第七章-灾害与防护

第七章灾害与防护第一节灾害分类第二节防灾设计的原则及技术要求第三节地下铁道地震灾害防护第四节防杂散电流第五节火灾防护第六节地铁工程的防水第七节施工诱发环境灾害的预测和防护第八节战争灾害的防护

第一节 灾害分类⑴灾害大致分为两大类：自然灾害和人为灾害；⑵自然灾害主要有洪涝﹑水淹﹑地震﹑雪灾﹑台风﹑泥石流﹑滑坡等；⑶人为灾害主要有战争﹑交通事故﹑火灾﹑泄毒﹑化学爆炸﹑环境污染﹑工程事故和运营事故等；⑷大的灾变往往同时伴随一种或几种次生灾害；⑸地铁与轻轨常遇灾害及防治对策如表7－1。灾害分类破坏特点灾害成因防护对策自然灾害气象灾害暴雨，涝灾，海啸潮水倒灌淹没车站、隧道设施，冲垮高架桥墩，台风卷走高架桥、接触网、供电设备，雷电击穿通讯、信号、供电系统，雪掩埋地面高架轨道设施……大气内部的动力和热力过程演变，湿带和热带气旋，海洋低气压热带风暴，对流强烈积雨去系1.有效排洪涝泵站设备；2.出入口、风口汛期封堵措施；3.增加高架桥系统抗风安全度地震灾害强烈的垂直、水平震动，地面突沉开裂，使高架桥墩台剪开，梁板塌垮，引起次生灾害……地球板块挤压运动1.按抗震规范设计、施工；2.特殊重点部位做好基础隔震减震；3.增加结构抗震安全度地质灾害泥石流、滑坡毁坏掩埋地铁车站、隧道、桥梁……干旱、风化、不合理采伐合理采伐，绿化护坡，对危险地段长期监控地铁与轻轨常遇灾害及防治对策表7-1灾害分类破坏特点灾害成因防护对策人为灾害战争灾害炮、炸弹、核弹冲击，侵彻、爆炸、震坍地铁车站和隧道桥梁，地下设施中放毒或其他生化武器，电子干扰通讯、指挥、管理硬软件系统……政治、经济、民族矛盾冲突激化按人防工程要求等级设计，做好平战功能转换，预留技术储备运营事故调度指挥失误，碰撞、追尾等交通事故，设备老化引起火灾，停电，地面地下水渗漏，设备故障泄漏电……管理、维修不合理，监控系统不完善严格规章制度，加强管理，建立自动监测、报警系统，设置处理预案工程事故打(压)桩，深大基坑开挖，大面积抽取地下水，采石、采矿，隧道平等交叉施工，已有地铁隧道车站，高架桥开裂，坍塌，轨道倾斜弯曲……野蛮施工，缺少监督机制制定地铁工程施工保护技术规程，加强施工监控续上表⑴灾害共同的特点是空间分布有限性﹑潜在性﹑突发性﹑发生灾害的时间﹑空间及强度随机性；⑵灾害防御方面归结为：躲﹑让﹑抗﹑减；进一步发展为疏﹑补﹑控﹑用；⑶随着人们认识的提高，自然灾害将逐步得到控制，而人为灾害却因失控而增长；⑷各种灾害对人员﹑设备﹑设施破坏状况见表7－2。灾害对地铁和轻轨破坏程度表7-2第二节防灾设计的原则及设计要求一、防灾设计原则二、技术要求

一﹑防灾设计原则⑴防灾设计应贯彻国家“以预防为主，防消结合”的工作方针；⑵地铁防灾设计能力宜按同一时间内发生一次火灾或其他灾害考虑；⑶区间隧道火灾发生，充分利用联络通道。保证6min内疏散乘客；⑷车辆选型必须符合地铁防灾要求；⑸建筑结构的防灾设计；⑹地铁防灾系统与城市总体防灾系统联网。

二﹑技术要求⒈防火技术要求⑴出人口、通风亭的耐火等级应为一级隔墙耐火补低于3h，楼板耐火补低于2h，≤1500m2；⑵乘客集散部位和重要设备用房的墙﹑地面﹑顶面的装修应采用非燃材料；⑶防火墙是阻止火灾蔓延的重要分隔物管道穿越时的缝隙应填塞密实；⑷防火门采用平开门①疏散防火门应采用向疏散方向开启的甲级单向弹簧门；②人防密闭门代替防火门；③车站亦可采用水幕保护的防火卷帘或复合式防火卷帘；④联络通道的设置。站厅与站台的楼梯处宜设挡烟垂暮，≥2m；⑤对钢结构宜进行防火处理。⑸安全出口的设置①数量每个防火区至少2个，并有一个直通安全区域；②竖井爬梯出口不得作安全出口；③出入口的楼梯及通道宽度应满足规范的要求，净宽≥1m/100人；④安全出入口﹑楼梯﹑疏散通道最小净宽应符合表7－3的规定。名称安全出入口(m)疏散通道(m)单面布置房间双面布置房间地下铁道车站、设备、管理区1.061.201.50地下商场等公共场所1.501.501.80安全出入口﹑楼梯﹑疏散通道最小净宽表7-3①车站及折返线消防栓内宜设火灾报警按钮，车站设消防水泵时应设水泵启动按钮；②水泵接合器，且40m内设置室外消防栓和消防水池；地点最大间距(m)最小用水量(L/s)水枪最小充实水柱(m)车站252010折返线501010区间(单洞)501010消防栓最大间距、最小用水量及水枪最小充实水柱表7-4⑹隧道内消火栓最大间距最小用水量及水枪最小充实水柱应符合表7－4的规定③消防水池容积满足自动灭火装置按火灾1h计算,消防栓按2h计算，但应减去延续时间内连续补充的水量。⑺地下商场和地下车库应设自动喷水灭火装置，对一些重要设备间如变电所﹑控制室等应设气体灭火装置；⑻车站及区间隧道内必须具备事故机械通风系统①当列车阻塞在区间隧道时，应能向事故地点迎着乘客疏散方向送新风，背着乘客方向排风；②区间隧道发生火灾时应能背着乘客疏散方向排烟迎着乘客方向送新风；③车站站台发生火灾时，应能及时排烟，并防止烟气向站厅和区间隧道蔓延；④当车站站厅发生火灾时，应能及时排烟，并防止烟气向出入口和站厅蔓延防烟分区≤750m2,车站排烟量1m3/m2·min，隧道内排烟流速≥2m/s,

且应≤11m/s。⑼地下铁道应设火灾疏散指示和防灾救护设施①单洞区间隧道及疏散通道每隔100m处；②疏散指示标高度应距地面1～1.2m；③事故照明灯每隔20m左右设一处。⑽地下铁道应设置防灾自动报瞥与监控系统，并分防灾控制中心和车站防灾控制室两级控制①两级控制分别具有监控报警灾害控制的功能；②设置火灾自动报警装置，采用自动和手动两种方式。⒉地震设防技术要求⑴地震作用是一种随机的﹑反复的﹑短时间的动力作用①地震灾难的主要后果是造成工程结构和各类建筑物的破坏和倒毁，以及水灾﹑火灾等此生灾害；②“大震不倒，中震可修，小震可用”。⑵地铁与轻轨设防的烈度应按照《中国地震烈度区划图（1999）》，结合所在城市位置采用；⑶地铁与轻轨一般定为乙类建筑，特殊的可作为甲类建筑；⑷地铁与轻轨的选线。；⑸借助于桥梁抗震规范；⑹隧道和车站抗震设计一般采用静力法。⒊防空袭技术要求⑴明确作为人防工事和交通工具的线路；⑵对于明确兼顾人防功能的地下铁道工程，按战术技术要求确定适当的设防等级；平战功能转换的技术原则⑶充分利用地铁车站与隧道的防护能力，为战时防灾救灾服务；⒋防水灾技术要求⑴地下铁道防水设计的原则是以防为主、防排结合、因地制宜、综合治理；⑵地下铁道车站和隧道的防水工程，严格按照地下铁道工程设计施工验收规范设计施工。地铁车站和机电设备集中地段的防水的等级为三级，见表7－5。；⑶不同的施工方法，选择不同的防水材料和防水方法。防水等级渗漏标准一级不允许渗漏水，围护结构无湿渍。二级不允许渗漏水，围护结构允许有少量或偶见湿渍。三级有少量漏水点，不得有线流和漏泥沙，实际渗漏量<0.5L/m2·d四级有漏水点，不得有线流和漏泥砂，实际渗漏量<2L/m2·d地下工程防水等级标准表7-5⒌对施工引发环境病害的防护要求⑴在地铁工程（外边线）两侧临近的3m距离范围内不能进行建筑施工。自地铁车站中心线起算的50m（区间隧道为30m）两侧施工要符合以下要求；⑵地铁结构的绝对沉降量及水平位移均应小于等于20mm，地铁隧道产生纵向位移引起圆形管片衬砌结构的径向变形应小于等于10mm

（包括各种加、卸载的最终位移量）；⑶隧道水平和竖向变形曲线的曲率半径应满足R≥15000m

；⑷隧道相对弯曲小于等于1/2500；⑸由于建筑物垂直荷载（包括基础地下室）以及降水、注浆等施工因素引起的地铁隧道外壁的附加荷载应小于等于20kPa；⑹由于打桩振动，工程爆破等产生的震动，对地铁隧道引起的峰值振动速度应小于等于2.5cm/s。

第三节 地下铁道地震灾害防护一、地下铁道震害调查二、抗震设计方法三、抗震构造措施

一﹑地下铁道震害调查⑴1976

唐山大地震（M17.8)，刚建成的天津地铁经受住地震考验（天津地震烈度7～8

度），仅在沉降缝部位发生外涂面层局部的脱落现象，而未发现其他形式的损害；⑵1985年墨西哥地震（M18.1）中，建在软弱地基上的地铁结构仅车站侧墙与地表相交处发生结构分离现象；⑶1995

年l月17日凌晨在日本阪神地区兵库县南部发生7.2级（JMA

单位）地震。该地震共有5个地铁站和约3km的隧道发生破坏，最大沉降量达2.5m,不计高架破坏损失达300亿日元，修复大开站需100亿日元，修复隧道需180亿日元。神户内地下铁路部分的线路长度及站数如表7－6地下铁道部分的线路长度和站数表7-6名称建设时间线路大概长度(km)站数阪神电铁1937~19363.43神户电铁1962~19670.410神户高速1967~19726.66市营地下铁道1972~19859.59山阳地铁1982~19971.52合计21.421⒈大开站的破坏形式⑴始建于1962年，明挖法构建。长120m，采用侧式站台。其断面如图7－1所示；⑵底板中柱和侧墙为现浇钢筋混凝土结构。中柱间距为3.5m；⑶标准断覆土45m,中央大厅为2m；⑷表层为填土，下面为淤泥质粘土，N值小于10，其次为砂砾层及海相粘土。图7-1

大开车站的典型断面根据破坏情况可将车站分成三个区域：A﹑B﹑C。图7-2

大开站破坏的纵向示意图图7-2为大开站破坏的纵向示意图。⑴A区是一层标准结构部分，此区域破坏严重，大部分中柱几乎全部被压坏。破坏断面情况如图7－3所示。地表发生沉陷，最大值达2.5m,顶板中心线两侧内的纵向裂缝宽度达150～250mm。图7-3

破坏断面情况(尺寸单位：m)a)柱10；b)柱24；c)柱31不管柱的上端或下端发生破坏，还是两端都破坏，其破坏后形状都像被压碎的灯笼一样，轴向钢筋呈左右大致对称压曲，其破坏形式如图7-4、图7-5所示。图7-4大开车站20号中柱破坏情况图7-5大开车站23号中柱破坏情况⑵

B

区为地下两层结构，破坏较轻，靠A

区2根，靠C

区1根中柱破坏，剩下的3根只受到轻微的损坏。⑶

C区的结构形式虽然与A

区相似，但破坏的程度轻于A区。C区域的中柱在下部发生剪切破坏和轴向钢筋压曲，使顶板下沉5cm左右。⒉地铁区间隧道的地震破坏神户市盾构法地铁隧道地基为洪积砂砾层，多处有厚1～2m叶状粘土层，覆土厚9～14m。隧道为单线并列式，外径φ=6800mm，内径φ=5700mm。顶进的初始50m采用扇形铸铁管片，剩余部分为扇形钢筋混凝土管片，厚300mm，宽900mm，钢筋混凝土管片6块一环。二次衬砌只在管片内喷厚250mm的混凝土。地震后盾构隧道很快投入了营运，只能从行驶的电车内部用眼睛检查其破损状况，隧道基本上无大的损坏。⑴神户市地铁区间隧道大部分为浅埋单层双跨钢筋混凝土结构，隧道断面为9～12m×6.5m，覆土厚度2～6m；⑵底板、侧墙、中柱为现浇钢筋混凝土结构。中柱断面尺寸500mm×400mm，中柱间隔为2～3m；中柱一般为劲性钢筋混凝土结构；⑶破坏常见形式为：侧壁和上楼板交汇部位剥落，露出钢筋；中柱上、下部混凝土脱落，钢筋扭曲，甚至剪断，隧道侧壁纵向开裂渗漏水，向内侧鼓出；⑷市营地铁区间隧道受震害的情况如表7－7，地震引起浅埋矩形隧道中柱受损最常见。

场所中柱受灾级别统计受灾程度简述IIIIIIIV合计板宿－新长田44中柱混凝土破坏，部分分离，钢筋露出长田－上泽站6551374中柱混凝土破坏，部分分离，钢筋露出。另外，一部分沿轴线的钢筋脱离。车站的上部楼板、侧壁等处裂缝产生上泽站－凑川公园15859中柱混凝土破坏凑川公园－大仓山11大仓山－县厅站２２中柱混凝土破坏，部分分离，钢筋露出。部分沿轴线的钢筋弯曲与混凝土分离。车站的上部楼板、侧壁等处裂缝产生(310m)三宫－新神户2424中柱损坏合计712077175共1961根(无钢管柱)市营地铁受灾情况表7-7⒊轻轨高架线的地震破坏⑴1971年圣费南多地震（M6.6),1976年唐山地震（M7.8),1989年美国的洛马·普里埃地震（M7.2)，均为中等强度的地震，桥梁破坏却十分严重；⑵地铁轻轨线高架桥受地震破坏的特征与一般桥梁地震破坏相同；⑶地震中桥梁支座的震害极为普遍，破坏的形式主要表现为支座锚固螺栓拔出剪断、活动支座脱落或者支座本身构造上的破坏等。

二﹑抗震设计方法⑴结构的抗震设计分为两大部分：抗震计算设计和抗震概念设计；⑵抗震计算设计是对地震作用效应进行定量的设计；⑶抗震概念设计则包括正确的场地选择，合理的结构造型和布置，正确的构造措施等。这种思想方法同样适合于地下结构设计；⑷由于地震活动的复杂性和不确定性，目前要使地下结构物具有尽可能好的抗震性能，首先应从大的方面人手，做好抗震概念设计。⒈拟静力设计方法⑴假定地下或地面结构为绝对刚体，地震时它与围岩介质一起运动，而无相对位移；⑵结构物每一部分都有一个与围岩介质相同的加速度，取其最大值用于结构抗震设计；⑶把时刻变化着的振动应力状态假定为静止的，将地震对结构作用假设为作用子构件重心处的等效静载。式中：kh、ks——水平和垂直地震作用系数，kv≈2kh/3；

mi——第i个物体质量。水平力垂直力

η——依结构力学性质和质量分布而定；

β——地震作用下结构物震动特征系数；

δ——与地层坚硬程度有关的参数。式中：a——地震烈度因素，依所处地层的地震动加速度a及地震危害系数Ｒ决定，例如：设n＝50年，T＝0.55s，B＝0.6，假定下η=1，δ=0.3，R＝0.52，纵波波速vp＞4.0km/s

，可能的地震烈度10度，，，水平地震系数，垂直地震力系数为

式中：Ｂ——参数，按经验估计为0.6～0.8；

Ｔ——地震周期。

目前上海盾构隧道抗震设计接等效静荷载方法，其垂直等效静载系数式中：k0—标准地震系数，按地区基本烈度定，7度时取为0.1；

γ1—重要度修正系数，取1.0；

γ2—地层性质修正系数，软地层取1.2；

γ3—埋置深度影响修正系数，小于50m，取1.0。则式中：d——为圆形隧道内径；

D——圆形隧道的外径。

地震时横波与隧道纵向正交或斜交，纵波与隧道平行或斜交，均使隧道产生轴向的技压变形，以横波产生的变形为主。在软地层时横波长可近似取160m，取半个波长的隧道质量参加作用，则隧道的轴向拉力T（kN）为：式中：W——隧道每延米重力（kN／m）平均拉应力

一般当横波与隧道成32o角入射时，隧道将产生最大的弯曲变形，其最大应变ξ为：

式中：L——能产生最危险影响的波长（m），可取结构物横向宽度的6倍；

A——上面相应波长L的振幅。

⑴通过计算可知，7度地震作用对地下结构设计不起控制作用，故抗震计算的重点应是加强构造措施；⑵对于隧道工程，当地震烈度小于7度时，横断面受载（地震荷载的等效静载）；地震波（主要是横波）与隧道轴线正交时，隧道纵轴向拉压变形；⑶与隧道纵轴线成32o角人射时要进行隧道弯曲变形计算；⑷计算表明当地震烈度大于或等于7度，地层破碎，或隧道穿越几个断层时，必须采取一定的抗震措施；⑸必须对隧道强度、稳定性，接缝的张开度进行地震力的核算。隧道结构必须进行加固的地震烈度等级应依地质、埋深等因素加以调整；⑹在烈度大于等于8度地区，不管隧道经过的地层情况如何，隧道衬砌必须进行构造加强和加固；⑺为防止滑坡，进出口处的正面斜坡及边坡上弧面，必须加以清理。进出洞洞口必须用钢筋混凝土修建。⒉反应普理论式中：Fij——第j振型i质点水平地震作用标准值；

aij——相应于第j型的地震影响系数，按近震、远震、场地类型和结构自振周期，依图7－6采用，其下限不应小于最大值的20％；截面抗震验算时，水平地震影响系数按表7－8，表7－9采用；

xij——j振型i质点水平相对位移；

yj——第j振型的参与系数。（7-8）按照反映谱的理论，单自由度弹性体系结构的地震作用可以表示为：a:地震影响系数；amax:地震影响系数最大值；T:结构自振周期；Ts:特征周期，根据场地类别和近震、远震，按表7－9采用。图7-6地震影响系数曲线烈度6789amax0.010.080.160.32近、远震场地类别IIIIIIIV近震0.200.300.400.65远震0.250.400.550.85截面抗震验算的水平地震影响系数最大值表7-8特征周期(s)表7-9

⒊时程分析方法

⑴对于重要的地下结构，采用地震记录时间历程输人，直接求解结构体系运动微分方程的时程分析法，又称逐步积分法；⑵采用时程分析方法时，宜按设防烈度、近震、远震和场地类别选用适当数量实际强震记录或人工模拟的加速度曲线作为结构的输人地震，并对计算结构进行统计分析；⑶进行结构的强度和变形验算，把“小震不坏，大震不倒”的设计原则具体化，规范化；⑷以结构在地震作用下的破坏机理的研究成果为基础，在结构抗震中充分考虑振动幅值、频谱和地震动持续时间对结构的破坏作用，来判断结构的安全度。

三﹑地震构造措施⑴震害主要分为两类，一类是由振动破坏造成的，地震作用使结构物产生惯性力，附加于静荷载之上，最终导致总应力超过材料强度而达到破坏状态。减轻这一类震害的措施是加强结构的抗震能力，在改善结构几何形状、强度。刚度、延性和整体性上想办法。⑵另一类震害是由地基失效引起的。也就是说结构本身具有足够的抗震能力，振动作用下本来不致破坏，但是由于地基沉陷、失稳等原因导致结构开裂，倾斜（倾倒）、下沉，或者使结构损坏、结构不能正常使用。为了减轻这类震害，有效的措施是通过各种方法加固地基（或避免采用容易失效的地基）。⒈选线⑴尽可能避开软弱易液化的土层，避开不均匀土层（古河道、断层破碎带、暗换沟谷及半填、半挖的地基）；⑵避开地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等地震断裂带上可能发生地层错位部位；⑶无法避开上述不良地质区段时，采用地基处理的措施，防止车站和隧道局部突沉及液化沉陷。

⒉结构构造措施⑴对于浅埋矩形框架结构的车站和隧道，宜采用现浇整体钢筋混凝土结构，避免采用装配式和部分装配式结构；⑵高架桥区间和车站，加强桥墩台与梁板连接，放置减震橡胶垫板等措施；⑶对于盾构法施工区间隧道，尽可能采用错缝拼装，接缝间用高强钢螺栓连接，在环向和纵向接缝处设弹性密封胶垫，设抗震缝，配置较大膨胀率的橡胶垫；⑷严格执行《建筑地基基础设计规范》（GBJ7-89）和《建筑抗震设计规范》（GBJll-89)中有关结构构件抗震的规范和措施。

第四节 防杂散电流一、杂散电流产生二、杂散电流测定三、防迷流专业要求四、工程实例

一﹑杂散电流产生⑴从钢轨泄漏至道床结构、车站、隧道和其他管线的直流电流，称为杂散电流；⑵杂散电流主要来自电气机车接触网（第三轨）供电线路回流；⑶防止地铁杂散电流主要是防止区间隧道、车站防迷流；⑷盾构法区间隧道迷流设计是指将管片内钢筋全部电气连通，并通过铁垫圈将电气连接点良好引出。

二﹑杂散电流测定⑴测量管片内部电气连通和引出点电气连通质量的最直接的方法是测定管片连接点的电阻值；⑵采用交流电阻检验管片电气性能；⑶要得到管片真正的直流电阻，还应在实测的交流电阻减去一个电阻抗常数。

三﹑防迷流专业要求⑴将管片钢筋焊接连通成等电位体。；⑵固定设备，均采用打膨胀螺栓解决；⑶在预留螺栓孔中设遇水膨胀密封垫圈；⑷管片连接件、外露件，均镀锌处理；⑸结构表面做防水防腐涂层；⑹消防管道防迷流；塑料绝缘管，橡胶隔震装置⑺设畅通的轨回流线路，道床设杂散电流收集网等。四﹑工程实例⒈盾构法隧道中国南方某城市地铁隧道截面外径6.2m，内径5.6m，衬砌厚度为300mm。每环衬砌宽1.2m，由一块封顶块、两块邻接块和三块标准块组成，混凝土强度等级为C50，钢筋骨架焊接成型。⑴为防止产生迷散电流，各块衬砌中钢筋、钢构件均焊接连通；⑵衬砌中预埋件1（用于吊装）、预埋件2（用于管片间纵向或径向连接）的锚筋均与主筋焊接连通，焊缝长度≥30mm，焊缝高度6mm，两者间直接焊接有困难时另加连接钢筋Φ8，将其两端分别与钢筋骨架﹑锚筋搭焊；⑶衬砌钢筋骨架成型后，用电桥检验钢筋、垫圈是否接通，对不通者进行补焊；⒉明挖隧道⑴每一个结构段（相邻两个伸缩缝之间为一个结构）内层纵间钢筋、横向钢筋应电气连续；⑵若有搭接应进行搭接焊，搭接长度不应小于钢筋直径10倍，双面焊时，搭接长度不应小于钢筋直径5倍，焊缝高度不小于6mm；⑶每个结构段两端第一排（或第二排）横向钢筋与内层所有纵向钢筋焊接；每隔5m将内层横向钢筋与内层纵向钢筋全部焊接；⑷在车站与隧道结构缝两侧的中墙和侧墙引出结构钢筋的连接端子（即杂散电流收集网连接端子），结构缝两侧的连接端子用铜绞线跨接。⑸沿线路方向，在距车站两端75～100m的上、下行间隧道中墙（或内侧墙）分别引出测量端子，供检查用：①连接端子和测量端子引出位置和要求如图7-7；②图7-8为伸缩缝处连接端子引出连接图，图7-9为连接端子引出连接及组装图，表7-10列出伸缩缝处连接端子材料表；③图7-10为测量端子引出图，图7-11为测量端子安装图。表7-1l为测量端子材料表。

图7-7

明挖法隧道连接端子和测量端子引出位置(尺寸单位：mm)图7-8

伸缩缝处连接端子引出及连接图(尺寸单位：mm)图7-9

连接端子引出连接及组装图(尺寸单位：mm)图7-10测量端子引出图图7-11测量端子安装图(尺寸单位：mm)序号名称型号及规格数量单位备注1螺栓GB5181—86,M10×352个2接线端子DTG—952个3垫圈GB95—85,104个4垫圈GB93—87,102个5螺母GB41—86,M102个6扁钢50×82块7铜铰线TG—951根伸缩缝处连接端头材料表 表7-10序号名称型号及规格数量单位备注1螺栓GB5181—86,M10×352个2垫圈GB95—85,102个3垫圈GB93—87,102个4螺母GB41—86,M102个5扁钢50×81根测量端子材料表 表7-103.矿山法隧道⑴矿山法施工隧道连接端子的制作安装连接和测量端子制作安装如图7-12；图7-12

矿山法隧道连接端子和测量端子引出位置示意图⑵连接端子和测量端子制造安装详图同明挖隧道图7-7～图7-11；⑶连接端子和测量端子材料用表同表7-9及表7-10；⑷矿山法隧道杂散电流的防护只针对内衬墙远离防水层结构的钢筋提出焊接要求；⑸连接端子和测量端子的间距、位置可参照明挖法隧道确定。

第五节 火灾防护一、地下工程火灾发生的特征和危害二、地铁工程火灾的防护对策三、地下铁道工程消防一﹑地下工程火灾发生的特征和危害⒈排烟困难，散热慢⑴通常烟的扩散速度比人群疏散速度快得多。烟的水平扩散速度一般为0.5～1.5m／s；无阻挡情况下人水平步行速度为60m／min；老人和小孩最快40m／min；上楼梯速度为10m／min，单股人流平地通过量40人／min，上楼梯33人／min；⑵地下建筑通风条件不如地面建筑，对流条件很差，因而排烟排热也不如地面建筑；⑶火灾造成地下建筑物内人员的最初伤亡，大部分是由于缺氧窒息，中毒昏倒死亡；⑷火灾时的发烟量与可燃物的物理化学特性、燃烧状态、供气充足程度有关。部分材料在不同温度下产生烟量如表7-12。材料名称800℃400℃300℃杉木3.62.10.4普通胶合板4.01.60.4难燃胶合板3.42.00.6硬质纤维板1.42.10.6锯木屑板2.82.00.4E.B.P(树脂)—6.24.1聚氯乙烯—4.010.4聚苯乙烯—12.610.0尿基烷(人造橡胶一种)—14.64.0部分材料在不同温度下燃烧产生的烟量(m3/g)(日本)表7-10⒉高温高热全面燃烧⑴使用性质不同，可燃物量也不一样。地下百货商场，可燃物量为25～100kg／m2；地下铁道车站及隧道内可燃物量一般低于50kg／m2；⑵在地下建筑封闭空间内，一旦发生火灾，大量可燃物燃烧，室内温度升高很快，较早地出现“全面燃烧”现象；⑶伴随室内瞬时全面燃烧，巨大能量释放，温度随时间迅速上升，如表7-13；时间(min)51015306090120180240360温度(℃)5566597188219259861029109011331193火灾标准时间温度曲线值

表7-13⑷火灾房间空气体积急剧膨胀，烟气中的一氧化碳、二氧化碳等有害气体的浓度迅速提高；⑸我国地下建筑先后发生过几十次火灾，都出现过高温现象。一切可燃物产生的热量，几乎全聚集在地下建筑物内；⑹人体对高温的耐受时间如表7-14。

时间少于5min5min30min2h4~8h27~72h温度(℃8046~6535~41掩蔽人员对高温的耐受时间

表7-14⒊安全疏散困难⑴有些地下建筑内的各种可燃物质，燃烧时会产生大量烟气和有毒气体（如一氧化碳、二氧化碳及其他有毒气体），不仅严重遮挡视线，使能见度大大降低，还会使人中毒窒息，危害极大。①当空气中含氧量下降到15％时，人的肌肉活动能力下降；②当空气中含氧量降到10％～14％时，人就会四肢无力，产生判断失误；③当空气中含氧量降到6％～10％时，人就会昏倒。常见的可燃物质燃烧时产生的有毒气体如表7-5。可燃物名称有毒气体木材CO2、CO羊毛CO2、CO、H2S、NH3、氯化氢棉花、人造纤维CO2、CO聚四氯乙烯(特氟陶)CO2、CO聚苯乙烯苯、甲苯聚氟乙烯氢化氧、CO2、CO尼龙乙醛氨、CO2、CO酚树脂氨、氰化物、CO三聚氰胺—醛树脂氨、氰化物、CO环氧树脂丙酮、CO2、CO可燃烧物燃烧时产生的有毒气体

表7-15⑵地下建筑发生火灾时，室内由于正常的照明电源切断，变得一片漆黑。①如地下工程内不装设事故照明和紧急疏散标志指示灯，人员根本无法逃离火场；②地面建筑即使是月夜地面照度也有0.21x，地下建筑内无任何自然光源，加上浓烟滚滚，使疏散极为困难。火灾时的烟，是指物质热分解生成物，即游离碳素粒子，液体微粒（一般粒径在0.01～10um），它们和同时产生的气体共同在空气中浮游、扩散。①烟气浓度的表示方法有三种：质量浓度法、粒子浓度法和透光率法；②在进行人员快速疏散规划设计时，大多由烟的光透过量中求得光学浓度来表示烟的浓度，一般用减光系数CS（m-1）表示；③若在烟气中的光强度为I，可用下式表示减光系数、光的强度光源与受光点距离之间的关系。式中：IO——无烟时的光强度；

I——有烟时的光强度；

L——光源与受光点的距离（m）；

CS——减光系数（l／m）。

（7－9）（7－10）烟的浓度即减光系数CS与能见距离D（m）之间成反比例关系。通常人员能否从地下建筑内疏散，决定于三个极限值：①疏散视距的极限值当熟悉情况时，其疏散视距的界限为5m，疏散界限烟浓度CS为0.2～0.4（平均0.3m-1）；对建筑物情况不熟悉时，其疏散视距的界限为30m。②人能承受浓烟度的极限值疏散界限烟气浓度CS为0.07～0.13（平均0.1m-1）。③在疏散视距内，人能承受烟浓度下，人员疏散视觉光强度最低限制。⑶温度升高快，对人体危害大。地下建筑发生火灾时，热量不易散失，爆燃（F.O）出现快，室内温度可达到800℃以上；⑷疏散距离长，路径复杂。有的地下街或地下铁道的车站长达数百米或数千米，日本青函隧道、英法海峡隧道长达50km以上。⒋扑救困难、危害大⑴探测火情困难。地下建筑火灾发生后，只见浓烟从出口冒出，无法确切知道火灾究竟发生在哪一个部位；⑵接近火场困难。对于一般没有完善的排烟设施的地下工程，消防人员进人口，同时也是烟、热排出口，高温、浓烟、毒气使消防人员无法接近火场；⑶通讯指挥困难。地下火场灾情只能靠人传递信息，速度慢、差错多；⑷缺少地下工程报警消防专门器材。

二﹑地铁工程火灾的防护对策

严格执行地下工程防火规范，贯彻“预防为主，防消结合”的方针。⑴规划布局合理。地下建筑与城市地下总体布局规划相结合，增强城市总体防灾、抗灾功能；⑵选择钢筋混凝土结构。地下建筑物结构材料应选择钢筋混凝土，而且钢筋的保护层应满足地下工程钢筋混凝土结构设计规范规定的厚度；⑶合理选择装修材料。地下工程的装饰材料应选择不燃、难燃材料和阻燃处理的材料；⑷合理选择出人口位置和数量。出人口应选择在人员不太集中地区，浅埋车站出口数量不宜少于4个，小站出口可适当减少，但不能少于2个；⑸防火分区划分及要求①地下铁道车站面积多在5000～6000m2，应采用防火墙、防火卷帘加水幕或复合防火卷帘划分防火分区；②每一个防火分区（除站台厅和站厅外）最大允许使用面积不应超过1500m2；③每一个防火分区安全出人口不少于两个；④防火门必须向疏散方向开启。⑹联络通道的防火作用。为了保证乘客安全疏散，两条隧道之间应设联络通道，联络通道两端应设防火卷帘门；⑺钢结构的防火保护处理钢结构在高温和火焰作用下，在15min内，其强度降低一半以上，易塌落，进行防火保护处理后，可以提高耐火能力，详见表7-16。防火涂料厚度(mm)耐火极限(h)燃烧性能0.41.0不燃烧体2.02.0不燃烧体3.52.5不燃烧体4.03.0不燃烧体

LB钢结构防火涂料耐火极限 表7-16⑻地铁车站和隧道的机械通风及排烟①防烟分区要求设备的排烟能力为1500m3／min。选用排风机每小时排风总量为90000m3/h；②区间隧道排烟量，按单洞区间隧道截面的排烟流速不小于2m／s，排烟速度不应大于11m／s；③至于地下铁道列车阻塞在区间隧道时的送风量，则可按区间隧道断面风速不小于2m／s计算，但风速不应大于11m／s。⑼地下铁道火灾自动报警系统设置①车站控制室、计算机房、通讯机房、信号机房、变电所、配电室、广播室、电缆间及控制中心等重要场所；②站厅、站台厅、售票室、储藏室及管理用房；③地下折返线和停车线；④车辆段的检修库、列车库、停车库和可燃物品库房；⑤设有火灾自动报警的场所，应在适当部位增设手动报警按钮。此外，地下铁道主排水泵站和排雨水泵站，在危险水位应设自动报警装置。

三﹑地下铁道工程消防⒈自动报警系统⑴系统组成①由设在控制中心的中央一级自动报警、各车站及车辆设的二级报警组成；②中央火灾自动报警系统通过数据传输信道（PCM）实现和各车站（车辆段）火灾自动报警系统联网；③各车站（车辆段）火灾自动报警系统独立对本站（包括相邻区间隧道）范围内各保护区进行火灾监视，根据中央系统的控制指令启动区间隧道事故通风系统。中央系统亦可直接启动相关车站事故通风系统。上海地铁1号线火灾自动报警系统的组成如图7-13所示。

图7-13

上海地铁1号线火灾自动报警系统的组成⑵系统功能灾报警系统的功能应有报警、监视、控制，通话及信息储存打印功能⑶系统设备以上海地铁1号线为例，选用美国Simplex公司生产的火灾自动报警系统。⑷系统电源设备①交流电源——容量为3kVA／220V，保证外供交流电源失电情况下能继续供电不少于30min；②备用电源——容量能保证控制器维持监视状态24h加正常工作状态下30min的能力。⑸车站自动报警系统组成如图7－14。图7－14

车站火灾自动报警系统组成⒉水消防系统⑴消防水源与进水方式①消防用水由城市自来水管道供给，各车站和车辆使用两路进水方式；②有条件的车站和车辆段可以不同的两路自来水管道分别接水；③若进水点只有一路自来水管道，则在这路管道引接加装一个阀门，然后再从阀门两旁各接出一路进水管（形成假两路）到车站内。⑵消火栓系统①每座地下车站均应设一间消防增压泵房，内有两台消火栓泵，一用一备；②每座车站及相邻区间隧道的消火栓系统由消火栓泵、管道、若干消防栓箱组成。车站内每隔45m设置一只消火栓箱，箱高1.8m、宽1.2m；③区间隧道内消火栓水源来自相邻两座车站，隧道内每隔45m设置一只消火栓箱，箱高0.9m，宽1.2m；④车站与区间隧道防火区域内任何一点着火，要求消火栓交汇水柱不得少于4股，每股水柱量为5L／s。⑶水幕系统①一般在站台与站厅之间楼梯之上设置水幕；②每座车站的消防泵房内设两台水幕增压泵一用一备；③采用双路进水，管道环路布置，沿站台板下敷设，按不设防火卷帘门水幕强度为2L/(m·s)；④水幕控制方式有全自动和半自动两种方式。⑷闭式自动喷水灭火系统①闭式自动喷水灭火系统使用于车辆段的停车库；②用水量以30L/s计，由室外消防干管分两路接人车库喷淋泵房，内设2台喷淋增压泵（I—S125—100一315），一用一备；③喷淋采用中温型闭式玻璃球普通洒水喷头（ZSTP15／68型），控制温度为68℃，按3m间距布置，距边墙1.5m。3.化学灭火系统

地铁的供电、信号、通信及相应的中央控制系统对地铁运营至关重要，且设备全为进口，又较为昂贵。这些系统设备一旦产生火情，若用水喷淋救火，造成损失更大。一般采用化学灭火系统。上海地铁1号线在重要电器设备用房设置了从美国全套引进的HAIDN1301卤代烷全淹没化学灭火系统。⑴喷洒系统①全自动全淹没1301灭火系统按被保护区域对象的情况，有三种配置方式：组合分配式、独立组合分配式和独立分配式；②喷洒系统由储气钢瓶、瓶头阀、喷放管和喷头组成；③上海地铁1号线所用钢瓶有55LB、167LB、400LB三种规格；④单瓶喷洒系统如图7-15；组合瓶喷洒系统如图7-16。图7-15

单瓶喷洒系统图7-16

组合瓶喷洒系统⑵控制系统上海地铁四号线1301灭火系统具备三种控制方式：即全自动控制、半自动控制和手动控制。系统控制框图见图7-17。图7-17130灭火系统控制框图⒋其他要求①开发浓烟下火场疏散导向标志；②开辟地下火场暂避空间；③高性能照明设备，有效地防排烟系统；④为消防战士配备使用时间长重量轻的呼吸系统；⑤研制多功能无人驾驶适合于地铁工程的专用消防车；⑥尽快建立地铁灾害事故全市应急处置指挥机构，启动应急预案，快速反应，调集全市消防处置力量，做到统一指挥，各司其职、互相配合。

第六节 地铁工程的防水一、防洪涝积水回灌二、地铁工程防水材料三、地铁车站防水四、盾构法圆形隧道衬砌结构防水一、防洪涝积水田灌⑴车站出人口及通风亭的门洞下沿应高出室外地面150～450mm；⑵必要时设临时防水淹措施；⑶在地铁车站、区间隧道设置足够的泵房设备；⑷位于水域下的区间隧道两端应设电动、手动防淹门。二、地铁工程防水材料

⒈防水卷材①主要用于防水层、防腐层、建筑防潮、简易防水及临时性建筑防水等；②目前防水卷材主要为沥青系防水卷材、高聚物改性系防水卷材、合成高分子防水卷材三大系列，若干品种规格。⒉防水涂料防水涂料主要用于构筑物内外墙防水、装饰工程的防渗、堵漏。⒊结构自防水材料

结构自防水材料又统称刚性防水材料，是指以水泥、砂石为原材料，掺入少量外加剂、高分子聚合物等材料，通过调整配合比，抑制或减少孔隙率，改变孔隙特征，增加材料界面间密实性的方法，形成一种具有一定抗渗能力的水泥砂浆、混凝土类防水材料，可达到增强混凝土结构自身防水性能的目的。①水泥砂浆类防水材料多作为附加防水层，用于有防水、防潮等要求的地下工程的迎水面和背水面，弥补工程中出现的蜂窝、麻面等缺陷；②混凝土类防水材料是一种既可防水又可兼作承重围护结构的材料，可用于地下工程及各种防水、输水、贮水结构工程中。这种材料具有较高的抗压（抗拉）强度、耐久性，抗冻、抗老化性能较好，一般为无机材料，不燃烧、无毒、无异味，有透气性，材料易得，造价低廉，施工方便，便于修补，综合经济效果理想。⒋嵌缝密封材料

建筑工程用密封材料，主要用于填充构筑物接缝、裂缝、镶嵌部位等，能起到水密、气密性作用。防水混凝土一般分为普通防水混凝土、外加剂防水混凝土和膨胀水泥防水混凝土三种，其特点和适用范围如表7-l7所列。

种类最高抗渗压力(MPa)特点使用范围普通混凝土＞3.0施工简便、材料来源广泛适用于一般工业、民用建筑及公共建筑的地下防水工程外加剂防水混凝土引气剂防水混凝土＞2.2抗冻性好适用于北方高寒地区，抗冻性要求较高的防水工程及一般的防水工程，不适用于抗压强度大于20MPa或耐磨损要求较高的防水工程防水混凝土的适用范围表7-17种类最高抗渗压力(MPa)特点使用范围外加剂防水混凝土减水剂混凝土＞2.2拌和物流动性好适用于钢筋密集或捣固困难的薄壁型防水构筑物，也适用于对混凝土凝结时间(促凝或缓凝)和流动性有特殊要求的防水工程(如泵送混凝土工程)三元醇胺防水混凝土＞3.8早期强度抗渗强度高适用于工期紧迫，要求早强及抗渗性较高的防水工程及一般防水工程氯化铁防水混凝土＞3.8适用于水中结构的无筋、少筋的厚大防水混凝土工程及一般地下防水工程，砂浆修补抹面工程在接触直流电源或预应力混凝土及重要的薄壁结构上不宜使用膨胀水泥防水混凝土3.6密实性好、抗裂性能好适用于地下工程和地上防水构筑物、山洞、非金属油罐和主要工程的后浇缝续上表⒈离壁式衬套拱顶与侧墙防水技术右图为山体中地铁车站主洞室的离壁式支护防水设计图。卷材每卷长20m，幅长2.05m，厚1.0～2.0mm。

三、地铁车站防水

图7-18车站主洞室断面防水设计示意(尺寸单位：mm)⑴卷材粘贴：①PVC卷材粘贴之前，基层应平整、清洁，坚硬的杂物用刀具清洗干净；②卷材与卷材的连接可搭接或对接，长边搭接不少于5cm，短边搭接不少于10cm，对接面上加焊PVC卷材条，宽度不少于10cm；③卷材搭接热焊时要保证焊接受热均匀，有熔浆；④卷材与混凝土面粘结采用聚氨酯粘合剂，涂抹均匀，卷材敷贴平顺；⑵离壁式衬套支护侧墙可以用轻质混凝土砌块砌筑，应以膨胀防水水泥砂浆抹面。

⑶离壁式支护拱肩部位是拱部渗漏水汇集处。在拱肩部位的卷材边缘用水泥砂浆压实，落水口间距10～15m，落水口接有落水管，落水管长2.0～2.5m。如图7-19所示。

图7-19

拱肩防排水设计示意(尺寸单位：mm)⒉复合式衬砌防水技术⑴通常由初期支护、缓冲层、防水卷材、二次衬砌模注混凝土结构；⑵初期支护为钢筋格栅加钢筋网再加喷射混凝土，厚度0.25～0.30m；⑶缓冲垫层用较柔软且具有相当强度的片材，以克服喷射混凝土粗糙凹凸不平的基面对防水板（膜）的损伤；⑷防水板（膜）具有不透水性，耐久性良好和接缝处严密且操作简单的特点；⑸二次衬砌为模注防水混凝土，其抗渗等级S8。

选择防水材料时应注意以下几点：

⑴缓冲层选用聚乙烯（PE）泡沫塑料衬垫，厚度4±0.5mm，幅宽1200±50mm，表观密度45±5kg/m3；拉伸强度＞0.5MPa，断裂延伸率＞100%；⑵防水板（膜）选用以下三种材料：①LDPE膜（即低密度聚乙烯膜，俗称高压聚乙烯）②EVA膜（即乙烯一醋酸乙烯共聚物膜）③EBC板（即乙烯—醋酸乙烯与沥青共聚物合成）⑶目前，北京地铁所用的LDPE膜（厚0.8mm）、EVA膜（厚0.8mm）、ECB板（厚1.2mm）性能指示如表7-l8所示。项目名称(单位)LDPELLDPEEVAECB拉伸强度(MPa)17.923.7123.5816.95最大强度伸长率(%)685.4760.2742.8700抗渗透性0.2MPa24h不透水0.2MPa24h不透水0.2MPa24h不透水0.2MPa24h不透水低温弯折性-30℃无裂纹-40℃无裂纹-40℃无裂纹-40℃无裂纹LDPE、LLDPE、EVA、ECB防水板(膜)性能指标表7-18⒊卷材防水技术⑴车站防水要求较高时，应采用全合成高分子防水卷材，厚度不应小于２mm，高聚合物改性沥青防水卷材（聚脂胎）厚度不应小于5mm；⑵防水要求较低时，上述卷材厚度可以相应减薄；⑶卷材全外包防水宜采用“外防外贴”法；⑷将卷材直接粘贴在侧墙的结构混凝土外侧，并与混凝土底板下面的卷材防水层连接，以形成整体封闭防水层。如图7-20、图7-21所示。

图7-20立面防水错槎接缝(尺寸单位：mm)1-立墙；2-防水层；3-找平层1-素土夯实；2-素混凝土垫层；3-防水砂浆；4-聚氨酯底胶；5-基层胶粘剂；6-卷材搭接缝；7-卷材附加补强层；8-油毡保护隔离层；9-细石混凝土保护层；10-需防水结构；11-卷材附加层；12-嵌缝密封膏；

13-5mm厚聚乙烯泡沫塑料保护层图7-21地铁工程卷材防水构造图外防外贴的施工：①首先在抹好水泥砂浆找平层的混凝土垫层四周砌筑永久性保护墙，其高度约为所需防水结构厚度加上500mm，下部应干铺一层油毡隔离层，上部用石灰砂浆砌筑临时性保护墙，以便以后拆除；②油毡防水层铺设完成后，应立即进行保护层施工；③在防水保护层完工后，再砌筑保护墙；④全部完工后，按设计要求及时进行基坑回填土施工。⒋涂料防水⑴材料选择防水涂料﹑防水卷材⑵施工工艺①涂料配制应根据涂料出厂使用说明现场配制②施工要点抹压法施工﹑涂刷法施工﹑填塞法施工地铁车站内，内、外和外防水涂层的构造如图7－22所示。图7-22a)地铁内防水涂层构造1-防水涂层；2-砂浆或饰面砖保护层；3-细石混凝土保护层图7-22b)地铁内、外防水涂层构造1-防水涂层；2-砂浆保护层；3-细石混凝土保护层；4-嵌缝材料；5-砂浆或砖墙保护层；6-内隔墙、柱；7-施工缝图7-22c)地铁外防水涂层构造1-防水涂层；2-砂浆或砖保护层；3-施工缝；4-嵌缝材料⒌接缝防水⑴施工缝①无内衬墙车站结构，施工缝通过设置遇水膨胀腻子止水条等措施防水，见图7－23；②对于纵向及环向的施工缝，也可设置镀锌止水钢板或橡胶止水带防水。

图7－23单层侧墙顶板与地下墙接头施工缝图(尺寸单位：mm)⑵伸缩缝（诱导缝）①长条形的隧道和车站设置伸缩缝以释放变形引起的温度应力﹑构造应力；②在车站主体结构与出人口通道接口处，或与其他附属结构相接处，也要设置伸缩缝；③沿纵向一般35～50m设一道伸缩缝，但应尽可能减少设缝的条数；④伸缩缝间距与结构物的使用温度有关，可参考下述公式及表7－19。伸缩缝的留设间距宜按下式选定：式中：l——伸缩缝留设间距（m）；

△l——构筑物允许的侧向变形（一般取0.01m）；

a——混凝土的膨胀系数（l／℃）；

△t——温度差，即混凝土的浇筑温度与使用期间所遭受的最大温度差（℃）。结构作用温度(℃)伸缩缝间距(m)结构作用温度(℃)伸缩缝间距(m)-10以下2010~035-5~102510以上500~530伸缩缝间距选择参数表表7-19伸缩缝的防水主要有埋入式止水带和外贴式止水带，均为橡胶类材料。常用形式如图7－24、图7－25、图7－26。上海地铁新客站出人口变形缝如图7－27。图7－24顶板伸缩缝图（尺寸单位：mm）图7－25埋入式金属止水带变形缝图（尺寸单位：mm）图7－26粘贴橡胶变形缝图（尺寸单位：mm）图7－27上海市地下铁道新客站出入口变形缝图（尺寸单位：mm）

诱导缝与变形缝的使用功能基本一致。①从防水施工上分析，诱导缝处混凝土可以连续浇筑，内表面留有一定深度与宽度的凹槽；②变形缝处则必须支撑模板，中止混凝土浇筑，待混凝土硬化后拆除模板，方可继续混凝土的施工；③上海地铁1号线在1992年以后施工的6个车站均设置“诱导缝”，在防止底板与墙面开裂中收到明显的效果。底板与侧墙诱导缝如图7－28﹑图7－29。图7－28底板诱导缝图图7－29侧墙诱导缝图⑶后浇带（后浇缝）①在后浇混凝土中渗人UEA膨胀剂，并使浇捣混凝土强度等级高于两侧混凝土，起到补偿收缩作用；②宜选择在气温低于主体结构施工时的温度或气温较低时浇筑，以避免或减少收缩裂缝；③此外还要保证14天以上的湿养护期。四﹑盾构法圆形隧道衬砌结构防水⒈防水设计①衬砌结构：预制钢筋混凝土管片＋高强螺栓连接；②复合式双层衬砌结构：装配式衬砌结构＋防水卷材＋现浇整体式混凝土（防水等级较高的隧道）；③国内盾构法隧道施工经验表明，单层衬砌，采用一系列防水措施，也能达到防水要求。⑴防水技术要求根据《地下铁道设计规范》（GB50157—2003）规定：①区间隧道及连接通道等附属的隧道结构防水等级应为二级，顶部不允许滴漏，其他不允许漏水，结构表面可有少量湿渍，总湿渍面积不应大于总防水面积的6／1000；②任意100m2的防水面积上的湿渍不超过4处，单个湿渍的最大面积不大于0.2m2。⑵防水原则和规定采取“以防为主、多道防线、综合治理”的原则。所谓多道设防，是指采用地层处理、衬砌结构自防水、接缝沟槽密封垫、螺栓孔密封垫片及内嵌槽绝等防水措施。①隧道管片混凝土渗透系数不宜大于5×10-3m/s，氯离子扩散系数不宜大于8×10-9cm2/s；②混凝土管片应根据所处地层水头压力梯度，达到衬砌结构的自防水；③管片接缝至少设置一道沟槽密封橡胶止水垫；④防水材料的规格、防水技术措施还应符合现行国家标准《地下工程防水技术规范》（GB50108—2001）的有关规定。⒉衬砌混凝土自身防水和外防水涂层⑴保证管片的出厂质量；⑵在管片吊运、堆放中采取保护措施，凡有缺损者均应修补，以确保管片的防水效果；⑶对于埋深较大或有显著侵蚀性环境的地段，管片采用增强防水、防腐蚀性的外防水涂料。⒊管片接缝防水⑴弹性密封垫上海地铁1号线隧道采用了甲、乙、丙三种不同类型的钢筋混凝土管片，其中甲、丙型管片采用氯丁橡胶加遇水膨胀止水橡胶复合型密封垫，见图7–30；乙型管片则选用掺聚氨酯类水膨胀树脂的遇水膨胀橡胶。图7-30甲﹑丙型管片弹性密封垫剖面图（尺寸单位：mm)⑵嵌缝防水①嵌缝的范围：

a.进出洞20～30m环；

b.联络通道两侧8～10m处等变形量大的衬砌环段进行整环嵌填；

c.其余区段则在拱底90°范围内嵌填。②嵌缝材料：遇水膨胀橡胶腻子、外封氯丁胶乳水泥和特殊齿形橡胶条内插塑料芯材等。a.遇水膨胀橡胶腻子的防水效果较好，具有能适应接缝缝隙不同宽窄、错位、高差等优点；遇水膨胀橡胶腻子的技术性能指标见表7-21。

项目指标吸水膨胀率(%)60±10伸长率(%)≥400剪切粘接强度(MPa)≥0.1体积电阻(Ω·cm)＞109伸缩缝间距选择参数表表7-21b.特殊齿形橡胶条内插塑料芯材法，可预制成型、可调换、作业环境无污染，但对较窄接缝的适应性较差，如图7-31、图7-32所示。

图7-31﹑7-32甲﹑乙型管片嵌缝防水构造图（尺寸单位：mm）⑶楔形管片环面垫片与纵向传力衬垫片①在平曲线和竖曲线地段，根据环、纵面的不同受力特点和压缩要求，分别采用石棉橡胶片和丁腈软木橡胶；②环面纠偏时，衬垫片应贴成渐变曲线，避免大阶梯型，以免影响纠偏效果，进而降低防水效果；③纵缝传力衬垫片是用以解决衬砌环面内、外张角所造成的局部应力集中。⑷螺栓密封与螺栓防腐蚀①采用螺栓密封垫圈（遇水膨胀橡胶类），利用压密和膨胀双重作用止水；②其设计要点是：a.密封圈与沟槽外形应相匹配；b.要充分考虑密封圈在螺栓偏心位置下的抗水压密封性；c.密封因断面尺寸应与螺栓尺寸相适应。③螺栓采用手孔混凝土填实保护法，或刷涂带防锈水性涂料，外封微膨胀水泥、加盖塑料罩的方法。该方法防腐蚀较简单、实用、有效。⒋竖井与圆隧道接头上海1号线的车站竖井与圆隧道接头以刚性方式连接，采取了以下措施：⑴在刚性接头中设置了柔性填缝材料、施工缝止水条，加强防水效果；⑵在进出洞附近设置较密的隧道变形缝环，自洞口向隧道纵深，由密至疏，靠变形缝环吸收、缓和竖井与圆隧道的不均匀沉降；⑶在变形缝前、后环的相对环面设置了加厚的弹性密封垫及垫片，确保了环缝较大的张开时的密封；第七节 施工诱发环境灾害

的预测和防护一、引言二、建筑物和公用设施损坏判据三、施工监测四、沿线建筑物调查五、建筑物及管线的保护方法六、建筑物、构筑物、管线保护实例一﹑引言⒈市区地下铁道车站施工⑴地下连续墙、桩排墙施工时产生泥浆、噪声、振动；⑵井点降水造成地下水位变化及地下水径流紊流的混乱、水质的变化，引起土层的沉降、密实度、孔隙水压力变化；⑶甚至导致支撑的失稳，连续墙的倾倒，大面积上体的滑移、坍陷；⑷车站深大基坑开挖，引起近旁道路的地下管线（煤气﹑地下电缆、热力蒸气等）的开裂。⒉地铁区间隧道施工⑴软土盾构法隧道进（出）工作井、转弯（纠偏）、穿越大楼桩群、浅覆土易引起流砂等不良地质现象，钻爆法施工山岭隧道引起振动、烟尘、渣土，断层和强烈破碎带引起冒顶塌落；⑵浅埋暗挖法化学注浆时易引起土性的改变、塌方冒顶；⑶沉管法隧道对航道、河床和水流的速度有影响。⒊高架桥施工⑴钻孔桩、挖孔桩、打（压）桩施工引起振动、地面沉陷、土体的位移、泥浆污染和噪声的干扰；⑵预制桥梁制作、吊运过程会阻碍交通；⑶高架桥对视线、景观的影响等。

施工活动对已建地铁工程的保护措施：⑴首先应以预防为主，即采取合理的施工工艺和技术方案，将产生的地面沉降、深层土体扰动降低到工程变形允许范围内；⑵其次对既有建筑物和地下管线进行监测、脱换、补强、加固等工程措施，保证在施工扰动发生后不致产生大的影响使用的残余变形。建筑物和管线进行施工环境保护的步骤如图7-33。

图7-33工程保护程序二、建筑物和公用设施损坏判据

地铁施工对土层和地表的主要影响为：浅地表以下土层竖向和水平向的位移和变形以及地面沉降；⑴土层的竖向位移和变形将引起地面下沉、倾斜、曲率变化和扭曲等；⑵水平向的土层位移和变形则将引起地面水平位移、拉伸和压缩；⑶地表移动和变形对地面与地下建（构）筑物的影响亦不尽相同，在建筑物和地下管线中产生大小不等的附加应力和变形，严重时将导致建筑物和管线的破坏。

⒈建筑物⑴施工场地周围邻近建筑物状况调查①周围建筑物分布（地形现状图）；②周围建筑物的建筑特色、荷载、结构形式及各种建筑物的沉降反应；③环境测点布置、地面沉降盆的拐点位置及建筑物不均匀沉降敏感的部位。⑵建筑物的破坏程度及其特征，如表7-22、表7-23所示；⑶建筑物在地铁施工过程引起不同程度的位移及变形。不同结构整体竖向位移和破坏特征如表7－24、表7－25、表7-26描述。破坏强度典型破坏症状描述近似裂缝宽度0可忽略发丝状裂缝宽度小于0.1mm不大于0.1mm1非常轻微很细小裂缝，一般在装修时即可处理，建筑物可能存在分散的轻微断裂，仔细观察可发现外部墙体上有可见裂缝不大于0.1mm2轻微内墙上出现几处轻微裂缝，外墙上的裂缝可见，有些需要嵌缝以防风雨，门窗轻微倾斜不大于5.0mm3中等裂缝需要清理并修补，重新生成的裂缝可以适当的衬材遮盖，外部砖墙可能需要重砌，门窗倾斜，公共服务设施可能中断5～15mm，或者较多，但小于3.0mm4较严重门框、窗框、楼板显著倾斜，墙体显著倾斜成凸出,梁支撑部分松脱,管道开裂15～25mm，但决定于裂缝数量5非常严重梁支撑松脱,墙倾斜严重并需加支撑,窗扭曲断裂,有失稳危险通常大于25mm，但也决定裂缝因素建筑物破损程度和破坏特征表7-22裂缝宽度(mm)损坏程度对结构和建筑物使用影响住宅商业及公共设施工业建筑＜0.1不考虑不考虑不考虑没影响0.1～0.3非常轻微非常轻微不考虑0.3～1.0轻微轻微非常轻微影响美观，加速墙面的风化1.0～2.0轻微－中等轻微－中等非常轻微2.0～5.0中等中等轻微结构危险性增加5.0～15.0中等－严重中等－严重中等15.0～25.0严重－非常严重中等－严重中等－严重≥25.0非常严重－危险严重－危险严重－危险建筑物损坏程度判断表7-23建筑结构类型δ／L(L为建筑物长度，δ为差异沉降)建筑物反应一般砖混承重结构(包括有内框的结构)，长高比小于10；有圈梁，天然地基达1/150分隔墙及承重墙有相当多的裂缝，可能发生结构破坏一般钢筋混凝土框架结构达1/150发生严重变形达1/500开始出现裂缝高层刚性建筑物(箱形基础、桩基)达1/20可观察到建筑物倾斜有桥式行车的单层排架结构的厂房达1/300桥式行车运转困难，不调整轨面水平难以运营有斜撑的框架结构达1/600处于安全极限状态一般对沉降差反应敏感的机器基础达1/850机器使用可能发生困难，处于可运行的极限状态建筑物在不同差异沉降下的反应表7-24房屋和结构分类房屋结构类型最大许可最终沉降δmax（mm)结构物中共线的邻近三点或基础的最大许可角变形δmax1大体积结构，刚性大体积混凝土基础，刚性混凝土片筏基础150～200结构中不同点的最大差异沉降引起的基础倾斜不应大于1/100～1/200(结构高度／基础平面尺寸)2铰接静定结构(三铰拱、单跨钢架和木结构)100～150100～2003超静定钢结构；砌体承重结构，每层均有圈梁，横墙不小于250mm厚，跨度不大于6m；桩距不大于6m的框架结构条形基础或片筏基础80～1001/200～1/3004第三类结构，但其中有一条不满足；独立基础的钢筋混凝土结构60～801/300～1/5005有大跨板或大型构件的装配式结构50～601/500～1/700建筑物最大许可沉降或差异沉降(角变形)表7-25建筑物分类高度(m)地基极限变形值倾斜度容许平均沉降(cm)高压缩性粘性土中压缩性粘性土高钢筋混凝土烟囱H≤001/2H40电视塔微波塔输电塔100＜H≤2001/2H30200＜H≤3001/2H20H＞3001/2H10H≤208/1000402020＜H≤506/10004050＜H≤1005/100040100＜H≤1504/100030150＜H≤2003/100030200＜H≤2502/100020250＜H≤3001.5/100020300＜H≤4001/10001010石油化工塔一般石油类化工塔4/10002010分罐类D≤3.2m石油化工塔3.2＜D≤5.4m4/10002.5/1000高达100m的稳固性好的刚性建筑物1/25020高耸结构的地基极限变形表7-26构件分类标准竖向许可变形墙总体变形L/200混凝土梁L/300或300mm砖墙块部分开裂L/500或15mm轻质隔墙部分开裂L/350～L/360或20mm活荷载作用下可见弯曲变形L/360由于预拱产生的反向歪曲变形L/300楼板或屋顶差异沉降L/250～L/300木楼板L/330石材或沥青面层L/250可弯曲的短跨层面薄板L/750坡度位移敏感设备(如发电机)L/175坡度可视弯曲变形L/180悬臂梁填充墙开裂(沿边界的相对位移)L/250～L/500，视填充墙而定龙门架起重机梁顶部起重机行走不便L/700结构构件的竖向许可变形表7-27建筑物长度变化(m)破坏等级典型破坏描述小于0.03m非常轻微墙上有头发丝般的细小裂缝0.03～0.06轻微有多条小裂缝，门窗轻微凸开0.06～0.12中等门窗凸出，自来水管可能断开0.12～0.18严重自来水管断开，墙上有张开性裂缝，门窗歪斜，墙倾斜而失去某些支撑，屋顶隆起、砖砌体隆起，出现水平裂缝＞0.18极严重损坏如上，但更厉害，需要部分或全部加固，梁鼓出，墙歪斜需支撑，墙和屋顶严重弯曲或隆起破坏等级与破坏的特征表7-28整体结构物和结构构件的水平位移及变形特征，如表7-28﹑表7-29。构件分类标准水平向许可变形柱多层房屋侧向位移高度/1000建议值有斜撑框架破坏高度/600砖混结构墙体或填充裂缝高度/500单层或低矮的柔性框架高度/300门窗直棂装配玻璃支架的弯曲L/175龙门超重机架起重机轨道分离L/500结构构件的水平向许可变形表7-29⒉地下管道及构筑物设施⑴施工场地周围邻近建筑物状况和邻近地区地下管道资料调查；⑵管线在地铁施工工程中引起的差异沉降及曲率的限值；①差异沉降：承插接口及机械铸铁管道和柔性接缝管道，每节许可差异沉降为小于等于L/1000(L为管节长度）；②常见地下管道位移容许值可参考表7－30。管道名称雨水管上水管煤气管盾构隧道容许垂直位移(mm)503010～155容许水平位移(mm)503010～155常见地下管道容许位移值表7-30三﹑施工监测⒈监测项目⑴地下水文地质的监测主要监测地下水水位和孔隙水压的变化。⑵土体分层变形监测①地表沉降观测。主要测定纵横沉降槽曲线及最大下沉坡度，最小曲率半径和沉降速率等，一般用精密水准仪测量；②土体分层沉降观测。主要观测盾构或顶管正上方和基坑周边不同深度处土体沉降量。一般采取土体的分层沉降观测装置测定。；③地表水平位移观测。一般采用精密经纬仪观测，用以随时分析地面建筑物的安全性；④土体水平位移量测。沿隧道（管道）两侧或基坑周边布置测斜仪量测土体发生的水平