2023年建筑行业城市地铁盾构法区间隧道的设计.docx

目录 第一章工程概略 2 第二章工程地质跟水文地质 2 第三章地道打算 3 第1节要紧打算标准 3 第2节盾构地道线路的拟合 3 第3节管片构造方法 5 第4节管片构造打算 7 第5节管片防水打算 8 第6节联络通道跟洞门打算 10 第四章论断与建议 11 第一章 工程概略 越—三区间属于广州地铁二号线工程的的北段,由越秀公园站—火车站、火车站—三元里站两个双孔区间地道跟两个联络通道及泵房构成。工程起于越秀区的地铁越秀公园站,向北下穿国民北路、环市西路抵达地铁广州火车站;而后,线路从地下穿过广州火车站南站房等修建群向东南延长,最初下穿广花路抵达地铁三元里站。 区间全长3926单线延米,曲线半径为600m跟400m两种。 区间纵坡均为“v〞形坡,最年夜坡度为30‰,最小竖曲线半径为3000m。线路沿线地形崎岖较年夜,地道最小覆土厚度为9m,最年夜覆土厚度为26m。 第二章 工程地质跟水文地质 区间的地层岩性在上部为:人工填土层,流塑—软塑状淤积层,海陆交互淤积层,冲、洪积砂层,冲、洪积土层,残积土层。下部为:全风化、强风化、中等风化跟跟风化带的泥质粉砂岩。区间地道穿越地层年夜局部是岩层,少局部为残积土层跟断裂破裂带。 地道所处的地层为上软下硬,软硬岩互层景象特点清楚。 本段地下水要紧为第四系孔隙水跟基岩裂隙水两种。第四系孔隙水要紧赋存在淤泥质砂层跟冲积—洪积砂层内。基岩裂隙水多属承压水,但富水性较小,透水性多较弱。 第三章 地道打算 第1节 要紧打算标准 (1)构造的平安品级为一级。 (2)区间地道的抗震按7度打算,人防按6级思索。 (3)防水标准:地道全体为二级;地道上半部A级;地道下半部、洞门及联络通道B级。 (4)构造最年夜裂痕同意宽度:管片内侧0.3 mm,外侧0.2 mm。 (5)地表沉隆操纵标准:-30/+10mm;修建物倾歪操纵标准:框架构造2‰,砖混构造1.5‰。 (6)线形操纵允差:打算拟合轴线与实际轴线允差≤10mm(个不情况同意为20mm);掘进轴线与打算轴线允差≤70mm。 (7)衬砌构造变形:直径变形≤1‰D(D为地道外径);环缝伸开<2mm;纵缝伸开<3mm; 第2节 盾构地道线路的拟合 3. 2. 1 　衬砌环的组合方法 为了满意紧张曲线、圆曲线以及施工纠偏的需求,盾构地道实践是通过必定组合的直线衬砌环来拟合实际曲线,拟合曲线应满意拟合允差恳求。因此,转弯环(有必定锥度的楔形环)是必需的。衬砌环的组合方法一般有三种:①标准环+左、右转弯环; ②左、右转弯环;③全能管片。由于①施工难度小,应选用标准环+左、右转弯环的组合方法。 3. 2. 2 　转弯环的要紧参数确实定 (1)模具数目。按照越—三区间的曲线长度的比例,施工进度,断定需求的管片模具数目为:4套标准环+1套左转弯环+1套右转弯环。 (2)拟合比例。区间有两种半径的曲线,分不是R600跟R400。由于越—三区间曲线长度较年夜,为了最年夜应用转弯环,R400地段的标准环跟转弯环的数目取比例为1∶1。 (3)楔形量。转弯环的楔形量采纳下式盘算: δ={[(m/n)S+S′)]×D÷(R+D/2)}×(m+n)÷(m+ncosφ) 式中:δ———楔形量; S、S′———分不是标准衬砌环、楔形环的最年夜宽度; m、n———曲线上标准衬砌环、楔形衬砌环的总数目; φ———错缝拼装时封顶块的偏转角度; D、R———管片的外直径、地道中线的曲线半径。 将越—三区间的线路要素、管片参数代入上式,求得其楔形量为50mm。 31213　打算线路拟合偏向 按照管片的多少何参数,对R400半径的曲线进展了线路排版拟算盘算,其后果说明线路拟合偏向一般在10mm之内,最年夜偏向值为16.4mm。管片多少何参数满意线路拟合允差标准。 第3节 管片构造方法 31311　管片内径 管片的内径为Á5400mm,是按照以下前提断定的:①圆形地道的修建限界是Á5200mm的圆;②按照地铁一号线的经历,盾构施工偏向跟地道的前期沉落可以操纵在100mm之内。 31312　衬砌环的分块 如今,关于中等直径的地铁地道管片,衬砌环的分块数一般采纳3个标准块+2个毗邻块+1个小封顶块的组合方法。这种多分块方法便于运输,拼装轻易、灵敏。管片分块的巨细一般是由盾构机的千斤顶的数目、封顶块的拔出方法断定。越—三区间的标准块为72°,毗邻块为64.5°,封顶块为15°。 31313　管片宽度 国边疆铁的盾构管片宽度一般为1.0m,1.2m两种。管片宽度年夜的要紧长处是:①每轮回的掘进长度年夜,施工效力进步。②地道的环向接缝增加,防水后果好。从进步施工效力,落低管片讨论数目,进步防水的牢靠性思索,最初断定选用1.5m的管片,这在国际是初次。 31314　衬砌环接缝方法 管片的拼装方法有通缝跟错缝两种。前者在管片制造、拼装上较后者更易于施行,因此,国际上海地铁从开始到近来不断少量采纳。我们选择错缝拼装的方法要紧是基于以下多少点:①成环管片间的接缝方法不再是“十〞字形,而成为“T〞形,不了纵向通缝,加强了构造的全体性。②由于错缝拼装,管片通过接缝将内力通报给相临环,管片抗变形才能加强,进步了防水后果。③通缝拼装的管片一般只能供应一种楔形环,而错缝拼装时,可以供应多少种差异锥度的楔形环,使得管片选型余地更年夜,线路的拟合更轻易、精确,防水后果更好。 31315　封顶块的拔出方法 封顶块的拔出方法受盾构机千斤顶行程、管片宽度、施工操纵偏向阻碍,它决议封顶块的尺寸巨细,是管片细部打算的要害。封顶块的拔出方法对打算跟施工阻碍特别年夜,公正的拔出方法决议了封顶块的波动性、管片装置操纵性。拔出方法有三种:①径向拔出;②纵向拔出;③径向拔出结合纵向拔出。方法③结合了前二者的长处,应选择这种拔出方法。详细方法是:封顶块管片先纵向搭接4/5管片长度,再径向推上,最初纵向拔出成环。 31316　接缝的构造 管片的接缝有设榫槽跟不设榫槽两种,前者在软地皮层能进步管片的装置精度,有利于操纵变形。结合广州地层较硬特色,假设采纳接缝设榫槽将会招致接缝处易开裂,这种开裂发作在管片反面将是看不见且无奈修补的。因此,管片环、纵缝均不设榫槽。 31317　衔接方法 管片之间采纳弯螺栓衔接,长处是:操纵复杂,工艺成熟,螺栓手孔对管片削微小。 第4节 管片构造打算 31411　盘算模子 构造盘算模子为修正惯用打算法,它是修正了管片讨论对内力的阻碍的均质圆环盘算方法。盘算时,采纳按折减后的管片刚度ηEI(η为抗弯刚度无效力)替代EI进展盘算。思索到管片错缝拼装阻碍进展内力巨细,在盘算后果中引入弯距加年夜率ξ修正内力。盘算简图跟内力调剂方法见图1。η、ξ为经历数值,一般按0.6≤η≤0.8,0.3≤ξ≤0.5取值。 图1　修正惯用打算法盘算简图 31412　盘算荷载 按照地道所处地层差异,拔取差异的盘算工况盘算,取最倒霉盘算工况作为构造配筋的按照。要紧打算荷载为水土压力,地层抗力按三角形散布盘算。土荷载采纳太沙基(Terzaghi)土压公式盘算。越—三区间荷载的操纵工况为地质较差的残积土层。 31413　盘算后果 圆形地道内力见图2。盘算后果说明地道的拱顶内力为最倒霉截面,裂痕操纵构造的配筋。管片混凝土强度品级为C50,钢筋采纳一、二级钢筋。 第5节 管片防水打算 3. 5. 1 　防水原那么 防水原那么是“以防为主,多道布防,量体裁衣,综合治理〞。以高抗渗标号的本身防水混凝土为全然,管片接缝防水为要害。 3. 5. 2 　防水方法 (1)衬砌外注浆防水。衬砌管片与自然土体之间存在环形缝隙,通过同步注浆与二次注浆充填缝隙,构成第一道核心防水 图2　圆形地道内力求(每延米) 层。同步注浆在管片拼装实现落后展,二次注浆通过管片注浆孔补强。注浆材料采纳水泥砂浆,目的是使注浆体尽快凝聚波动,增加管片变形。为了加强浆液的流淌性,掺入了外加剂膨润土。注浆量为1.3～1.5倍的管片外环形缝隙,注浆压力为0.1～0.3MPa。 (2)管片自防水。管片为高标号预制混凝土,采纳蒸汽养护,其抗渗标号为S12。 (3)管片接缝防水的第一道防地:弹性密封垫。接缝防水的成功与否是全部工程的成败的要害。管片接缝防水打算起首要选定适宜工程特色的弹性密封垫。思索国际的遇水收缩橡胶硫化加工技巧较成熟等要素,选择了遇水收缩橡胶作为接缝防水的材料。区间最年夜静水压约为0.2MPa,接缝打算水压按3倍的静水水压即0.6MPa思索。 (4)管片接缝防水的第二道防地:嵌缝防水。在洞门段30m、联络通道两侧各8～10m处等变形量年夜的衬砌环段进展整环嵌填,其他区段那么在拱顶45°范畴跟拱底90°范畴内嵌填的。 嵌缝材料采纳氯丁胶乳水泥,它与混凝土结合面采纳界面处置剂进展处置。 第6节 联络通道跟洞门打算 3. 6. 1 　联络通道 　　联络通道采纳洞内矿山法施工,衬砌方法为复合式衬砌。每处联络通道阁下线由4环特别衬砌环构成。每环特别衬砌环由4块混凝土管片跟2块钢管片构成,钢管片设在联络通道洞口处,装配便利。钢管片为高精度机加工钢构造。 3. 6. 2 　洞门 　　在区间的两头设现浇混凝土洞门圈,设置洞门圈的目的是将车站构造跟混凝土管片衔接为全体,有利于区间跟车站的节点处的防水。洞门的长度按照区间长度跟管片宽度断定,且≥300mm。 第四章 论断与建议 (1)广州地铁区间地层存在上软下硬,地道地基承载力较好的特色。地道的衬砌环采纳环间、块间不设榫槽的平板型管片,采纳错缝拼装的组装,弯螺栓衔接等构造方法。其施工操纵便利,管片的变形在公正的范畴内,实际证明这种构造方法是适宜的。 (2)打算采纳标准衬砌环拟合区间直线线路,但在施工时曾试对局部直线线路采纳阁下转弯换瓜代拼装拟合的成功,消弭本来封顶块设在地道底部阻碍施工平安的担忧。这说明采纳阁下转弯环或全能管片的组合方法来拟合直线线路是不征询题的,但前提早提是盾构机的管片选型零碎应有较高的主动化水平。 (3)盾构施工的一个长处是疾速掘进,越—三区间在国际初次采纳1.5m的年夜宽度管片,使得其掘进速率抵达单洞掘进405m/月的国际汗青水平。1.5m的年夜宽度管片使用是成功的,值得推行。从施工情况来看,1.5m的管片在中等直径的地铁地道曾经到了宽度极限。要进一步进步掘进速率,从打算方面,以后应着眼于采纳拼装速率快的歪螺栓衔接方法的研讨。 (4)管片接缝防水是防水的要害跟重点,越—三区间打算时,对管片的接缝防水作了专门的试验研讨,而后才用于工程实际,防水后果抵达打算恳求,防水方法是成功的。 (5)在管片构造打算中怎么样结合地层特点、装配式构造的特色选用适宜的盘算模子,是值得深化研讨的征询题。以后应在管片的讨论试验方面多做研讨,为构造打算供应按照。 (6)盾构地道是主动化水平较高的进步技巧,管片打算时只要做到与盾构机、管片模具制造等专业亲切共同,才能做出公正的管片打算。 (7)盾构技巧在外洋已开展到年夜直径、多圆盾构等新技巧的使用。以后,我国盾构技巧还处于一个起步跟推行的阶段,跟着我国根底设备建立日益频仍,盾构地道会越来越多。遗憾的是,我国在盾构地道打算方面还不国家技巧标准跟标准可遵照。 因此,建议有关局部对这一技巧深化研讨,尽快制订相关的打算、施工标准,以推进盾构法在我国的兴旺开展。 参考文献: [1]　潘昌实1盾构地道衬砌打算指南(草案)[J].天下地道,1997,02. =========================================================================================================== 　  说  明 　 G以上。   联络：