地铁暗挖洞内地下连续墙施工关键技术与实践

第1章 概述  1

1.1 北京市地下工程施工控水新形势和新要求  1

1.2 项目研究依托工程  2

1.3 本书的主要内容  6

第2章 洞内地下连续墙结构特征及适用性  8

2.1 地下连续墙的发展历史  8

2.2 地下连续墙控水理论  17

2.3 洞内地下连续墙的特点  21

2.4 洞内地下连续墙实施可行性  22

参考文献  30

第3章 洞内地下连续墙施工关键技术  33

3.1 洞内地下连续墙的适用条件  33

3.2 洞内地下连续墙施工设备  33

3.3 洞内地下连续墙施工配套设施  35

3.4 洞内地下连续墙施工所需材料  37

3.5 洞内地下连续墙的施工工艺  38

3.6 质量控制  51

3.7 应用实例  52

第4章 洞内地下连续墙施工成槽稳定性及规律研究  55

4.1 洞内地下连续墙施工成槽特征与影响因素  55

4.2 洞内地下连续墙施工成槽数值模拟与变形规律分析  58

4.3 洞内地下连续墙施工成槽的可行性讨论  69

4.4 结论  75

参考文献  75

第5章 洞内地下连续墙施工过程中导洞的力学响应  77

5.1 数值计算模型  77

5.2 计算结果分析  81

5.3 实测与数值结果对比  91

5.4 结论  93

参考文献  93

第6章 洞内地下连续墙施工过程中周边场地响应  95

6.1 数值计算结果分析  95

6.2 洞内地下连续墙施作顺序对地表沉降的影响分析  105

6.3 实测与数值结果对比  106

6.4 结论  109

参考文献  110

第7章 车站主体施工全过程洞内地下连续墙的力学响应  111

7.1 数值计算模型  111

7.2 地表沉降结果分析  114

7.3 地下连续墙位移变形结果分析  115

7.4 结论  119

参考文献  120

第8章 洞内地下连续墙防渗性能分析  121

8.1 数值计算模型  121

8.2 地下连续墙防渗性能分析  125

8.3 结论  128

参考文献  128

第9章 洞内地下连续墙质量检测  129

9.1 质量检测方法概述  129

9.2 洞内地下连续墙回弹仪强度检测  130

9.3 洞内地下连续墙结构探地雷达检测  140

9.4 洞内地下连续墙结构TRT检测  145

9.5 洞内地下连续墙施工质量评估  151

参考文献  151

第1章概述

1.1北京市地下工程施工控水新形势和新要求伴随我国城市化进程的推进，城市地面可利用空间逐渐减小，城市交通拥堵成为常态，极大地影响了城市运输效率，浪费了能源，并造成大气和噪声污染等多种问题。因此，地下空间的开发利用已成为今后的发展方向。地下轨道交通具有安全、便捷、客运量大和绿色环保等优点，是解决大城市交通拥堵问题的有效途径。“十四五”规划(2021--2025年)期间，中国城市轨道交通运营里程有望新增5000 km，年均新增1000 km左右，总里程达1.3万km，预计到2025年，中国开通运营城市轨道交通的城市将达到50个，运营里程将超过15 000 km，其中，上海和北京将分别形成1000 km以上的庞大线网。据中研普华产业研究院出版的《2023-2027年中国城市轨道交通行业全景调研与发展战略研究咨询报告》:2022年全年，新增城市轨道交通运营线路21条，新增运营里程247 km，新增南通和黄石2个城市首次开通城市轨道交通。截至2022年12月31日，31个省(自治区、直辖市)和新疆生产建设兵团共有53个城市开通运营城市轨道交通线路290条，运营里程9 584 km，车站5609座。水的负面作用一直是地铁地下工程修建中无法回避的问题，地铁修建中的工程事故大多有水的参与。以往在地铁修建中多采用降水手段控制施工区内地下水，从而保证干燥的作业环境。目前北京市修建地铁大部分采用降水施工，据统计目前北京市在建地铁线路总降水量达到4亿~5亿m’，据北京市统计局统计2010年全市总地下水资源量15.9亿m，近年来南水北调工程不断向北京市输水，但全市总地下水资源量不超过20亿m，在建地铁线路降水量达总地下水资源量的20%。而地下水在北京市供水中占有举足轻重的地位，其供水量约占全市供水总量的70%~80%，是北京市水资源的重要组成部分，是社会经济发展的生命线，在生活饮水、农田灌溉、工业生产、城市发展和维系良好生态环境方面发挥着重要作用。目前，北京市平原区地下水超采，导致生态与环境恶化趋势加剧，严重影响了经济社会的可持续发展。如何科学有效地保护地下水资源，保证地下水供水的健康运行，是当前急需解决的关键问题。自2007年起，北京市陆续颁布了《北京市建设工程施工降水管理办法》《北京地区城市建设工程地下水控制技术导则》《北京市节约用水办法》《北京市水资源税改革试点实施办法》等文件，在地下水资源日益枯竭的今天，地铁建设工程中地下水控制采用止水方案不仅是大势所趋，更是切实践行“绿水青山就是金山银山”理念，推动促进地铁工程地下水控制施工升级转型的历史机遇。

地下连续墙技术起始于意大利，1958年地下连续墙技术引入我国。地下连续墙施工噪声、振动较小，对邻近地基和建筑物结构影响甚微，适宜在城市建筑密集和人流多及管线多的地域施工。几十年来，地下连续墙技术得到了不断发展和完善，并用于地下铁道、地下停车场、船坞、港口驳岸、桥梁基础、水坝、大型基础支护、高楼地下室、地下油罐、竖井、深路堑和深开挖边坡的挡土墙等许多重大工程，如上海轨道交通4号线修复工程、南水北调穿黄工程等。地下连续墙具有防渗、防水、挡土和承重功能，对土壤的适用范围广，而且其防渗性能好，几乎可以做到完全不透水。但是，在砂层、粉质黏土层、中强风化层、断层破碎带的富水和动水条件下，地下连续墙的施工效果和工期均难以保证，且施工造价高。随着城市的不断发展，地铁的施工环境变得越来越复杂。为了减少对城市正常运行的影响，施工场地逐渐转移到地面以下。因此，开展复杂环境下地下连续墙技术的适用性和可行性研究，尤其是研发地下狭小空间内地下连续墙的施工工艺，保证地铁施工过程中城市道路的正常功能，具有重要的工程价值和应用前景。

本书内容包括：第一章为概论部分，主要介绍本书研究的工程背景。第二章对地下连续墙技术进行概述，主要包括地下连续墙的发展历史、地下连续墙的基本特征、地下连续墙控水理论、洞内地下连续墙的特点、和洞内地下连续墙实施可行性。第三章阐述暗挖洞内地下连续墙施工关键技术。第四章基于现场监测和数值模拟手段，分析了洞内地下连续墙施工过程中地铁导洞的力学响应。第五章开展了洞内地下连续墙施工成槽稳定性及规律研究。第六章分析了洞内地下连续墙施工过程中周边场地响应。第七章研究洞内地下连续墙的力学响应，数值分析了地层开挖下洞内地下连续墙的力学行为。第八章研究了洞内地下连续墙防渗性能，采用数值手段分析了洞内地下连续墙的存在诱发的渗流场变化。第九章介绍了洞内地下连续墙质量检测技术。