某市交通二号线穿越地裂缝带的结构措施初步设计阶段报告

某市轨道交通二号线穿越地裂缝带的结构措施专题研究

初步设计阶段研究报告汇报提纲

前言某地裂缝的基本特征、分布规律及成因分析地裂缝活动参数的确定地裂缝作用可能引起的地铁隧道变形破坏模式地铁二号线区间隧道穿过地裂缝的结构措施地铁二号线区间隧道穿过地裂缝的防水措施正在进行及下一阶段的工作结论及建议

前言任务来源工程概况项目研究的必要性、目的和意义某市地铁二号线与地裂缝位置分布图

任务来源首建的地铁二号线穿越了某13条地裂缝中的10条地裂缝，建设中的难题和关键技术就是穿越地裂缝的问题。为了作好某地铁勘察设计与建设，开展了《某市地铁二号线沿线地裂缝带结构措施专题研究》工作。还争取到国家自然科学基金委员会和中国地质调查局的经费支持，专门开展了地裂缝活动环境下地铁工程的变形破坏模式与防治措施的大型物理模拟及数值模拟研究工作工程概况地铁二号线北起某北客站，向南经北绕城高速、张家堡广场、经北大街、以左右线分线绕钟楼后进入南大街，之后下穿南门城墙及护城河进入长安路，过南二环立交、经小寨路、过凤栖路后出地面，经友谊街直至线路终点韦曲站。线路全长26.303km。通过对地铁二号线所涉及的地裂缝的活动特点和变形运动方式进行系统的研究，在此基础上，研究地裂缝对地铁工程可能引起的工程灾害问题，最终提出地铁区间隧道通过地裂缝带的结构措施及防水措施，为地铁设计、施工及安全运营提供科学的理论指导和设计依据。项目研究的必要性、目的和意义①主地裂缝总体走向北东60—80º，近似平行于临潼——长安断裂；倾向南东，与临潼——长安断裂倾向相反；倾角约为80º。平面形态呈不等间距近似平行排列。次生裂缝分布在主裂缝的南侧，总体倾向北西。每条地裂缝的延伸长度可达数公里至数十公里。某地裂缝走向玫瑰图某地裂缝具有以下基本特征某地裂缝与地貌构造关系图②地裂缝都发育在特定的构造地貌部位（现在可见的和地质年代存在过的构造地貌）即梁岗的南侧陡坡上，梁间洼地的北侧边缘。

③地裂缝的活动方式是蠕动，主要表现为主地裂缝的南侧（上盘）下降，北侧（下盘）相对上升。次生地裂缝则表现为北侧（上盘）下降，南侧（下盘）相对上升。④地裂缝的垂直位移具有单向累积的特性，隐伏地裂缝的断距随深度的增大而增大。⑤地裂缝大多是由主地裂缝和分支裂缝组成的。少数地裂缝则由主地裂缝、次生地裂缝和分支裂缝组成。地裂缝平面图

⑥某地裂缝在剖面上的形态一般为上宽下窄的楔形，主干地裂缝与次级地裂缝在剖面上的组合形式大致概化为以下三种：阶梯状、“y”字型和追踪式地裂缝剖面形态某地裂缝成因分析研究表明，某地裂缝是在隐伏于黄土层中的构造破裂面基础上形成的，现今超常活动主要是因超采地下水所引起。地裂缝活动参数的确定设计垂直位移量地裂缝地段设防长度沿隧道纵向地裂缝变形规律设防段分区设计垂直位移量根据某地裂缝长期观测资料的分析研究，确定在地铁百年寿期内，地裂缝最大垂直位移量可按下表进行设计取值。建议每一条地裂缝地段均按500mm设计垂直位移量。地铁二号线与地裂缝交汇点处地铁设计用地裂缝最大垂直位移量编号位移量（预估极限值）278141500500500462275223500500短水准剖面测量结果表明，在地裂缝的两侧有一定宽度的变形带，该变形带是由地裂缝带活动造成土体破裂而产生的，该变形带称为地裂缝的影响宽度。地裂缝影响宽度短水准测量结果图1992年1993年1997年1996年1995年1994年S裂缝设防带避让带设防带地裂缝地段设防长度地裂缝地段设防长度据此确定地铁二号线与地裂缝交汇点处的影响带宽度如下表所示根据某地裂缝场地勘察与工程设计规程（DBJ61-62006）及数值计算结果，取地裂缝地段设防长度为64m。地铁二号线与地裂缝交汇点处的影像带宽度编号宽度（m）f2f3f5f6f7f8f9f10f11f12地铁设防长度38.852.349.047.0（40.0）47.062.052.0（41.5）39.044.042.0沿隧道纵向地裂缝变形规律设防段分区地裂缝主变形区为10m，是主要的设防区，建议按10m进行隧道分段微变形区虽然存在地裂缝沉降变形的影响，但其垂直形变仅占总变形量的10%—20%,微变形段按10－15m进行分段。地裂牛缝对装地铁养区间碌隧道挑破坏葛的可姿能模肥式地裂冬缝的伯活动辨方式地裂遵缝活治动对争地铁姨的影细响分挡析地裂觉缝活宽动对裤地铁皱隧道喉破坏俯的可番能模窃式地裂刊缝的梁活动贫方式某地蛇裂缝眉活动辛的实皇地观练测和截定点党测量夸资料既反映抬，地盖裂缝氏的活竹动方董式是具上盘右下降左、下折盘相榜对上粘升，睛同时项还产游生近数南北仗向的蚁拉张阅和微框量的爹扭动逢。整体着上来辞说，懒某地刃裂缝圣的主冻要活但动方恩式是柱垂直陆错动逗，它已具有独随时角间累狂积的槽特征舒。垂直错动水平引张水平扭动图25地裂叮缝活释动对端地铁随的影淹响分医析某地哭裂缝吴的水腹平位君移量辆很小遗，某告地铁领工程霉可以剂不考壮虑地遭裂缝旁水平盘活动摸的影纷响。某地富裂缝犯的垂惭直活译动产衬生的收垂直典位移荣具有研随时赔间单耳向累弃积的馆特征凤，它震对地仇表和呈地下录的建薪（构泥）筑蒸物产炒生的益破坏称相当准于缓旗慢的摊地基吨失效地裂面缝对屡地铁矩的影哑响可炊以等础效于舅地铁黎在静持力作征用下裳的变恨形，吓静力影荷载彼大小掠相当扩于地偏裂缝猫下降砌盘地亩铁重唇量和注上覆饰土体划重量闪之和地铁导设计燃时还园应当柏考虑向外部龄荷载协的叠绵加，毅外部锹荷载蒸包括晌地面辜交通说荷载如、地踩铁列颈车荷牵载以来及地暑面施夸工荷波载、污地震雕荷载剃等。地裂搞缝活竭动对拨地铁挑隧道翻破坏身的可辣能模葵式1译拉张车-挤羡压破环坏型地裂结缝活易动引静起窑轰洞变训形破膀坏跨地荷裂缝腥埋设喘的P按VC劲管道量断裂母情况揭及素液描图地裂嫌缝活纺动对疑地铁舱隧道版破坏环的可恰能模磨式地裂夺缝活华动对仍地铁畏隧道旁破坏激的可艘能模杠式2析直接凤剪断分破坏臭型当地厅裂缝给活动涌量突献然变骑大，驶远远穿超过伯了地仆铁隧献道衬稠砌的腔允许台变形杂量时螺，地凑裂缝公的垂纯直错膀动将歌导致铃隧道绝发生仔直接赔剪断酬破坏地裂猫缝的苹错动喂作用络可能垫导致祸隧道还衬砌哭变形诉破坏杨，并侨有可叮能出响现如廊下几纸种隧学道病足害：①铁焰轨路殖基及堆轨道器变形董超出锦允许蚊值。②地弃铁隧截道渗腿漏水铁轨迈路基警及轨昨道变名形超祸出允枪许值地裂采缝带甩的活赴动首的先会劣引起肯地铁坝隧道雅衬砌初的变萍形，衔衬砌即变形监到一宿定程历度后歼其变狂形将歼传递露到隧敢道内册部的凤铁轨机路基芳，使絮路基闪下沉算变形距，从笨而导致跨现地裂躁缝处过的轨约道产冒生变舱形，门因为报地铁绵轨道业的上淡下允饱许变渐形量准不能掌超过愚几个正毫米睛，因趴此这嘉将严皮重影轰响列限车的裹正常街运行龟。地铁沿隧道术渗漏免水当地卸裂缝兆的活瘦动量享超过男了地亏铁隧搂道衬假砌的蝴允许妄变形泰量时脉，衬书砌可抵能开侮裂，温地表匠水沿袍地裂猜缝带稍从衬惧砌开狱裂处榴下渗潮，从面而在忽地铁级隧道唐的拱融部、痒边墙晴等裂闸损处哪发生贫渗漏犁水和辞淌水弯现象帽。地表沈水沿蝴地裂真缝下达渗时族，一恋方面既在隧鄙道衬炕砌周领围大皇量汇党集，禾极有酿可能魄导致恋隧道置衬砌衬破裂；另赔一方奶面地菜表水缩慧沿地伞裂缝醋带下骑渗和卷流动啄，冲超刷地守裂缝衔侧壁勤，使完地裂靠缝宽瓣度变柿大，淡可导舍致地记铁隧恶道底车部土聪层被御掏空衔，衬许砌基述础下说沉，焰边墙雀开裂蒙或仰乐拱、逮整体分轨道化下沉袜变形趣。地铁朋区间蔬隧道希穿过待地裂占缝的颗结构衡措施药研究结构蝴措施避原则跨地颠裂缝狐地段税地铁搬隧道秤结构对的受驴力分幼析－乐结构偏荷载焰法扩大撇截面王的浅禽埋暗僵挖法铅马蹄讨形隧柏道分须段结蔑构数补值分牵析浅埋泳暗挖源法马椅蹄形愿衬砌刊结构她的接撞头方植案结构梯措施醉原则地裂念缝的肾活动蓬是不挠可抗备拒作续用，语因此漏区间踩隧道怪穿越晃地裂援缝宜吓采取荒分段少处理点，每凤段隧壳道结兆构接传头应橡采用钓柔性邮接头愉，同舱时局材部扩争大隧销道断融面预师留净郑空，究局部妈加强指确保乐衬砌份结构绑强度恭。结构盏措施顺的基蛾本原联则是旧“分计段处恒理、绿柔性高接头受、预轰留净予空、裳局部迷加强如、先稀结构六后防做水”方。跨地决裂缝存地段始地铁限隧道命结构痛的受绩力分谷析－任结构源荷载脆法地铁送二号嗓线经控过地坟裂缝怒地段吊隧道秀结构礼主要犬采用暑浅埋真暗挖沃法施撇工的击扩大像马蹄顾形衬份砌断阀面马蹄谢形衬东砌断逮面图跨地环裂缝纯地段添地铁辉隧道黎结构康的受毙力分盒析－芦结构星荷载夹法隧道率结构息在地车裂缝底地段关采取乌分段捷处理用，在须主地听裂缝肯上盘总取长于度1旅0m脖的2疤段，督下盘暮在地筑裂缝恼附近桃取1滚0米扒长一慕段，哥其余胖每段澡长1济5m帆。地裂猛缝地足段地孝铁隧葬道结倚构沿靠纵向绕分段蕉示意降图跨地污裂缝赵地段抄地铁岁隧道我结构芹受力怕分析世－结鉴构荷玩载法根据授地裂彻缝的刚活动负情况继、地凭裂缝脉与地拒铁隧观道的篇相互亲作用篮，本唐次计鞭算大菜致分枣为如阵下四骆种分篇析计喂算模荣型：半无泄限空龙间的灯弹性胳地基氧梁模浙型悬臂色梁模店型两端错支撑母中间县脱空昆的地耻基梁郊模型两端杠支撑继中间雷未完份全脱堡空的怜地基星梁模绝型当对臭地铁津隧道煌进行菊纵向抽受力畅分析斤时，罢可将恭地铁浙隧道封在纵侦向上迅看作婚为受壁均布干荷载位作用烤半无神限空榴间上池的弹迎性地誉基梁际。根桥据设委计要米求，绒取隧肚道结呈构长且度分栏别为粪L=栗10阵m和跨L=捡15零m两认种长角度进拣行计讨算，抹埋深吐取h斯=2遮0m让，埋轻深范佛围内鬼地层划的平很均重陷度取扣18肿.5软kN逢/m2当隧名道通塔过变纵形很辨小或讲无地猪裂缝何地带骑时，筛根据轨弹性萄地基明梁理家论，肤可求许得地慈铁隧查道长例度分障别为阿L=隶10瓶m和畜L=级15兽m时捏的内哨力及给应力包。半无李限空优间的封弹性滨地基凶梁模黄型跨地购裂缝救地段胶地铁傻隧道名结构末受力址分析盾－结低构荷丸载法地铁功隧道雪纵向仁内力融计算栋结果地铁师隧道袋的弹颤性地银基梁大模型当地充裂缝还错动论时，庙在隧样道底雨板下负部可倘能会航出现取局部炮脱空早现象但，在同计算体时考迅虑其引最危厉险状蹈态，内将地摆裂缝韵一侧古简化沙为全眼脱空溜状态左，即撤将隧畏道沿睡纵向斤上看掉作为孝一侧捧全部分脱空躲的悬鞋臂梁抱结构注。地裂叫缝错桶动较绩大时您地铁介隧道饿悬臂盒梁模汁型（贿L=昆10问m）悬臂屋梁模图型跨地董裂缝怕地段愉地铁梨隧道搁结构蒸受力贵分析齿－结含构荷研载法地裂湿缝错音动较阶大时茂地铁徐隧道祖悬臂伍梁模妹型（严L=蒙15翼m）地铁瓶隧道石悬臂尼梁模绍型纵漏向内荣力计然算结按果根据放上述耗两种漠模型眯，可哈分别妻求得因隧道腾结构隔长度箭为L乳=1摊0m凯和L及=1叙5m节的内趣力及倡应力大。为使陈结构卷在设惭计上蚁做到方经济疑合理粉，当徐隧道哭底部毁出现编一定基范围控的脱尸空时糕，即晕在下愉部注械浆加赖固处陶理，室避免庭因脱占空范借围过宅大引鄙起结仔构破茫坏。但因意其脱势空的召范围瞧是一抓个很予难确纲定的虽量，冷在结列构设厕计时翁，应洽确定已出允扣许的策最大寻脱空像范围朋，根脏据这砍一范欲围确兔定结痰构的县承载挎能力泊，进时而确午定结混构的奔配筋轻，当获底部欣脱空眯区达混到这撒一范墙围时顷，就挣采取具加固敬措施聪。两端沙支承构中间定脱空公的地要基梁记模型跨地爆裂缝插地段帮地铁窑隧道谎结构同受力哗分析揉－结绝构荷至载法局部线脱空扔时的胖隧道赵结构线纵向快内力班计算糖结果本次蜂计算做时，致考虑虚到极蚁端情午况，粉当隧艇道结饿构长百度分布别为贿L=浇10偶m和辆L=朝15金m时坛，假京设隧之道底禁部的荒脱空今区域集分别咬达到钞3m耍和4代m的穗范围记。跨地协裂缝稍地段半地铁夜隧道悉结构救受力洞分析为－结撕构荷洽载法两端度支承笨中间榆未完忆全脱购空指耽的是且在地昼裂缝饮主变拾形区额地铁敏隧道凭底部彩周围呆土介金质的绵接触凉有松庄动，盗但没世有完虚全脱李空。倡与上芒面的仓两端杜支承倡中间反脱空捏的情胸况相熔比较牛来说妄，该参种情集况更蹄为安多全，素故在喂设计乡丰时可殿不考峰虑。两端络支承郑中间溪未完帅全脱优空的继地基姻梁模盟型跨地预裂缝炎地段筝地铁掀隧道仗结构通受力奋分析馋－结酿构荷乔载法通过行对地揉铁隧佣道结崖构长项L=哗10系.0族m和军L=春15致.0耳m两除种情怀况三鼠种模锣型的阁计算跪，可突以得北出如删下结讨论：当地巾铁隧蝴道通以过变成形很抄小的统地裂顿缝地蕉段时让地铁浮设计卷宜采室用长渡度L想=1瞎0.洽0m胖的隧爸道结仁构。当地斗铁隧沉道穿拘过活愤动强览烈的茅地裂役缝地射段时兽，一萍旦在撑地裂拒缝上袜盘主茄变形躁区隧亩道结判构完刷全脱鞠空，僻不管草隧道铃结构抽采取愉分段返处理句的何动种长循度形璃式都绑不会誓对结亲构内寄力有简所改庄善。当地更铁隧趴道穿洪过活栗动强转烈的成地裂缴缝地境段时祖，随通着脱猫空区枣的增碗大，治隧道兔结构碌内力碰明显凤增大抬。因向此，拖应加捆强地寒裂缝终强烈误活动症地段圾的地肠铁隧睁道底姻部脱养空区非的监轿测，鱼同时丧在地塑铁设推计时塌隧道购结构公内部最应预饶留注截浆孔头，以陕便出垄现脱丑空时毁即可肚注浆少加固棍处理高，防趋止脱坏空区裁的进宴一步桨扩大鸟导致币隧道蛇结构之的损甜坏。计算躺结果哭分析跨地秋裂缝薄地段迷地铁利隧道乖结构堪受力盛分析掘－结助构荷医载法计算跃模型在地牛裂缝犯范围停将隧知道衬弟砌分上段，娱考虑捡变形始缝设开置的魂位置霜不同江，可波有两乱种方钓案：将变迈形缝暑直接阻设在摇地裂温缝带不的正纸上方铅；将中非间段柱跨地关裂缝坚设置墨。扩大努截面乔的浅较埋暗反挖法祥马蹄冶形隧均道分磁段结示构数片值分猴析变形境缝对止地裂旱缝设忌置纵甚断面窑图变形晚缝跨倘地裂抄缝设窑置纵特断面秧图变形沸缝设化在地黄裂缝允带的牛正上淡方（耕即对誉缝设驳）结果洽分析衬砌捐竖向感位移累云图稠（上即为二倦衬）衬砌或变形殃（放摘大3病0倍元）扩大言截面劝的浅场埋暗涂挖法插马蹄粗形隧绩道分否段结赶构数芽值分购析隧道德衬砌械竖向短变形寄曲线变形易缝沉丛降差每及张隆开距衰/c类m不同虫错距渠时初奔衬最扮大纵道向应份力/扩MP休a不同旋错距语时二括衬最穷大纵杠向应仙力/冬MP欢a不同般错距可时外甘衬最剖大剪太应力蜘/M宰Pa中间幅衬砌穷段跨纪地裂绿缝设巷置（角即骑移缝设怖）衬砌坟竖向坦位移菜云图抹（上勇为二悼衬）衬砌饲变形歼图（偷放大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