日本鐵道綜合技術研究所編制的「鐵道結構物設計標準—城市礦山法修築的鐵路隧道」,於2023年3月公開發行。作為第1個指導用礦山法修整城市鐵路隧道的指導性標準。現簡要說明該標準的大致內容。
1·編制原則
在城市隧道的建設中,一般都採用明挖法和盾構法,但由於技術的進步,採用礦山法的事例越來越多。特別是在斷面變化的區間以及施工距離短的場合,從經濟上的理由也有採用礦山法的趨勢。而城市的地質條件通常都是掌子面自穩性差的,固結度低的圍岩。
同時要求極力控制地表面下沉和地下水位降低等對周邊的影響這樣嚴酷的制約條件之下。因此,根據以下原則編制了此標準。
·最大限度地利用圍岩的支護能力是最基本的原則,其中積極地控制圍岩的鬆弛和地表下沉的影響是最重要的。
·以城市的圍岩為物件,採用新的圍岩分級標準。
·在隧道施工過程中採用超前支護、一次支護來確保周邊圍岩的穩定。二次襯砌應考慮地下水覆水後的水壓、**力和近接施工的影響。二次襯砌採用極限狀態設計方法。
·根據施工實績編制了一次支護和二次襯砌的標準設計。是能可適應多種條件的設計。
·為確保掌子面的穩定和控制對周邊的影響,採用超前支護、降低地下水位及地層改良等作為隧道施工的基本措施,不是輔助性的的措施。
2·圍岩分級
圍岩分級,雖然基本上仍然採用原來的分級,但比過去深化了。重新設定了分級指標(表1、2)。
表1粘性土的圍岩分級
注:1)圍岩分級符號:
一般圍岩(n)
未固結圍岩(lc )
2)2·10-6m以下的顆粒含有率大於30%,液限wl大於100%的場合,降1級。
3)圍岩狀態表示粘性土圍岩掌子面的自穩性。
4)cf=σc/γh(σc:圍岩單軸抗壓強度)。
一般說,黏性土圍岩存在發生因塑性地壓而產生的變形問題。在城市中這類地層以薄層、厚層以及互層等形態出現,比較均質。
與流動化比較顯著的砂質土比較是相對穩定的地層,其強度較低。其評價指標主要採用圍岩強度比。
表2砂質土的圍岩分級
注:1)圍岩分級符號:
一般圍岩(n)
未固結圍岩(ls )
2)圍岩狀態表示砂質土圍岩掌子面的自穩性。
3)細顆粒含有率:土中含有小於75μm的顆粒比率。
4)本分級適合開挖時掌子面前方壓力水頭距掌子面中心小於+10m的條件。在+10m以上的場合,要研究降低水位等方法。
砂質土圍岩具有粒狀土的特性,抗剪強度低,地層承載力也低,遇水會流失,很難保證掌子面的穩定性。其評價指標主要採用細顆粒含有率和均質係數。
這樣分級的主要原因是因掌子面發生塑性化和流動化2種不同的現象而進行的。
3·設計原則
本標準分為基本設計和詳細設計2種。基本設計以大致掌握安全性、施工性、對周邊的影響等為主要目的。基本設計的專案以表3中的①~④為主要物件。
詳細設計是根據施工的實際情況,修正基本設計決定的專案和對錶3中的⑤以下的專案進行設計。
表3 基本設計、詳細設計的設計專案
◎ :詳細研究 ○:以需要的精度研究
△:有必要時修正 ☆:有必要時研究
設計方法根據圍岩級別、設計物件採用以下方法進行設計。
·模擬設計
·標準設計
·解析設計。
圖1是選擇設計方法的流程圖。
圖1 設計方法的選擇流程圖
4·基本設計
基本設計包括斷面形狀、開挖方法和對策3部分內容。與過去不同的是把對策列入基本設計的內容。也就是說,把掌子面穩定、地下水、地表下沉、近接施工等專案列入基本設計之中。
在砂質土和黏性土中確定的斷面形狀,示於圖2和3。斷面形狀的按抗水壓進行設計的。
圖2 砂質地層的雙線斷面形狀例
圖3 黏性土地層雙線斷面形狀例
開挖方法可根據地層條件採用圖4~8等方法。各種方法的基本情況列於表4。
表4城市條件下的主要開挖方法
圖4 短台階法例
圖5 中壁法(cd)例
圖6 中壁法(crd)例
圖7 上半斷面中壁法例
圖8 超前導坑法(眼鏡法)例
對策中有掌子面穩定對策、地下水對策和地表下沉、近接施工的影響等對策。
掌子面穩定對策中,首先要決定在開挖後支護前這一段時間內,掌子面是否穩定?。因此,應對掌子面穩定性進行評價。
一般說,掌子面穩定性決定於圍岩的力學性質及物理性質、埋深、湧水狀況等。
掌子面穩定性的判定方法有根據物性判定的方法和力學上的判定方法。前者是從崩塌資料的統計中求出的,一般用於砂質土圍岩的判定。當細顆粒含有率小於10%,相對密度小於80%或均質係數在4~6以下,掌子面附近動水坡度大的場合8,掌子面是很難穩定的。
黏性土可採用力學方法進行判定。
掌子面對策通常採用超前小導管、縮短一次開挖進尺、弧形開挖、臨時閉合、正面支護等能夠在開挖迴圈中採用的對策和不能在開挖迴圈中3採用的對策,如超前支護、壓漿、垂直錨桿等。前者主要用於掌子面的穩定,後者則主要用於拱頂的穩定。表5列出掌子面穩定的主要對策的概況。
表5掌子面穩定的主要對策
在地表下沉和近接施工影響對策中。首先要了解影響因素,主要有因開挖引起的下沉和因地下水位降低引起的下沉。前者是因開挖使圍岩內應力釋放,隧道周邊圍岩鬆弛或變形,此變形向近接結構物附近的圍岩傳遞,而影響結構物的功能。
或者是因地下水位降低使籀補圍岩和近接結構物的圍岩的孔隙水壓降低,黏性土層和腐值土層的有效應力增加,引起壓密下沉及近接結構物的位移。
圖9表示城市條件下礦山法施工的地表下沉和埋深的關係。根據地表下沉的調查,如埋深在1d(約10m)以上,採用適當對策可以控制地表下沉在50mm以下,如增強對策可以控制在20mm以下。
圖9地表下沉與埋深的關係
超過容許值時,應採取對策,其中包括:新設隧道的對策、近接結構物的對策和中間圍岩的對策等。
指南中明確提出**地表下沉和近接結構物影響的方法。
1) 開挖中地表下沉的**
表6表示**方法的分類。
表6隧道開挖時**圍岩位移的方法的分類
最近多採用數值解析的有限元法。圖10表示下沉值的**值與實測值的關係。
圖10 下沉值的**值與實測值的關係
2) 近接結構物影響的**
**方法有圍岩與近接結構物為一體的解析方法和不考慮近接結構物求出圍岩位移或圍岩應力,而後把位移或應力作為荷載、位移作用在結構物上的解析方法(圖11)。
圖11 近接結構物的位移和應力的**方法
另外乙個重要穩態是設定容許值及管理值。
表7和表8是容許值和管理值的大致標準。
表7建築物的容許值、管理值設定例
·壓密黏性土層上的建築物限界值
·即時下沉的建築物的限界值
表8軌道面的容許值、管理值的設定例
表中的錯動、平行移動、折角見下圖12。
圖12 表8的註解
5·標準設計
城市夜景照明設計標準
目次1 總則1 2 術語2 3 一般規定8 3.1一般設計原則8 3.2照明光源選擇8 3.3照明燈具及其附屬裝置選擇9 4 照明評價指標10 4.1照度或亮度10 4.2顏色11 4.3照度 亮度和顏色的均勻度 對比度和立體感11 4.4眩光的限制11 5 照明設計13 5.1建築物13 5.2特...
盾構過礦山法隧道的方案
目錄1 工程概況 1 2 總體施工方案及流程 2 2.1總體施工方案 2 2.2總體施工流程 3 3 主要施工方法及處理措施 4 3.1 仰拱的施工 4 3.2礦山法隧道與盾構隧道連線處堵頭牆施工 4 3.3 管片背後填充 5 3.3 管片背後注漿 6 3.4 洞口處理 6 4 裝置及勞動力組織 7...
城市道路照明設計標準
cjj45 91 第1.0.1條為了確保城市道路照明能為車輛駕駛人員以及行人創造良好的視看環境,達到保障交通安全,提高交通運輸效率,方便人民生活,防止犯罪活動和美化城市環境的效果,特制定本標準。第1.0.2條本標準適用於城市新建 擴建和改建的道路及與道路相聯絡的特殊場所的照明設計,不適用於隧道照明的...