道掌子面及隧道顶部围岩位于岩相突变地层中,盾构机掘进过程中,上部软弱地层较容易被刀盘切削进入土舱,但下部坚硬岩层不易被刀盘破碎,易导致盾构上部地层失稳坍塌或地面沉陷的风险.
2隧道掌子面及隧道底部围岩位于岩相突变地层中,盾构机掘进过程中,若下部为软弱地层,易发生盾构机头下沉、盾构机姿态难以控制、偏离设计线路的风险.
5.
8.
4勘察措施1岩相与地壳运动的速度和幅度有关,岩相变化大时,说明地壳的升降比较频繁.
2岩相变化的勘察应采用区域地质调查和现场实测相结合,对沿线的构造历史要充分了解.
3海相沉积水平向变化小,陆相沉积垂直向变化小,勘察过程中应先确定成因,再根据成因有针对性的布置勘察工作量.
4通过构造带的位置判定,加强现场的勘探工作,确定岩相突变的位置.
5.
8.
5设计措施1设计单位在开展工程设计时,应了解岩相突变的特点、空间分布和强度特征,必要时可要求补充勘察.
2设计应根据岩相突变的随机特性,对不同工法在岩性突变地层中施工可能产生的风险和适用性进行专项分析.
3由于沉积环境不一样,不同岩相的腐蚀性差异较大,对工程的耐久性产生影响,设计应根据不同的地下环境条件,选择钢筋及混凝土型号.
5.
8.
6施工措施1施工单位在进行地质条件核查时,应对岩相突变情况进行重点核查.
2在岩相突变地段进行矿山法施工时,应控制施工进度,对现场岩土层的变化进行地质确认,并加强支护措施.
3在盾构掘进过程中,注意观察渣土变化并重点关注掘进参数及盾构机掘进的异常情况.
5.
9硬质岩脉5.
9.
1特性与评价1硬质脉岩指经常呈脉状产出的火成岩,硬质脉岩一般深度不大,规模较小,其成分常和一定的深成岩相关,以浅色矿物为主要成分的有细晶岩和伟晶岩,以暗色矿物集中呈现的为煌斑岩.
主要类型为花岗斑岩和玢岩等.
它们在空间分布上常与一定的岩浆岩体有密切关系,并产于岩体内或岩体周围的围岩中,少数也可远离岩体分布.

2硬质岩脉的岩石强度显著高于周围岩层.
3硬质岩脉在花岗岩分布地区比较常见.
图5.
9.
1硬质岩脉4硬质岩脉对工程结构可能产生以下不利影响:1)隧道位于硬质岩脉与软地层过渡带,因地层力学性质差异较大、不均匀性突出,隧道易发生过大不均匀沉降、结构不均匀变形、开裂等风险.
2)岩脉附近可能是地下水的通道.
5.
9.
2矿山法风险1矿山法施工,如遇硬质岩脉,岩土施工等级显著增高,开挖困难.
2采用爆破法洞内破除硬质岩脉时,隧道上部相对软弱地层受扰动极易产生初支破坏、拱顶坍塌、地下水倒灌风险.
3硬质岩脉形成地下水连通通道,造成涌水涌泥,引发变形或坍塌,隧道周边地面引发沉降,影响周边建(构)筑物安全.
5.
9.
3盾构法风险1盾构施工遇到硬质岩脉时,滚刀很难产生足够的反力将硬质岩脉破碎,导致盾构机卡死,掘进受阻.
2由于硬质岩脉与周围岩层力学性质差异大,且分布不稳定,盾构姿态控制困难,容易发生盾构机掘进方向偏离预定轴线情况.
5.
9.
4勘察措施1应采用物探、钻探等相结合的综合手段进行探查.
2针对硬质岩脉区域,应加密勘探点,探明基岩岩脉的走向和产状,加密取样进行单轴抗压强度试验和岩矿鉴定,以准确查明硬质岩脉的分布、强度和矿物成分.
3勘察成果中应对硬质岩脉的分布范围、强度指标、围岩等级及稳定性、富水状况进行综合评价,并对设计和施工提出岩土工程风险分析与提示.
5.
9.
5设计措施1设计单位在开展工程设计时,应了解硬质岩脉的空间分布特点和强度特征,必要时可进行补充勘察.
2设计应根据硬质岩脉的特性,当采用洞内爆破、地面钻孔爆破、人工挖孔桩破碎等方法处理硬质岩脉时,应进行专项设计.
3盾构穿越区段有硬质岩脉分布时,应根据基岩强度、富水情况等条件针对性设计、选择适宜的盾构机型、刀盘和盾构掘进参数.
4在硬质岩脉地层中掘进,当盾构施工需要带压开仓时,应进行专项设计,提前采取措施加固地层.
5在硬质岩脉分布区段,应进行动态设计,根据施工过程中揭示的地质情况及时调整设计方案.
5.
9.
6施工措施1在硬质岩脉分布地段,施工单位在进行地质条件核查时,应对硬质岩脉情况进行重点核查.
施工过程中应采用超前地质预报,分析预测掌子面前方硬质岩脉分布情况,对硬质岩脉风化程度和强度及其变化采取应对措施.

2现场应准备必要的应急物资和设备,在开挖面出现失稳或渗漏征兆时,应及时采取补充加固等措施.
3盾构施工时严格控制刀具的贯入度、扭矩、转速,降低刀具与硬岩之间的冲击力,减少刀具在碰撞产生的崩裂、脱落、变形等不正常损坏.
4掘进过程中注意实时观察盾构机掘进的异常情况以及掘进参数的异常变化.
5在硬质岩脉地层中施工,刀具(包括刀盘)磨损和破损严重,对刀具和刀盘应勤检查.
5.
10地貌突变5.
10.
1特性与评价1受内、外营力地质作用或人为作用影响,造成了地表起伏、地壳表层物质不断风化、剥蚀、搬运和堆积,从而形成了现代地面的各种差异较大的地貌形态,从一种地貌跨入另一种地貌的过渡地段称为地貌突变.

图5.
10.
1地貌突变2地貌突变主要表现于山地、平原、河谷等两个或多个地貌形态交界处,常伴有岩性突变、水文地质条件突变等.
3隧道位于地貌突变过渡带,因上履土层压力差异较大,且地质力学性质差异和不均匀性突出,隧道易发生过大不均匀沉降、结构不均匀变形、开裂等风险.
5.
10.
2矿山法风险1地貌突变处水文地质条件差异较大,受大气降水影响较为显著,交界面处可能造成地表水和地下水汇集,若地下水控制不利,可能发生隧道渗漏、涌水、涌砂的风险.
2地貌突变必然导致上覆土层压力突变,若超前支护措施未及时调整,可能发生隧道围岩变形过大、支护结构失效、隧道坍塌的风险.
3采用爆破法施工时,隧道上部地貌突变过渡带相对松散软弱土层受扰动极易产生初支破坏、拱顶坍塌、地下水倒灌的风险.
5.
10.
3盾构法风险1地貌突变过渡带,盾构若由相对软弱地层向山体等较硬地层掘进时,可能造成掘进困难、发生刀盘刀具磨损严重、卡死、损坏、偏磨、盾构机偏移甚至盾构机瘫痪无法正常推进的风险.
2盾构机由较硬地层向软地层掘进时,易发生盾构机栽头、超挖并导致盾构机上部地层失稳坍塌或地面沉陷的风险.
3地貌突变过渡带隧道上部若存在富水地层,盾构机掘进可能导致围岩变形失稳,可能发生隧道顶部水涌入隧道、淹没盾构机、地面塌陷的风险.
5.
10.
4勘察措施1应采用地质调查、构造分析、钻探、原位测试、物探等相结合的综合手段进行探查.
2针对地貌突变过渡带,应加密勘探点,探明基岩地貌突变过渡带界线、深度和富水情况.
3应分析大气降雨对地貌突变过渡带地下水的补给及影响.
4为更准确掌握地貌的分布情况,可在施工阶段进行动态勘察,必要时进行补充勘察或专项勘察.
5.
10.
5设计措施1设计单位在开展工程设计时,应了解地貌突变的空间分布特点、地层条件变化、地下水赋存状态和动态变化等,必要时可要求补充勘察.
2设计应根据地貌突变上覆土层及其富水情况,对不同工法在地貌突变中施工可能产生的风险和适用性进行专项分析.
3矿山法施工时应对地貌突变过渡带的围岩加固或地下(表)水控制措施进行专项设计.
4地貌突变过渡带内采用洞内爆破时,应进行专项设计.
5盾构穿越地貌突变过渡带时,应根据工程地质、水文地质等条件针对性设计、选择适宜的盾构机型、刀盘和盾构掘进参数.
6隧道穿越地貌突变过渡带时,矿山法施工应加强隧道支护、止水设计,盾构法施工应及时调整掘进参数.
7对地貌突变过渡带应进行动态设计,根据施工过程中动态勘察揭示的地质情况及时调整设计方案.
5.
10.
6施工措施1对于地貌突变地段的隧道施工前应进行超前地质预报,并对围岩等级进行现场确认.
2矿山法施工时,应采用小导管注浆、管棚、止水帷幕和降水等措施进行地下水控制.
3矿山法施工时,应对影响隧道稳定性的上覆不良地层尤其是富水砂层提前进行加固,必要时可采用物探等方法对加固效果进行检测.
4现场应准备必要的应急物资和设备,在开挖面出现失稳或渗漏征兆时,应及时采取补充加固等措施.
5盾构掘进过程中注意观察盾构机的异常情况以及掘进参数的异常变化(如速度突然变慢、推力、扭矩突然增大、刀盘振动、眉构机有异响声等),判断是否进入地貌突变过渡带,掘进过程中随时监测刀具和刀盘的受力状态.

第六章地下水6.
1一般规定6.
1.
1上层滞水是引起土质边坡滑塌、路基冻胀病害的重要因素,是诱发冒顶、掌子面塌方的主要原因之一.
6.
1.
2潜水的含水层岩性主要是砂土、卵砾石,由于地层透水性强、富水性好,易产生渗透变形、土体流失—潜蚀、管涌等,严重时造成体积很大的"空洞",威胁地铁结构的基坑侧壁或围岩的整体稳定;潜水可能引起锚杆或土钉与周围土体之间握裹力降低,对地铁结构施工影响较大.
在富水性较强的地层中,基坑隧道涌水量较大,可能出现地下水降排困难;在弱富水地层中可能出现疏不干效应.

6.
1.
4承压水的一个重要特征是承压性,如果受地质构造影响或钻孔穿透隔水层时,地下水就会受到水头压力而自动上升.
当地铁结构的基坑底或围岩底板进入承压水层或隔水层顶板的预留厚度不足承压水将隔水层顶板冲破,可能造成基坑隧道突涌现象,还可能导致基底隆起、地基强度降低、围岩失稳.

6.
1.
5采用施工降水措施时,应从降水效果以及降水对周边环境影响等方面分析对工程可能产生的风险.
6.
1.
6采用施工止水措施时,应从工艺、地层适应性、设备适应性、检测技术及评定标准等方面分析对工程可能产生的风险.
6.
1.
7当遇下列情况时,应开展场地水文地质专项勘察和风险评估工作:1场地内存在着对工程有影响的多层地下水时.
2工程影响范围内存在着基岩裂隙水或岩溶水,对工程影响较大时.
3场地内承压水水头压力较大,影响基坑和隧道稳定性时.
4场地内地下水位于强富水地层时.
6.
2明挖法风险6.
2.
1坑底以下有水头高于坑底的承压水含水层,且未用截水帷幕隔断其基坑内外的水力联系时,可能存在突涌风险.
6.
2.
2产生基坑突涌的风险因素包括:1隔水帷幕存在不封闭施工缺陷,未隔断承压水层.
2基底未作封底加固处理或加固质量差(坑底加固施工方法不合理、加固范围或深度不足、参数不合理).
3减压降水井设置数量、深度不足.
4承压水位观测不力.
5减压降水井损坏失效.
6减压降水井未及时开启或过程断电.
7在地下水作用下、在施工扰动作用下坑底地层软化.
6.
2.
3坑底以下为级配不连续的砂土、碎石土含水层时,可能存在管涌风险.
6.
2.
4当基坑邻近地层范围内有地下水影响时,可能存在基坑整体滑动失稳风险.
6.
2.
5当基坑邻近地层范围内有地下水影响时,可能存在基坑坑底隆起失稳风险.
6.
2.
6桩(墙)支护工程,由于地下水作用,可能因支护结构(包括桩、墙、支撑系统等)的强度、刚度或稳定性不足引起支护系统破坏而造成基坑倒塌、破坏.
6.
2.
7悬挂式隔水帷幕底端位于碎石土、砂土或粉土含水层时,可能存在流土风险.
6.
2.
8放坡开挖工程,基坑开挖范围内有地下水,未采取降水措施时,可能存在基坑坍塌风险.
6.
2.
9土钉墙支护工程,涉及含水的粉土、粉细砂、砂层等地层,未采取降水措施时,可能存在基坑塌方风险.
6.
2.
10涉及锚杆的支护工程,在高承压水情况下,存在涌水、涌砂风险.
6.
2.
11人工挖孔工程,挖孔施工区有地下水时,可能存在孔壁塌落风险.
6.
2.
12当基坑开挖深度内有粉土或粉砂、细砂含水层,且在降水后存在疏不干的问题时,可能存在流砂风险.
6.
2.
13明挖法降水可能对其影响范围内的周边环境带来过大变形或不均匀沉降的风险.
6.
2.
14桩(墙)支护工程,基坑开挖后隔水帷幕可能存在变形风险,严重时造成围护结构侵限.
同时,变形还会对周边建(构)筑物、地下管线等产生影响.
6.
2.
15桩(墙)支护工程采用隔水帷幕隔水的,隔水帷幕沿基坑周边未形成连续的闭合体,可能存在渗漏水风险,如渗漏点位于富水细颗粒地层,因渗水携带细颗粒造成开挖范围以外地层损失,引起建筑物沉降、地面塌陷等环境危害.

6.
2.
16隔水帷幕渗漏风险因素包括:1隔水帷幕缺陷(垂直度控制、机械施工水平、施工原因),如咬合桩、旋喷桩垂直度大导致咬合量不够、旋喷桩、搅拌桩等在卵石等大粒径地层中止水效果不好等.
2隔水帷幕施工工艺不合理(如在状态稍密-中密的粉土或砂土地层采用水泥土搅拌桩或SMW工法,施工质量差).
3围护桩桩位偏差.
4断桩夹泥(塌孔、施工异常未及时发现).
5连续墙槽段之间的接头选型不合理、槽壁及接头不能保持竖直,垂直度及局部偏差大;槽底泥浆和沉淀物置换和清除不够.
6.
2.
17桩(墙)支护工程,采用隔水帷幕隔水的,隔水帷幕结构的入土深度不足,存在基坑稳定性、周边环境安全风险.
6.
2.
18落底式隔水帷幕进入下卧隔水层的深度不足,存在渗透稳定性风险.
6.
3矿山法风险6.
3.
1喷锚逆筑法竖井工程,竖井开挖范围内存在地下水的,风险参考明挖法.
6.
3.
2矿山法掌子面(尤其是拱顶)遇粉细砂地层,注浆加固效果不好,存在流泥流砂、甚至坍塌风险.
6.
3.
3矿山法如遇地层水囊时,存在涌水、流泥、流砂风险.
6.
3.
4矿山法采用降水施工,对于疏不干的界面水,存在流泥流砂、桩间土体流失等现象,如长时间水土流失,极易造成周边地层过度沉降,从而引发周边地下管线、建构筑物的变形破坏.
6.
3.
5矿山法采用降水施工,对于粉土、黏性土、淤泥质土层,疏干困难,存在失稳、坍塌风险.
6.
3.
6矿山法采用降水施工,对于卵砾石富水地层,地下水抽降困难,存在地下水水位无法降至设计深度以下、从而引发涌入风险.
6.
3.
7矿山法降水可能对其影响范围内的周边环境带来过大变形和不均匀沉降的风险.
6.
3.
8采用洞桩法进行钻孔咬合桩止水,受施工空间(需要在导洞内施作)、设备(需要在受限狭小空间内的小型设备)、工艺(可能只能采用硬咬合)等因素限制,施工质量难以保障,主要风险因素如下:1设备及工艺:采用洞内泵吸式反循环钻机、硬咬合,存在垂直度偏差大导致隔水帷幕渗漏风险.
2材料:当素桩强度与周围地层强度相差较大,咬合施工时钻头易向强度低的土层偏斜,存在钢筋桩咬合时垂直度偏差大导致隔水帷幕渗漏风险.
3施工过程中的检测手段:采用的超声波垂直度检测仪精度较差,存在垂直度偏差大导致隔水帷幕渗漏风险.
4施工效果验证手段:缺乏可靠的开挖前止水效果验证手段,开挖前无法进行效果验证质量隐患多风险.
6.
3.
9采用洞桩法进行超高压旋喷桩侧壁止水,受施工空间(需要在导洞内施作)、设备(需要在受限狭小空间内的小型设备)等因素限制,施工质量不如明挖法施作易于保证.
超高压旋喷桩封底止水,施工范围大,地层适应性难以保证,主要风险因素如下:1地层适应性:对卵石地层的适应性差,存在无法形成连续桩体、渗漏严重风险.
2质量检测手段:缺乏可靠的质量检测手段,目前采用的检测方法(声波透射法、广波法、三维电视成像法)均达不到检测效果,只能靠开挖验证,存在开挖前无法进行效果验证、开挖后质量隐患多风险.
6.
3.
10采用深孔注浆进行地下工程止水,存在渗漏水风险,主要风险因素如下:1地层适应性:粉细砂地层注浆效果不易保证,存在渗漏、坍塌风险.
2适用范围:适用于局部小规模止水,大规模止水存在失效风险.
3质量检测手段:缺乏可靠的质量检测手段,只能靠开挖验证,存在开挖前无法进行效果验证、开挖后质量隐患多风险.
6.
4盾构法风险6.
4.
1盾构竖井开挖风险分析参照明挖法风险执行,盾构横通道开挖风险分析参照矿山法风险执行.
6.
4.
2盾构掘进过程中,遇到富水地层,加之施工原因,螺旋输送机等部位可能存在喷涌风险.
6.
4.
3螺旋输送机喷涌风险因素包括:1盾构施工时地质条件、水文情况、掘进参数是喷涌发生的决定因素,在砂卵石等富水地层地下水的通路没有阻断、泡沫、膨润土等添加剂使用不当,渣土改良不理想,未能有效改变渣土渗透性,在水流大或者水力梯度大的情况下,极易发生喷涌.

2在中风化或者微风化岩层中,若裂隙水发育,后方水路又未封闭,开挖仓内渣土由于流水的影响难以改良时,也经常发生喷涌现象.
3高压力的水体穿越开挖仓和螺旋输送机后其压力水头没有递减到位,渗流夹带土颗粒在输送到螺旋输送机排渣门出口的一瞬间,由于下方式敞开的皮带输送机受料端处于无压状态,渗流水便在突然压力降低的情况下带动正常输送的渣土喷涌而出.

6.
4.
4盾构管片拼装过程中,已拼成管片存在渗漏的风险.
6.
4.
5高地下水位时,盾尾注浆参数控制不当,存在盾尾击穿、涌水、涌砂等风险.
6.
4.
6盾尾注浆时的主要风险因素有:1盾尾油脂注入不及时、注入量不足,导致漏水.
2盾尾注浆压力过大,导致盾尾击穿,产生涌水、涌砂.
3二次注浆压力过大,导致管片被压破裂,产生错台和涌水、涌砂.
6.
4.
7盾构始发、到达时存在涌水、涌砂、隧道破坏、地面沉降、坍塌风险.
6.
4.
8盾构始发、到达时涌水、涌砂、隧道破坏、地面沉降、坍塌风险因素包括:1盾构始发、到达打开洞门时,由于土体自立性较差,导致开挖面土体失稳现象.
2正面土体加固范围或加固方法选择不合理.
3处于粉土层或砂层等具有承压水性的地层时,未进行承压水处理.
6.
4.
9富水地层联络通道施工止水难度大,风险高.
联络通道或泵房底板下存在承压水且隔水层厚度不足时,可能存在突涌风险.
6.
5冻结法风险6.
5.
1当地下水流速大于5m/d、未采取辅助降速措施时,存在冻结止水失效风险.
6.
5.
2隧道内钻孔施工时,开孔易引起涌水、涌砂风险.
6.
5.
3冻结孔施工过程中孔口管脱落、冻结管断裂等发生孔口水砂涌出风险.
6.
5.
4冻结孔施工偏斜太大,存在冻结壁不交圈,引发渗漏水风险.
6.
5.
5冻结和开挖过程中发生冻结管断裂和盐水漏失风险,影响冻结效果.
6.
5.
6发生严重机电事故或停电引起长时间停冻风险.
6.
5.
7冻结管归集后憋气或渗漏水,导致该分组盐水不循环,存在冻结盲区风险.
6.
5.
8开挖过程因冻结壁不交圈、解冻或破坏引起出水冒泥,初支支护严重变形或破坏风险.
6.
5.
9开挖过程因冻结壁冻结厚度不足,冻结壁变形量大,存在失稳风险.
6.
5.
10开挖施工挖漏冻结管,导致冻结管断裂或盐水漏失,存在局部冻结止水失效风险.
6.
5.
11地层水土流失、冻胀、融沉和开挖引起周边隧道管片、地下管线和地面道路、设备及建(构)筑物严重变形甚至破坏风险.
6.
6工程结构风险6.
6.
1地下水可能造成地下工程结构上浮或受浮力破坏的风险.
6.
6.
2地下水位上升可能造成地下工程结构受力增加.
6.
6.
3地下水可能造成地下工程结构渗漏.
6.
6.
4地下水可能造成地下工程结构腐蚀.
6.
6.
5地下水位变化可能造成地下工程结构不均匀沉降,从而引起结构破坏.
6.
7勘察措施6.
7.
1地下工程应分层观测地下水位,宜对每个车站、区间工点建立长期水位监测点.
6.
7.
2地下水丰富时,应开展水文地质专项勘察工作,查明地层及地下水赋存条件.
6.
7.
3当场地周围存在地表水时,应分析地表水和地下水的关系.
6.
7.
4勘察报告中应对地下水的工程风险进行系统性分析,并提出处理措施建议.
6.
7.
5水文地质勘察应分析评价建设场地内地下水动态,地表水体与地下水之间、地下水控制影响深度内各含水层的性质及含水层之间的水力联系特征.
6.
7.
6水文地质勘察应分析评价相邻工程地下水控制对拟建工程的影响.
6.
7.
7水文地质勘察应调查受拟建工程地下水控制影响范围内建(构)筑物及设施的性质和状况,查明受地下水控制影响需要采取保护措施的环境对象.
6.
7.
8水文地质勘察现场勘察工作结束后,应对不再利用的试验孔进行封孔处理.
6.
8设计措施6.
8.
1设计文件应对地下结构的抗浮、抗渗、抗洪等进行分析.
6.
8.
2当地下水风险高时,应开展地下水控制的专项设计.
6.
8.
3地下水控制设计应充分考虑环境保护和工程安全的双重要求,可采用"降、截、排、灌、冻"等方法.
6.
8.
4根据勘察成果,分析地下水影响,采用适宜的降水与回灌方案,避免对周边环境影响.
采用降水方法控制地下水时,应对降水引起的地表和周边环境的沉降进行计算.
6.
8.
5地下水控制设计图纸应明确地下水水位的监测要求.
6.
8.
6设计应根据水文地质情况及地区经验,采用适宜的围护形式及接缝止水措施,避免围护渗漏.
6.
8.
7当基坑底下存在承压水时,应进行坑底抗突涌稳定性验算.
当不满足抗突涌稳定性要求时,可采取在承压水含水层内设置减压井或增加隔水帷幕深度等方法.
6.
8.
8坑底以下存在管涌风险时,应进行土的管涌可能性判别.
6.
8.
9基坑设计时,考虑地下水作用,进行基坑整体滑动稳定性验算、坑底隆起稳定性验算.
6.
8.
10悬挂式隔水帷幕底端位于碎石土、砂土或粉土含水层时,对均质含水层,应进行地下水渗流的流土稳定性验算.
对渗透系数不同的非均质含水层,宜采用数值方法进行渗流稳定性分析.
6.
8.
11对地下结构上浮和受浮力破坏的风险,设计阶段要综合考虑和采取以下措施:1勘察单位应搜集当地水文历史资料,根据多年统计经验推算出需要考虑的抗浮水位高度,并考虑将来使用期水位的变化综合确定设计抗浮水位,并在勘察报告中明确.
2当无历史数据时,设计时应估计地下水位高度,可按最不利情况取值.
3如场地标高在施工期间发生大面积改变,设计需重新核实设防水位.
4设计应考虑上部建筑高低悬殊引起的地下室结构局部抗浮的受力差异.
5设计图纸应对施工过程提出对阶段性抗浮的施工要求,包括施工程序和施工措施的时间要求.
6.
8.
12地下水降水设计应注意降水引起的细颗粒流失问题,通过反滤层粒径级配的设计、井管外包滤网的设计、合理的抽降深度及时间控制等避免该类风险的出现.
6.
8.
13矿山法降水设计,遇到抽降困难的卵砾石富水地层时,考虑到过水断面的限制,必要时通过计算,增加降水井数量,在拟开挖范围外布置两圈或两圈以上的降水井,有效增大降水井总体抽排能力.

6.
8.
14采用止水方案时,采取适宜的隔水帷幕形式,充分考虑帷幕体与围护结构的咬合偏差,采取合理的帷幕组合形式,确保止水效果.
充分考虑防渗漏措施,并明确渗漏检测要求.
6.
8.
15隔水帷幕应沿基坑周边形成连续的闭合体.
同一基坑内有几个不同开挖深度或有几种支护结构时,应保持基坑底部隔水帷幕轮廓线的连续.
6.
8.
16隔水帷幕工程设计方案应提出试验、检测、监测要求.
6.
8.
17隔水帷幕的厚度应满足材料的允许渗透坡降的要求,并应满足支护结构的强度和变形要求.
6.
8.
18隔水帷幕结构的最小入土深度应大于由基坑渗流计算得到的入土深度,并应满足基坑稳定性、支护结构的经济性和周边环境安全性要求.
6.
8.
19落底式隔水帷幕进入下卧层的深度应满足规范渗透稳定性要求,且不宜小于1.
5m.
6.
8.
20桩式帷幕设计中应注意桩长影响,根据设备能力和地层情况,推算下端咬合量,满足规范最低要求,同时制定应急预案.
6.
8.
21地下连续墙槽段之间的接头宜根据各地情况灵活选用接头形式.
无特殊要求的,可采用锁口管柔性接头,对地下连续墙槽段间防水或连接刚度有特殊要求时,也可采用防水接头或刚性接头,必要时可在接口位置设置旋喷桩进行加强,同时制定应急预案.

6.
8.
22注浆隔水帷幕仅适用于小规模、小范围的止水施工,在粉细砂地层很难达到止水效果,同时细化制定预案.
6.
8.
23冻结法冻结壁应按受压结构、封闭形式设计.
6.
8.
24冻结法冻结壁结构形式选择应有利于控制土层冻胀与融沉对周围环境的影响.
6.
8.
25冻结法设计需注重薄弱点部位的细化设计,完善薄弱点部位的检测要求,同时制定应急预案.
6.
8.
26富水地层盾构的始发与接收,具备降水条件的,推荐采用降水+端头加固.
对于盾构始发处于软弱地层的地段,设计时应进行计算分析,确保加固长度满足要求,对于处于具有承压性的地段时,设计应进行降承压水处理,使承压水水头控制在安全范围内,同时做好防渗、防突涌措施.
不具备降水条件的,推荐采用钢套筒始发和接收.

6.
8.
27富水地层联络通道开挖,必要时,对联络通道部位的工程地质、水文地质条件进行施工核查;联络通道拱腰以上部位入水的,推荐采用降水或冻结法施工;联络通道或泵房底板下存在承压水且隔水层厚度不足时,推荐采用减压降水或冻结法施工.

6.
9施工措施6.
9.
1施工单位进场后应核查场地地下水的具体情况.
6.
9.
2施工单位应按照相关要求编制地下水控制专项施工方案,并经过专家论证.
6.
9.
3地下水控制专项方案应充分分析地下水的工程风险,以及采取控制措施工艺的地层适应性.
6.
9.
4地下水控制措施实施过程中应注意施工质量控制,确保措施落实到位,保障地下水控制效果.
6.
9.
5施工过程中应对地下水位进行长期分层监测,地下水监测措施宜符合要求.
6.
9.
6施工单位在土方开挖前应对地下水的控制效果进行检测和评估.
6.
9.
7施工过程中出现渗漏水、降水效果不佳、水降不下去等异常情况时,应及时汇报给业主方,并通报给设计单位和勘察单位.
6.
9.
8采用明挖法施工时,应按照施工工序逐项分析地下水对明挖法施工带来的工程风险.
6.
9.
9基坑围护结构施工前,应分析地下水对桩(墙、土钉、锚杆)成孔、灌注的影响,以及后期断桩、夹砂、渗漏的可能性.
6.
9.
10土方开挖前,应分析基坑渗漏、流砂、桩间流土的可能性,分析承压水造成基底突涌的可能性,并预测事件发生后果的严重程度.
6.
9.
11基坑开挖过程中,应分析场地周边不确定水出现的可能性,地下水的动态变化幅度,以及出现后造成的土体软化,围护结构压力加大等不良影响.
6.
9.
12基坑使用过程中分析周边地表水和雨水、管线水进入场地的可能性,判断其产生的不良影响,并做好场地排水措施,做好防汛和管线爆裂的应急准备.
6.
9.
13当地下水位于底板以上时,明挖施工应采取明确的地下水控制措施.
6.
9.
14施工过程,加强施工规范性管控,确保基坑围护结构及止水桩变形处于可控范围内,避免侧壁变形过大,导致帷幕破坏失效.
6.
9.
15对基坑坑底突涌风险,施工措施包括:1具备条件时应尽可能切断坑内外承压水层的水力联系,隔断承压含水层.
2基坑内局部深坑部位应采用水泥土搅拌桩或旋喷桩加固,并保证其施工质量.
3通过计算确定减压降水井布置数量与滤头埋置深度,并通过抽水试验加以验证.
4坑内承压水位观测井应单独设置,并连续观测、记录水头标高.
5在开挖过程中应采取保护措施,确保减压降水井的完好性.
6按预定开挖深度及时开启减压降水井,并确保双电源供电系统的有效性.
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16涉及锚杆的支护工程,在高承压水情况下:1在高水头砂层锚索开孔、成孔过程中,采用套管与钻杆同步钻进、打击成孔工艺,有效控制排渣,在外套管钻进过程中将周围土体挤压密实,增大外套管与砂层之间的摩阻力来平衡高水头下的渗流力.
同时在开孔位置采用防涌砂装置来平衡外部水土压力,进一步控制成孔过程中涌套管外的涌砂、涌水,内钻杆则通过泵入一定的压力水,平衡孔内的水土压力.

2注浆后,拔出套管时,水泥浆液是否涌出取决于水泥浆液压力与地下水压力是否平衡.
存在涌浆现象的,应通过增加锚固段长度的方法来确保其抗拔力,再通过拔出套管后的快速封堵来避免出现涌砂.
3拔出套管所有管节后,孔口会出现涌浆继而涌砂,必须采用快速封堵材料封堵,可采用一种吸水快速膨胀、形状可任意塑造的膨胀止水纱袋.
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17开马头门前关键节点条件验收应将地下水的控制效果检测以及地下水风险分析作为主控条件.
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18隧道开挖时应分析地下水对小导管打设、管棚施工、注浆等超前支护的影响,重点分析预测掌子面突水涌砂的可能性.
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19隧道施工过程中注意观察初支结构和掌子面的地下水渗漏情况,当出现有不明来历的地下水时应察看水的颜色、气味、温度,并取水样进行水化学分析.
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20降水可能对周边环境造成较大影响,必要时采取如下施工措施:1灌浆或压力注浆填充.
2回灌措施.
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21矿山法降水施工,对于疏不干的界面水,开挖过程中及时采取插设盲管导排措施,避免渗透携带细颗粒,导排措施应根据出水情况灵活调整.
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22矿山法降水施工,遇到难以疏干的粉土、淤泥质土层时,采用水平向轻型井点降水方法,通过施加真空负压有效疏干弱透水层内地下水,提高土体物理力学性质.
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23矿山法降水施工,遇到抽降困难的卵砾石富水地层时,针对电路故障造成大量抽水设备无法工作的风险,应设置双电源工点系统,如备用发电机、二路电源,以应对紧急停电时快速恢复抽水.
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24隔水帷幕施工应设置试验段,充分检验止水效果.
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25对隔水帷幕,施工措施包括:1基坑开挖前应进行坑内抽水试验,并通过坑内外地下水位和出水量变化,验证帷幕的隔水效果.
2隔水帷幕施工方案应根据帷幕设计、设备条件等分析可能发生的帷幕结构缺陷,编制修复预案,并在施工过程中严格执行.
3加强施工质量控制,施工前应按要求进行交底,对施工工序、关键环节旁站监督,强化隐蔽工作验收;对于出现断桩等异常情况的部位及时采取补救方案,补桩加强;施工过程中严格控制施工步序,按照设计步序施工,严禁超挖.

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26隔水帷幕发生过度变形时的施工措施:1采用止水的基坑工程根据场区条件,宜在坑外设置一定数量的应急减压井,当地下水位浮动(上升)时,可应急启动减压,降低地下水位,减少围护结构侧向土压.
2采用旋喷或搅拌止水桩的基坑工程应在坑外设置水位观测井并加强保护,关注地下水位变化,根据监控情况及时调整优化基坑支护参数及地下水处理措施.
3采取止水方式的基坑工程应重点关注以下部位围护结构的稳定状态,如:基坑阳角、基坑端头(斜向支撑区域)、宽大基坑支撑布置不规则区域.
4规范施工,充分利用基坑时空效应,遵循"分层、分段、分块,限时开挖,及时支护"原则.
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27采用冻结法施工的风险应对措施:1开孔引起涌水涌砂控制措施.
冻结管开孔应避开管片手孔、接缝、主筋和钢管片的肋板.
开始时放慢钻进速度,避免管片混凝土开裂.
2帷幕透水引起涌水、涌砂风险控制措施.
开挖前装好安全防护门,采取边探边挖措施,探多少挖多少,开挖步距控制在0.
5m,及时架设水平钢支撑和背板,在钢支撑架两个垂直方向布置收敛监测点,进行两个方向收敛监测,同时加强测温孔的监测.

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28盾构掘进过程中,应分析地下水造成螺旋输送机等部位喷涌的可能性,并制定应对措施.
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29管片拼装过程中,应分析地下水造成管片渗漏的可能性,并观察已拼装管片的渗漏情况.
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30在承压含水层掘进时,应分析盾尾渗漏风险,并定期对盾构机的密封系统进行检查.
盾尾注浆发生错台、涌水、涌砂风险时,及时注入足量盾尾油脂,设定合适注浆压力.
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31施工过程中,应对基坑止水措施进行质量检测:1连续墙帷幕应进行槽壁垂直度检测、槽底沉渣厚度检测、墙体混凝土质量检测不合格时钻芯法验证)、开挖前帷幕效果检验.
2桩式帷幕应进行桩体质量检验、开挖前帷幕效果检验.
3注浆隔水应对注浆效果进行检查、评定注浆隔水效果(分析法、检查孔法、过程类、物探法4种方法中选择2-3种方法组合使用).
4冻结止水应对冻结孔、冻结管、供液管、冷冻站安装、冷冻站运转等项目进行中间检验,对冻结壁形成中盐水系统、冻结壁厚度与温度、泄压孔、探孔等进行检测与判定.
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32施工过程中,应分工法制定地下水应急预案.
1明挖法:应针对基坑坍塌、支护结构侧向位移、基坑坑底隆起、涌水涌砂、隔水帷幕部位渗水与漏水等施工风险编制应急预案.
2矿山法:应针对掌子面突泥涌水、有压管线泄漏、管线断裂、地面坍塌、地表沉降过大、结构收敛、拱顶沉降过大、初支结构开裂等施工风险编制应急预案.
3盾构法:应针对地表变形过大,周边环境变形超限,盾构隧道埋深变化大、水压高,盾构机螺旋输送机等部位喷涌,已拼成管片渗漏,盾尾击穿,管片错台和涌水、涌砂,盾构始发、到达时存在涌水、涌砂,地面沉降、坍塌,联络通道或泵房底板下方突涌等施工风险编制应急预案.