2020年最新版的《城市軌道交通工程地質(zhì)風(fēng)險控制技術(shù)指南》下載

3.4 地裂縫

3.4.1 特性與評價

1 地裂縫是地表巖、土體在自然或人為因素作用下，產(chǎn)生開裂，并在地面形成一定長度和寬度的裂縫的一種地質(zhì)現(xiàn)象。
2 地裂縫變形帶的物理力學(xué)性質(zhì)相對較差，主要是由于變形帶內(nèi)裂縫及裂隙增多，并使地表水下滲所致。一般情況下，地表 10m 以下變形帶土體裂縫趨于閉合，同時受地表

水影響減弱，從而使變形帶內(nèi)外巖土物理力學(xué)性質(zhì)差異變小。變形帶附近土層較差的物理力學(xué)性質(zhì)給城市軌道交通工程帶來較大的困難。
3 根據(jù)地裂縫場地勘探標(biāo)志層的不同，地裂縫場地可分為一、二、三類，如表 3.4.1 所
示。

表 3.4.1 地裂縫場地分類表

4 歷史上我國許多地方都出現(xiàn)過地裂縫。華北廣大地區(qū)、山西運城鳴條崗、陜西的禮泉、
涇陽均曾出現(xiàn)地裂縫；目前最具有代表性的屬于西安地裂縫，到目前為止已發(fā)現(xiàn) 14 條。
5 影響地裂縫風(fēng)險的主要因素有活動分級、經(jīng)濟(jì)損失量、沉降值、差異性沉降變形、地下水開采等。
6 地裂縫危害程度等級可參照下表執(zhí)行：

表 3.4.2 地裂縫危害程度等級參照表

注：各項指標(biāo)中滿足任3項指標(biāo)確定其危害程度等級，危害程度等級按最高級考慮。

1活動分級指標(biāo)：
1） 活動強(qiáng)：速率>20 mm/a（在擬建線路上有明顯變形破損現(xiàn)象者）。
2） 活動中等：速率5～20 mm/a（在擬建線路兩側(cè)500m以內(nèi)有變形破壞顯示者）。
3） 活動弱：速率<5 mm/a（在擬建線路500m以內(nèi)無變形顯示者）。
2沉降值和差異變形量：
1） S級表示地裂縫活動引起的沉降值h≥50mm，差異性沉降變形Δλ≥10cm，對工程 結(jié)構(gòu)進(jìn)行完全破壞。
2） A級表示地裂縫活動引起的沉降值50mm>h≥20mm。差異性沉降變形10cm>Δλ
≥5cm，對工程結(jié)構(gòu)危害程度較大，需要采取必要結(jié)構(gòu)控制措施減小對本工程的影響。
3） B級表示地裂縫活動引起的沉降值20mm>h≥10mm。差異性沉降變形5cm>Δλ≥
1cm，對工程結(jié)構(gòu)影響程度一般，整體結(jié)構(gòu)均發(fā)生沉降所引發(fā)的差異性沉降變形對工程影響適中，在有適當(dāng)結(jié)構(gòu)控制措施時項目在此區(qū)域內(nèi)影響較小。
4） C級表示地裂縫活動引起的沉降值10mm>h。差異性沉降變形1cm>Δλ，對工程結(jié) 構(gòu)影響程度較小，地裂縫活動引起的沉降值和差異性沉降變形對工程影響均較小，在此區(qū)域內(nèi) 的項目開發(fā)較為可行。
7 地裂縫對工程結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生以下不利影響：
1） 地裂縫活動時，隧道結(jié)構(gòu)將沿著預(yù)設(shè)的滑動面下沉及扭轉(zhuǎn)變形，進(jìn)而拉伸產(chǎn)生破壞。
2） 由地裂縫活動引起結(jié)構(gòu)變形時，會導(dǎo)致施工后期鋪設(shè)軌道結(jié)構(gòu)高度變化的積累，進(jìn)而影響竣工后地鐵正常運營。

3.4.2 明挖法風(fēng)險

1 地裂縫段由于工程性質(zhì)較差，在成孔過程中反復(fù)鉆進(jìn)和提升，孔壁擾動后易于坍塌。
2 地裂縫段土體破碎，具有孔隙大、不均勻等特點，如果降水或者止水效果不佳，會出現(xiàn)基坑側(cè)壁滲水。嚴(yán)重時會導(dǎo)致樁間土流失、樁間護(hù)壁面層脫落，樁（墻）背后形成空洞，甚至引起地面沉降或坍塌。
3 由于近年來地下水的大量開采，地裂縫活動頻繁，造成地裂縫上、下盤出現(xiàn)不均勻沉降，容易造成地下工程結(jié)構(gòu)開裂，防水失效。
3.4.3 礦山法風(fēng)險

1 地裂縫錯斷帶結(jié)構(gòu)松散，并可能形成過水通道，故在開挖地裂縫施工過程中存在掌子面滲水、涌水及局部坍塌的較大風(fēng)險。
2 襯砌變形破壞風(fēng)險：
1） 拉張–擠壓破壞。當(dāng)?shù)亓芽p垂直位錯超過某一定值時，位于地裂縫上盤的隧道底部出現(xiàn)脫空，襯砌頂部將產(chǎn)生拉應(yīng)力，底部產(chǎn)生壓應(yīng)力。當(dāng)拉、壓應(yīng)力超出了隧道襯砌的抗拉和抗壓強(qiáng)度后，位于下盤的隧道襯砌頂部在距離裂縫一定距離處出現(xiàn)開裂，隧道產(chǎn)生拉張–擠壓破壞。隨著地裂縫垂直位錯量的進(jìn)一步增大，隧道襯砌頂部裂縫向兩側(cè)擴(kuò)展而使襯砌產(chǎn)生環(huán)向開裂。
2） 直接剪斷破壞。當(dāng)?shù)亓芽p在過量抽取地下承壓水或大地震等作用下，其活動量突然增大，隧道上覆土層的重力和兩側(cè)土體向下運動產(chǎn)生的側(cè)壁摩擦阻力在襯砌內(nèi)部產(chǎn)生較大的剪力，使隧道產(chǎn)生直接剪斷破壞。
3.4.4 盾構(gòu)法風(fēng)險

地裂縫段一般不建議采用盾構(gòu)法施工。

3.4.5 勘察措施

1 地裂縫場地勘察可分為地裂縫勘察階段和地裂縫補(bǔ)充勘察階段，對特大型地裂縫場地宜進(jìn)行初步的地裂縫勘察，然后分區(qū)進(jìn)行地裂縫勘察和地裂縫補(bǔ)充勘察。
1）一類場地地裂縫勘察階段，應(yīng)進(jìn)行以下工作：
①收集擬建場地附近地裂縫研究、勘察資料，進(jìn)行系統(tǒng)的綜合分析。
②現(xiàn)場地裂縫調(diào)查。了解擬建場地構(gòu)造地貌形態(tài)；地表破裂產(chǎn)生的時間、發(fā)展過程；地表破裂的形態(tài)、活動方式、垂直位移；追蹤地表破裂的延伸方向、延伸距離。
③采用槽探、鉆探等方法，確定地表破裂與隱伏地裂縫的關(guān)系。
④選擇典型破裂點，測量其平面坐標(biāo)，測點間距宜為 10～20m。2）二類場地地裂縫勘察階段，應(yīng)進(jìn)行以下工作：
①收集擬建場地附近地裂縫研究、勘察資料，進(jìn)行系統(tǒng)的綜合分析。
②現(xiàn)場地裂縫調(diào)查。了解擬建場地及附近地區(qū)構(gòu)造地貌形態(tài)，地裂縫的活動情況。
③采用鉆探為主的的勘探方法，查明上標(biāo)志層的產(chǎn)狀和錯斷位置。
④勘探孔的深度應(yīng)揭穿二類標(biāo)志層，地裂縫每一側(cè)的勘探孔數(shù)不宜少于 3 個， 勘探線的長度不宜小于 30m，確定二類標(biāo)志層錯斷的勘探孔間距不宜大于 4m。
⑤勘探線間距不宜大于 30m，地裂縫拐彎幅度較大地段，勘探線間距不宜大于 15m。每個場地的勘探線數(shù)量不宜少于 3 條。
⑥測量全部勘探點的平面坐標(biāo)和孔口高程，圖示地裂縫的地面坐標(biāo)值。
3）三類場地地裂縫勘察階段，應(yīng)進(jìn)行以下工作：
①收集擬建場地附近地裂縫研究、勘察資料，進(jìn)行系統(tǒng)的綜合分析。
②現(xiàn)場地裂縫調(diào)查。了解擬建場地及附近地區(qū)構(gòu)造地貌形態(tài)，地裂縫的活動情況。
③采用人工淺地震反射波法勘探和鉆探，查明隱伏地裂縫的位置。使用人工淺地震反射波法勘探的場地，應(yīng)對其二分之一的異常點進(jìn)行鉆探驗證。
④鉆探孔的深度宜為 60～80m，一般孔間距 40～80m，確定三類標(biāo)志層錯斷的勘探孔間距不宜大于 10m，地裂縫每一側(cè)的勘探孔數(shù)不宜少于 3 個。三類場地的勘探線間距宜為 50～80m，每個場地的勘探線不宜少于 3 條。
⑤采用人工淺地震反射波法勘探時，宜進(jìn)行現(xiàn)場試驗，確定合理的儀器參數(shù)和觀測系統(tǒng)。野外數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本要求為：覆蓋次數(shù)不宜少于 24 次。道距 3～ 5m，偏移距不小于 50m。
⑥測量勘探孔和樁號位的坐標(biāo)和地面高程，圖示地裂縫的地面坐標(biāo)值。

3.4.6 設(shè)計措施

1 在地鐵工程選線時多采用正交穿越地裂縫破碎帶的方式，以此減少地裂縫破碎帶對地鐵工程的影響長度。
2 結(jié)構(gòu)設(shè)計措施：
1） 在地裂縫帶內(nèi)設(shè)沉降縫，預(yù)留凈空變形量，做好沉降縫處的防水、止水工作。
2） 加強(qiáng)結(jié)構(gòu)剛度，同時預(yù)留軌道、接觸網(wǎng)等的調(diào)整空間。
3） 加強(qiáng)地裂縫變形帶內(nèi)的變形監(jiān)測，同時對地裂縫帶采取特殊防水措施，并進(jìn)行必要的基礎(chǔ)處理工作。
4） 地裂縫主變形區(qū)內(nèi)坑道支護(hù)樁的設(shè)計應(yīng)考慮地裂縫破碎帶土體的性質(zhì)差異。
5） 明挖車站基坑開挖范圍內(nèi)分布有地質(zhì)裂縫時，建議對車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，采取有效措施，加強(qiáng)止水效果。
3 建筑設(shè)計措施：
1） 采用合理的避讓距離。
2） 加強(qiáng)建筑物適應(yīng)不均勻沉降的能力。
3） 采用防水措施或地基處理措施，避免水浸入地裂縫。
4） 在地裂縫影響區(qū)范圍內(nèi)，不得采用用水量較大的地基處理方法。
3.4.7 施工措施

1 針對明挖法施工中的圍護(hù)樁（墻）塌孔風(fēng)險應(yīng)對措施：
1） 圍護(hù)結(jié)構(gòu)成孔時，合理選擇泥漿配比，進(jìn)行有效護(hù)壁，防止出現(xiàn)塌孔、漏漿等現(xiàn)象。
2） 增加護(hù)筒長度。
2 針對明挖法施工中的基坑側(cè)壁滲水坍塌風(fēng)險應(yīng)對措施：
1） 基坑內(nèi)地裂縫兩側(cè)并沿基坑寬度外擴(kuò)一定范圍內(nèi)采用旋噴樁止水和加固措施， 并輔以基坑外降水。
2） 及時尋找并切斷補(bǔ)給水源，插設(shè)導(dǎo)流管引排，將地裂縫段破碎地層中的滯水排出，加強(qiáng)樁間土防護(hù)措施，對圍護(hù)樁（墻）背后已出現(xiàn)的空洞進(jìn)行注漿回填。
3 針對明挖法施工中的主體結(jié)構(gòu)裂縫、防水失效風(fēng)險應(yīng)對措施：
設(shè)置特殊變形縫，變形縫防水由外側(cè)全包的“且”形止水帶和內(nèi)側(cè)“U”形止水帶形成第一道和第二道封閉的止水帶，同時在變形縫兩側(cè)預(yù)埋多次性注漿管，用以對以后產(chǎn)生變形形成的空隙進(jìn)行注漿填充。
4 針對礦山法施工中的開挖面滲水、涌水、坍塌風(fēng)險應(yīng)對措施：
地裂縫段采用礦山法施工時應(yīng)采取降水、超前小導(dǎo)管注漿加固、WSS 深孔注漿加固三方面的措施，加強(qiáng)監(jiān)控量測，增加地質(zhì)素描和超前地質(zhì)預(yù)報等地質(zhì)探查手段，確保無水作業(yè)及土方開挖安全。
5 針對礦山法施工中的襯砌變形破壞風(fēng)險應(yīng)對措施：
1） 應(yīng)采取地質(zhì)降水措施，結(jié)構(gòu)處理措施和道床處理措施。
2） 在跨地裂縫上、下盤主變形區(qū)，將扁鋼板作成抱箍固定在隧道襯砌外圍或直接澆在襯砌內(nèi)，其上焊接一鋼筋做的測桿使其穿越地層延伸至地表，在地表做好醒目標(biāo)記作為測點（上、下盤的地鐵隧道襯砌各布設(shè)一個），對測點進(jìn)行長期地表高精度水準(zhǔn)測量，根據(jù)測點沉降變形的大小，進(jìn)行實時準(zhǔn)確快速的直接式預(yù)警。
3） 在地裂縫主變形區(qū)隧道底部與土層接觸面上沿縱向埋設(shè)壓力傳感器，根據(jù)接觸壓力的變化判斷隧道底部是否脫空，從而進(jìn)行間接式預(yù)警。
6 針對周邊地表沉降、塌陷風(fēng)險應(yīng)對措施：
1） WSS 深孔注漿加固方案。
2） 超前小導(dǎo)管預(yù)注漿加固方案。
3） 增設(shè)臨時仰拱方案。
4） 增加地下管網(wǎng)監(jiān)測。
7 針對周邊建（構(gòu)）物開裂風(fēng)險應(yīng)對措施：
1） 洞外可采用隔離樁處理措施，也可采用建（構(gòu)）筑物地基加固方案。
2） 洞內(nèi)可采用超前大管棚加固方案，也可采用雙排小導(dǎo)管等地層預(yù)加固方案。