1、第一節(jié) 區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)與構(gòu)造 第四章 地下鐵道結(jié)構(gòu)設(shè)計 區(qū)間隧道的結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)要求1.礦山法隧道復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)的組成。盾構(gòu)法襯砌管片的分類。2.采用礦山法修建的區(qū)間隧道襯砌應(yīng)滿足哪些基本要求？3.盾構(gòu)法修建的隧道襯砌的類型有哪些？各自的特點是什么？箱形管片和平板形管片各自特點是什么？.管片的連接有幾種形式？第一節(jié) 區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)與構(gòu)造 第四章 地下鐵道結(jié)構(gòu)設(shè)計 一、結(jié)構(gòu)形式及選擇 區(qū)間隧道構(gòu)造常用的施工方法有明挖法、礦山法和盾構(gòu)法等，不同的施工方法隧道結(jié)構(gòu)的形式也不同，下面按施工方法的不同分別進行介紹。線路中心線車輛限界建筑限界OXY396045005404100X8504350=5200車輛限

2、界建筑限界51602604255648203230795795車輛限界線路中心線隧道中心線建筑限界1明挖法修建的隧道襯砌結(jié)構(gòu) 55030030044004000300300明挖法施工的隧道結(jié)構(gòu)通常采用矩形斷面。整體式襯砌結(jié)構(gòu) 300220040055045041004000400 特點：整體性好，防水性能好，但施工工序較多，速度較慢。 預(yù)制裝配式襯砌40002504400250250 特點：整體性較差，對于有特殊要求(如防護、抗震)的地段要慎重選用。410050030055030040001502200區(qū)間喇叭口隧道喇叭口襯砌通常都采用整體式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。417052505300240021

3、00200022005480683024002100200022005300渡線隧道、折返線隧道 聯(lián)絡(luò)通道及其它區(qū)間附屬結(jié)構(gòu)物 2礦山法修建的隧道襯砌結(jié)構(gòu)礦山法修建的區(qū)間隧道襯砌應(yīng)滿足以下基本要求：須能與圍巖大面積牢固接觸，保證襯砌與圍巖作為一個整體進行工作。要允許圍巖能產(chǎn)生有限的變形(在淺埋隧道中限制較嚴(yán)格)，能在圍巖中形成卸載拱，不使上覆地層的重量全部作用到襯砌上。隧道襯砌以封閉式為佳，盡量接近圓形。隧道襯砌應(yīng)能分期施工，又能隨時加強。 襯砌的基本結(jié)構(gòu)類型復(fù)合式襯砌由初期支護、防水隔離層和二次襯砌所組成。 襯砌結(jié)構(gòu)的變化方案 單層的噴錨支護 單層整體現(xiàn)澆混凝土襯砌或裝配式襯砌 礦山法可用來

4、修建折返段等特殊地段的隧道。3盾構(gòu)法修建的隧道襯砌結(jié)構(gòu) 盾構(gòu)法修建的隧道襯砌有預(yù)制裝配式襯砌、雙層襯砌以及擠壓混凝土整體式襯砌三大類。預(yù)制裝配式襯砌 預(yù)制裝配式襯砌是用工廠預(yù)制的構(gòu)件(稱為管片)，在盾構(gòu)尾部拼裝而成的。 按管片按材料可分為: 鋼筋混凝土管片：耐久性和耐壓性都比較好，剛度大 ，防水性能有保證；其缺點是重量大，抗拉強度較低，在脫模、運輸、拼裝過程中，容易將其角部碰壞。 鋼管片：焊接性好，便于加工和維修，重量輕，便于施工；其缺點是剛度小、易變形，抗銹性差，價格較貴。 鑄鐵管片：強度高，防水和防銹蝕性能好，易加工，剛度大；其缺點是價格較貴。 按管片螺栓手孔成型大小可分為: 箱形管片：因

5、手孔較大而呈肋板形結(jié)構(gòu)。接頭螺栓的穿入和擰緊比較方便，節(jié)省了材料，單塊管片重量減輕，便于運輸和拼裝。但因截面削弱較多，在盾構(gòu)千斤頂推力作用下容易開裂。 平板型管片：因螺栓手孔較小或無手孔而呈曲板型結(jié)構(gòu)的管片。截面削弱較少或無削弱，故對千斤頂推力具有較大的抵抗力，對通風(fēng)的阻力也較小。 箱形管片的縱向接縫(徑向接縫)和橫向接縫(環(huán)向接縫)一般都是平面狀的。 平板形管片的接縫除了可采用平面狀外，也有采用榫槽式接縫的。 內(nèi)貼防水鋼板襯砌環(huán)內(nèi)管片之間以及各襯砌環(huán)之間的連接方式，可分為： 柔性連接：允許相鄰管片間產(chǎn)生微小的轉(zhuǎn)動和壓縮，使襯砌環(huán)能按內(nèi)力分布狀態(tài)產(chǎn)生相應(yīng)的變形，以改善襯砌的受力狀態(tài)。 剛性連接

6、：通過增加連接螺栓的排數(shù)，力圖在構(gòu)造上使接縫處的剛度與管片本身相同。目前較為通用的是柔性連接，常用的有以下幾種形式： 單排螺栓連接：按螺栓形狀又可分為彎螺栓連接、直螺栓連接和斜螺栓連接三種。(a)直螺栓聯(lián)結(jié)端肋(b)彎螺栓聯(lián)結(jié)(c)斜螺栓聯(lián)結(jié) 銷釘連接：用銷釘連接的管片形狀簡單，截面無削弱，建成的隧道內(nèi)壁光滑平整。和螺栓連接相比既省力、省時，價格又低廉，連接效果也相當(dāng)好。銷釘是埋在襯砌內(nèi)的，不能回收，故通常都是用塑料制成。 無連接件：在穩(wěn)定的不透水地層中，圓形襯砌的徑向接縫也可不用任何連接件連接。因管片沿隧道徑向呈一楔形體，外緣寬內(nèi)緣窄，在外部壓力作用下，管片將相互擠緊，而形成一個穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。

7、 (2)雙層襯砌 為防止隧道滲水和襯砌腐蝕，修正隧道施工誤差，減少噪音和振動以及作為內(nèi)部裝飾，可以在裝配式襯砌內(nèi)部再做一層整體式混凝土或鋼筋混凝土內(nèi)襯。(3)擠壓混凝土整體式襯砌 擠壓混凝土襯砌(Extrude Concrete Lining，簡稱ECL)就是隨著盾構(gòu)向前推進，用一套襯砌施工設(shè)備在盾尾同步灌注的混凝土或鋼筋混凝土整體式襯砌。 襯砌一次成型，內(nèi)表面光滑，襯砌背后無空隙，無需注漿，對控制地層移動特別有效。但因需要較多的施工設(shè)備，而且混凝土制備、配送、鋼筋骨架等工藝較為復(fù)雜，在滲漏性較大的土層中要達到防水要求尚有困難。(4)盾構(gòu)法施工時特殊地段的襯砌曲線段的襯砌 在豎曲線和水平曲線地

8、段上，需要在標(biāo)準(zhǔn)襯砌環(huán)之間插入一些楔形襯砌環(huán)，以保證隧道向所需的方向逐漸轉(zhuǎn)折。 R標(biāo)準(zhǔn)環(huán)楔形環(huán)/2/2 楔形襯砌環(huán)的楔入量 ，即楔形襯砌環(huán)最大寬度與最小寬度之差，或楔入角 ，即楔入量與襯砌外徑D外之比， ，除應(yīng)根據(jù)曲線半徑、襯砌徑、管片寬度和在曲線段使用楔形襯砌環(huán)所占的百分比確定外，還要按盾尾間隙量進行校核。 外D 曲線地段常用的方法是根據(jù)線路上的最小曲線半徑設(shè)計一種楔形環(huán)，然后用優(yōu)選的方法將標(biāo)準(zhǔn)環(huán)和楔形環(huán)進行排列組合，以擬合不同半徑的曲線段，并使線路擬合誤差，即隧道推進軸線與設(shè)計軸線的偏差，達到最小(10mm)。在進行排列組合時，楔形襯砌環(huán)與標(biāo)準(zhǔn)襯砌環(huán)的組合比最好不要大于2:1。否則可以重新

9、設(shè)計楔形襯砌環(huán)以滿足上述要求，或采用楔形墊板的方法。 低壓石棉橡膠板 所謂蛇形即盾構(gòu)在施工中，由于地質(zhì)條件變化或操作不當(dāng)，使施工軸線或左或右地偏離軸線，其軌跡似蛇行的曲線。區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道和中間泵站襯砌渡線和折返線襯砌結(jié)構(gòu)4特殊地段隧道襯砌結(jié)構(gòu)沉埋結(jié)構(gòu) 沉埋結(jié)構(gòu)橫斷面有圓形和矩形兩大類，斷面形狀要從空間的充分利用和結(jié)構(gòu)受力合理兩方面綜合考慮。 每節(jié)沉管的長度依據(jù)所在水域的地形、地質(zhì)、航運、航道、施工方法等方面的要求確定，一般為60140m，多數(shù)在100m左右，最長的已達到268m。 斷面尺寸根據(jù)使用要求、與其它交通結(jié)構(gòu)合建要求、埋深、地質(zhì)條件、施工方法等確定。 管段結(jié)構(gòu)構(gòu)造除受力要求外，還應(yīng)考慮管

10、段浮運、沉放、波浪力、基礎(chǔ)形式及地基性質(zhì)的影響。 頂進法施工的區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)二、構(gòu)造要求 1明挖法修建的隧道襯砌構(gòu)造 截面幾何尺寸的擬訂 區(qū)間隧道截面幾何尺寸包括內(nèi)部凈空尺寸和結(jié)構(gòu)斷面厚度兩部分，它是根據(jù)結(jié)構(gòu)使用要求、限界尺寸、施工方法及工程地質(zhì)水文地質(zhì)條件而確定的。內(nèi)部凈空尺寸的確定 A線路中線結(jié)構(gòu)中線線路中線軌頂面CDHBA=建筑接近限界寬度/2 + (至側(cè)墻間的富裕量)+ aB=建筑接近限界寬度/2 +(至中間柱或墻間的富裕量)+b C=建筑接近限界寬度/2 +(至中間柱或墻間的富裕量)+a D=建筑接近限界寬度/2 +(至側(cè)墻間的富裕量)+b H=建筑接近限界高度 +(至頂板下表面間的富

11、裕量)+h 式中 a曲線內(nèi)側(cè)總加寬量； b曲線外側(cè)總加寬量； h由曲線引起的超高量。 隧道結(jié)構(gòu)斷面厚度尺寸的擬訂根據(jù)內(nèi)力分析或用類比法確定。 整體式鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)配筋要求最小配筋率：墻、板中受拉鋼筋的最小配筋率為0.15%；受壓鋼筋的配筋率不少于0.2%。鋼筋直徑 ：受力鋼筋直徑一般不宜大于32mm，受彎構(gòu)件中不宜小于14mm，受壓構(gòu)件中不宜小于16mm，一般構(gòu)造鋼筋直徑不小于12mm，箍筋直徑不小于8mm。鋼筋間距：受力鋼筋間距應(yīng)不大于250mm，受力鋼筋的水平凈距亦不得小于鋼筋直徑或30mm。 2礦山法修建的隧道襯砌構(gòu)造 區(qū)間隧道襯砌橫截面形狀和尺寸擬訂 用礦山法修建的區(qū)間隧道襯砌內(nèi)輪

12、廓線尺寸應(yīng)符合地下鐵道建筑限界要求，還要考慮施工和測量誤差，以及結(jié)構(gòu)固有的變形量。 結(jié)構(gòu)變形量可根據(jù)圍巖類別和隧道寬度按工程類比法確定，當(dāng)無類比資料時可按表選用。 圍巖類別 單線隧道 雙線隧道 35 57 57 710 特殊設(shè)計 特殊設(shè)計 襯砌內(nèi)輪廓線形狀應(yīng)使結(jié)構(gòu)軸線盡可能符合在外荷載作用下所產(chǎn)生的壓力線。 襯砌截面尺寸擬訂初期支護設(shè)計參數(shù)的確定可按以下順序進行；采用工程類比法初步選定尺寸。根據(jù)地鐵區(qū)間隧道具體情況，綜合研究，對初步選定的設(shè)計參數(shù)進行修正。用工程類比法有困難時，則可采用解析法或數(shù)值法進行內(nèi)力分析和截面設(shè)計。由于圍巖特性復(fù)雜而多變，在隧道開挖前一般很難準(zhǔn)確搞清楚，故需要在施工中根

13、據(jù)圍巖的變化情況和監(jiān)測到的圍巖動態(tài)信息，對初步選定的設(shè)計參數(shù)進行修正。 關(guān)于二次襯砌的強度及厚度則應(yīng)根據(jù)其所在地層及在隧道結(jié)構(gòu)體系中的作用而定。 在確定襯砌截面尺寸時，一般要將圍巖較差地段的襯砌向圍巖較好地段延伸510m。 3盾構(gòu)法修建的隧道構(gòu)造 橫截面內(nèi)輪廓和結(jié)構(gòu)尺寸擬訂 橫截面內(nèi)輪廓尺寸：采用盾構(gòu)法修建地下鐵道區(qū)間隧道，其橫截面的內(nèi)輪廓尺寸全線是同一的，按線路的最小曲線半徑進行確定。管片厚度：襯砌管片厚度應(yīng)根據(jù)地層條件、隧道外徑D的大小、埋置深度、管片材料、隧道用途、施工工藝、受荷載情況以及襯砌所受的施工荷載(主要為盾構(gòu)千斤頂頂力)等因素計算確定，一般取(0.050.06)D。 管片寬度：控制在10001500mm之間。 襯砌環(huán)的分塊 襯砌環(huán)的組成，一般有兩種方式。一種是由若干標(biāo)準(zhǔn)管片(A)、兩塊相鄰管片(B)和一塊封頂管片(K)組成。另一種是由若干塊A型管片、一塊B型管片和一塊K型管片構(gòu)成。 KAAAABBAABAAKA 封頂塊的拼裝