武漢地鐵廣虎區(qū)間隧道復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)題目:武漢地鐵廣虎區(qū)間隧道復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (III 級(jí)、 V 級(jí)圍巖姓 名:鄭志杰 學(xué)號(hào):院 (系 :工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè):土木工程指導(dǎo)教師:孫金山 職稱:副教授評(píng) 閱 人:左昌群 職稱:講師月 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)原創(chuàng)性聲明本人以信譽(yù)聲明:所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)是在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的 成果,論文中引用他人的文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)、圖件、資料均已明確標(biāo)出,設(shè)計(jì)中的結(jié)論和結(jié)果為 本人獨(dú)立完成,不包含他人成果及為獲得中國(guó)地質(zhì)大學(xué) (武漢 或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證 書(shū)而使用過(guò)的資料。與我一起工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在設(shè)計(jì)中作了明確 的說(shuō)明并表示了謝意。畢業(yè)論文作者(簽字:簽字

2、日期:年 月 日摘要本文對(duì)廣埠屯 虎泉區(qū)間的地鐵隧道進(jìn)行了復(fù)合式襯砌的設(shè)計(jì),隧道埋深為 10.24 31.84m ,隧道洞身結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)的主要巖土層為中風(fēng)化泥巖。廣埠屯站虎泉站區(qū)間線路西 起廣埠屯站, 線路經(jīng)過(guò) 卓刀泉公園、 虎泉寺一帶, 地形起伏較大, 地面標(biāo)高 22.945.3m , 最高點(diǎn)位于伏虎山山頂, 相對(duì)高差 22.4m 。 區(qū)間線路平面設(shè) 2個(gè)曲線段, 曲線半徑均為 350m ; 區(qū)間線路縱斷面設(shè) V 字型坡,最大坡度為 23.63,最大坡長(zhǎng)為 450m 。本文根據(jù)地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范 (GB50157-2003相關(guān)規(guī)定,擬定人防段襯砌結(jié)構(gòu)采用復(fù) 合式支護(hù)結(jié)構(gòu)形式。初期支護(hù)以錨桿、鋼筋網(wǎng)及

3、噴射混凝土組成聯(lián)合支護(hù)體系,二次襯砌 采用模注混凝土結(jié)構(gòu),初期支護(hù)與二次襯砌結(jié)構(gòu)之間設(shè)防水排水夾層。其中級(jí)圍巖初襯 由噴射混凝土、格柵鋼架、鋼筋網(wǎng)、水泥藥卷錨桿組成,二襯采用模鑄鋼筋混凝土,斷面 采用環(huán)形臺(tái)階法開(kāi)挖,其中混凝土采用 C25和 C30兩種,鋼筋采用 HPB235和 HRB335兩 種。 級(jí)圍巖初襯由噴射混凝土組成, 二襯采用模鑄鋼筋混凝土。斷面采用全斷面法開(kāi)挖, 其中混凝土采用 C25和 C30兩種,鋼筋采用 HPB235和 HRB335兩種。本工程嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求,利用工程類(lèi)比法和容許應(yīng)力法,結(jié)合土壓力理論,對(duì)隧道 結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和驗(yàn)算。 同時(shí), 圍巖結(jié)構(gòu)受力方面通過(guò) SAP8

4、4軟件的計(jì)算程序進(jìn)行了設(shè)計(jì), 提高了計(jì)算精度和效率。對(duì)于配筋,本文對(duì)襯砌的正截面和斜截面進(jìn)行了抗壓和抗剪承載 力的設(shè)計(jì)和驗(yàn)算,經(jīng)計(jì)算,襯砌結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性滿足設(shè)計(jì)要求。關(guān)鍵詞:隧道; 環(huán)形臺(tái)階法; 全斷面法; SAP84軟件; 壓力理論; 配筋驗(yàn)算;ABSTRACTIn this paper, Metro Tunnel on Guangbutun tiger spring interval for the design of composite lining, the tunnel depth is 10.24 31.84m, the main rock soil tunnel struc

5、ture range for weathered mudstone. Wide port Tuen station to the tiger spring station interval line west Guangbutun station, line after Zhuodaoquan Park, the Tiger Spring Temple area, undulating terrain, the ground elevation of 22.9 45.3M, the highest point in the tiger mountain, the relative elevat

6、ion 22.4m. Interval line plane of 2 curves, curve radius is 350m; interval line profile V fonts slope, maximum gradient of 23.63 , the maximum slope length for 450m.According to the "code for Metro Design" (GB50157-2003 the relevant provisions, formulate the civil air defense section of li

7、ning structure by adopting the composite support structure. Initial support with bolt, steel mesh and combined supporting system, the two lining the concrete structure, waterproof and drainage layer is arranged between the primary support and the secondary lining structure two. The V rock lining by

8、grid steel frame, reinforced, cement cartridge bolt, two lining cast reinforced concrete based on mode, section of the annular step excavation method, which uses C25 and C30 two kinds of concrete, reinforced by HPB235 and HRB335 two. Grade III rock composed of lining, lining cast reinforced concrete

9、 with mode two. Section of the whole section excavation method, which uses C25 and C30 two kinds of concrete, reinforced by HPB235 and HRB335 two.The project in strict accordance with the design requirements, and the allowable stress method using engineering analogy method, combined with earth press

10、ure theory, the design and calculation of tunnel structure. At the same time, the force through the calculation of the SAP84 software for the design of surrounding rock structure, to improve the computational accuracy and efficiency. For reinforcement, normal section of lining in this paper and the

11、oblique section are compressive and shear design and calculation, the bearing capacity of the lining structure calculation, safety and stability to meet the design requirements.Keywords:Tunnel; annular step method; full section method; SAP84 software; pressure checking rein for cement theory;目錄第一章 概

12、述 . . 6第一節(jié) 設(shè)計(jì)依據(jù) . 6第二節(jié) 工程概況與設(shè)計(jì)范圍 . 6第三節(jié) 設(shè)計(jì)原則與標(biāo)準(zhǔn) . 7第二章 工程地質(zhì)與水文地質(zhì) . 9第一節(jié) 地形、地貌及地層巖性 . 9第三節(jié) 水文地質(zhì)條件 . . 11 第四節(jié) 地層物理力學(xué)指標(biāo) . 12 第五節(jié) 主要工程地質(zhì)問(wèn)題與評(píng)價(jià) . . 13 第三章 隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 16 第一節(jié) 結(jié)構(gòu)尺寸 . 16 第二節(jié) 主要支護(hù)參數(shù)及輔助工程措施 . 17 第三節(jié) 隧道施工方法 . . 17 第四節(jié) 結(jié)構(gòu)計(jì)算模型 . . 18 第五節(jié) 計(jì)算荷載 . 18 第六節(jié) 計(jì)算簡(jiǎn)圖 . 19 第四章 主要工程材料及構(gòu)造要求 . 21 第一節(jié) 主要工程材料 . . 21

13、 第二節(jié) 構(gòu)造要求 . 21 第三節(jié) 主要工程量 . 22 第四節(jié) 級(jí)圍巖結(jié)構(gòu)計(jì)算 . 23 第五節(jié) 級(jí)圍巖結(jié)構(gòu)計(jì)算 . 41 第五章 隧道防水及防蝕 . 54 第一節(jié) 防水原則 . 54 第二節(jié) 防水措施 . 54 第六章 監(jiān)控量測(cè) . 56 第一節(jié) 檢測(cè)項(xiàng)目 . 56 第二節(jié) 監(jiān)控量測(cè)管理基準(zhǔn)值 . 56 第七章 施工應(yīng)急事項(xiàng)及應(yīng)急預(yù)案 . 57 致謝 . 59 參考文獻(xiàn) . 60第一章 概述第一節(jié) 設(shè)計(jì)依據(jù)(1 武漢市軌道交通二號(hào)線一期工程廣埠屯站虎泉站區(qū)間初步設(shè)計(jì)(長(zhǎng)江水利 委員會(huì)長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院與廣州地鐵院聯(lián)合體, 2007.7(2 武漢市軌道交通二號(hào)線一期工程設(shè)計(jì)技術(shù)要求 (

14、鐵道第四勘察設(shè)計(jì)院, 2008.4(3 (鐵四院 二號(hào)線總體 聯(lián)字(2008第 043號(hào)(4 武漢 2號(hào)線一期工程線路平縱斷面圖(2008年 7月 24日版 (鐵四院 二 號(hào)線總體 聯(lián)字(2008第 124號(hào)(5 武漢市軌道交通二號(hào)線一期工程標(biāo)段街道口站光谷廣場(chǎng)站區(qū)間巖土工程詳 細(xì)勘察報(bào)告(長(zhǎng)江水利委員會(huì)長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院, 2008.6(6 地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50157-2003(7 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50010-2002(8 鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范(TB 10003-2005(9 地下鐵道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范(GB 50299-2003第二節(jié) 工程概況與設(shè)計(jì)范圍廣埠屯站虎泉站區(qū)間線路

15、西起廣埠屯站,線路出廣埠屯站后,以 13.0m 線間距沿著 珞瑜路前行, 在卓刀泉路口處以 R=350m的半徑避開(kāi)七二二研究所, 線路經(jīng)由卓刀泉立交、 省林業(yè)科學(xué)研究院、武漢市洪山燃料物質(zhì)總公司和武漢湖濱儀器總廠后,再以 R=350m的 半徑轉(zhuǎn)至卓刀泉路,到達(dá)虎泉站。線路經(jīng)過(guò)卓刀泉公園、虎泉寺一帶,地形起伏較大,地 面標(biāo)高 22.945.3m ,最高點(diǎn)位于伏虎山山頂,相對(duì)高差 22.4m 。區(qū)間線路平面設(shè) 2個(gè)曲線 段,曲線半徑均為 350m ;區(qū)間線路縱斷面設(shè) V 字型坡,最大坡度為 23.63,最大坡長(zhǎng)為 450m 。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)里程范圍為:右 (左 DK23+645.207右 DK24+6

16、81.123(左 DK24+682.331 ,6其中右線全長(zhǎng) 1035.916m ,左線全長(zhǎng) 1040.512m(含長(zhǎng)鏈 3.388m ,線路總長(zhǎng)為 2076.428m , 均為地下線路,采用礦山法施工。其中在右 DK24+142.551(左 DK24+147.737設(shè)置施工 豎井、聯(lián)絡(luò)通道兼廢水泵房,在右(左 DK23+665.000設(shè)置人防區(qū)間隔斷門(mén)。第三節(jié) 設(shè)計(jì)原則與標(biāo)準(zhǔn)(1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足施工、運(yùn)營(yíng)、城市規(guī)劃、人防、防水、防火、防迷流的要求;結(jié) 夠應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和耐久性,以滿足使用期的需要。(2 隧道施工引起的地面沉降和隆起均控制在環(huán)境條件允許的范圍以內(nèi)。依據(jù)周?chē)h(huán) 境、建筑物基礎(chǔ)和

17、地下管線對(duì)變形的敏感程度,采取穩(wěn)妥可靠的措施。(3 隧道橫斷面內(nèi)凈空尺寸設(shè)計(jì)在建筑限界的基礎(chǔ)上再考慮適當(dāng)?shù)脑Ａ?以滿足施工 誤差、測(cè)量誤差、不均勻沉降、結(jié)構(gòu)變形的需要。(4 結(jié)構(gòu)計(jì)算模式的確定,除符合結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作條件外,并能反映結(jié)構(gòu)與周?chē)貙?的相互作用。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)符合強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、抗浮和裂縫開(kāi)展寬度驗(yàn)算的要求,并 滿足施工工藝的要求。(5 對(duì)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)就其施工和正常使用階段進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算,必要時(shí)也應(yīng) 進(jìn)行剛度和穩(wěn)定性計(jì)算。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算。結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗浮驗(yàn)算時(shí),不 考慮側(cè)摩阻力時(shí)其抗浮安全系數(shù)不得小于 1.05,考慮側(cè)摩阻力時(shí)其抗浮安全系數(shù)不得小于 1.15。

18、(6 隧道襯砌結(jié)構(gòu)通常只進(jìn)行橫斷面方向的受力計(jì)算,遇下列情況時(shí),對(duì)其縱向強(qiáng)度 和變形進(jìn)行分析。1覆土荷載沿隧道縱向有較大變化時(shí);2隧道直接承受地面建筑物等較大局部荷載時(shí);3基底地層或基礎(chǔ)有顯著差異時(shí)。(7 當(dāng)隧道位于有地下水侵蝕性地段時(shí),采取抗侵蝕措施,混凝土抗侵蝕系數(shù)不得低7于 0.8。(8 區(qū)間隧道穿越建筑物基礎(chǔ)需進(jìn)行基礎(chǔ)托換和截樁時(shí),采用可靠的技術(shù)方案和確保 建筑物正常使用不受影響的施工方法。(9 結(jié)構(gòu)按 6度地震烈度進(jìn)行抗震驗(yàn)算,并在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)按 7度構(gòu)造要求進(jìn)行處理, 以提高結(jié)構(gòu)的整體抗震能力。(10 區(qū)間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì), 盡量減少施工中和建成后對(duì)環(huán)境造成不利的影響, 并盡可能考慮 城市規(guī)

19、劃引起周?chē)h(huán)境的改變對(duì)地下鐵道結(jié)構(gòu)的影響。(11 隧道施工引起的地表沉降應(yīng)控制在環(huán)境條件允許的范圍內(nèi), 一般情況下, 沉降量 宜控制在 30mm 以內(nèi)。當(dāng)穿越重要建筑物或地下管線時(shí), 上述數(shù)值應(yīng)按允許的條件確定,對(duì) 于空曠地區(qū)考慮適當(dāng)放寬。(12 結(jié)構(gòu)防水設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)氣候條件、 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)狀況、 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、 施工方法、 使用要求等因素進(jìn)行,并應(yīng)遵循“以防為主、剛?cè)峤Y(jié)合、多道防線、因地制宜、綜合治理” 的原則。(13 地下結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)行 地鐵雜散電流腐蝕防護(hù)技術(shù)規(guī)程 ,采取防止雜散電流腐 蝕的措施。(1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)保證結(jié)構(gòu)有足夠的耐久性,結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限為 100年,結(jié)構(gòu)的安全 等級(jí)為一級(jí)

20、。(2 區(qū)間隧道及聯(lián)絡(luò)通道附屬結(jié)構(gòu)防水等級(jí)為二級(jí);設(shè)備用房結(jié)構(gòu)防水等級(jí)為一級(jí)。(3 隧道結(jié)構(gòu)二襯抗?jié)B等級(jí)不少于 S8,最大計(jì)算裂縫寬度允許值:迎土面為 0.2mm , 背土面為 0.3mm 。(4 根據(jù)區(qū)間隧道消防要求,區(qū)間應(yīng)在其中部的左、右線之間設(shè)置聯(lián)絡(luò)通道,沿隧道 縱向方向間距不大于 600m 。8第二章 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)第一節(jié) 地形、地貌及地層巖性場(chǎng)區(qū)位于剝蝕堆積壟崗(相當(dāng)于長(zhǎng)江三級(jí)階地地貌單元區(qū)上。里程 DK23+645 DK24+100段西北高,東南低,線路高程 26.731.2m ,相對(duì)高差 4.5m ;里程 DK24+100 DK24+681段線路經(jīng)過(guò)伏虎山,地面高程 22.9

21、45.3m ,相對(duì)高差 22.4m 。武漢市軌道交通二號(hào)線一期工程廣埠屯虎泉站區(qū)間貫穿洪山區(qū)珞瑜路部分地段至 卓豹路,穿越的地貌單元為長(zhǎng)江三級(jí)階地,地表多為第四系土層所覆蓋,只在伏虎山地段 有基巖出露。 根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料, 結(jié)合初步勘察, 擬建場(chǎng)地地層巖性為 :第四系近代人工填 土層(Q ml 、第四系中更新統(tǒng)沖積層(Q 2al 、沖洪積層(Q 2al+pl 、第四系殘坡積層(Q el+dl 及洞穴堆積物;下伏基巖主要為:石炭系中統(tǒng)黃龍組(C 2h 、石炭系下統(tǒng)高驪山組(C 1g 、 泥盆系上統(tǒng)五通組(D 3w 、志留系中統(tǒng)墳頭組(S 2f 。各巖土層的地層巖性分述如下: (1第四系近代人工填

22、土層(Q ml 雜填土(1-1 :灰、黃、黃褐、棕紅等雜色,主要由粘性土、磚渣、碎石、植物根莖、砼 碎塊、生活垃圾等物質(zhì)組成,結(jié)構(gòu)松散;層厚在 0.35.5m ;分布于地表。(2第四系中更新統(tǒng)沖積層(Q2al 、沖、洪積層(Q2al+pl(Q2al 粉質(zhì)粘土 (10-1 :黃褐色, 結(jié)構(gòu)緊密, 可塑硬塑狀, 含少許鐵、 錳質(zhì)結(jié)核及其氧化物, 厚度變化較大,層厚 1.49.5m ,埋深 0.35.5m 。沿線路均有分布。(Q 2al +pl 粘土 (10-2 :黃褐、棕紅色,夾灰綠色條帶或團(tuán)塊,結(jié)構(gòu)緊密,硬塑狀,裂隙發(fā)育, 裂面光滑, 具燭狀光澤。 含少許鐵、 錳質(zhì)氧化物及結(jié)核, 碎石含量約占

23、515%, 呈棱角狀, 局部富集,一般粒徑在 0.53.0cm 不等,最大達(dá) 7cm 以上。分布不均一,厚度變化較大, 層厚 1.017.5m ,埋深 1.512.0m 。主要分布于伏虎山以南,伏于粉質(zhì)粘土(10-1之下。 (Q 2al (10-3粘土:黃褐、棕紅色,夾灰綠色條帶或團(tuán)塊,結(jié)構(gòu)緊密,硬塑狀,裂隙發(fā)育, 裂面光滑, 具燭狀光澤, 含少許鐵錳氧化物及結(jié)核, 分布不均勻, 厚度變化較大, 層厚 1.7915.7m ,埋深 0.819.0mm 。主要分布于伏虎山以南的線路沿線,伏于粘土(10-2之下。 (3第四系殘坡積層(Q el+dl碎石質(zhì)粘土(10-4 :棕紅色,結(jié)構(gòu)較緊密,硬塑狀。

24、夾有較多泥巖、灰?guī)r巖塊,巖塊 呈棱角狀,塊徑 310cm 不等,干鉆易鉆進(jìn),呈透鏡狀分布,層厚 1.5m ,埋深 16.80m 。 (4洞穴堆積物粘土:棕紅、棕黃色,含灰?guī)r碎塊,結(jié)構(gòu)較緊密,呈可塑 硬塑狀。分布于灰?guī)r溶洞 中。(5石炭系中統(tǒng)黃龍組(C 2h 灰?guī)r(18a :灰色,堅(jiān)硬,微晶結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,厚度大于 100m 。分布于虎泉站 Jz5- 06-HQ-11孔一帶,伏于第四系中更新統(tǒng)粘土(10-3之下。(6石炭系下統(tǒng)高驪山組(C 1g 灰?guī)r(18b :灰色,堅(jiān)硬,微晶結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,厚度大于 110m 。分布于伏虎山南側(cè) 地表一帶,伏于第四系中更新統(tǒng)粘土(10-2 、 (10-3之下。

25、(7泥盆系上統(tǒng)五通組(D 3W 石英砂巖(19 :黃、灰白色,主要礦物成份為石英,粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu),層狀構(gòu)造,厚度大 于 94m 。 分布于廣埠屯站 虎泉站區(qū)間伏虎山一帶地表, 伏于第四系中更新統(tǒng)粘土 (10-3 之下。其中,強(qiáng)風(fēng)化石英砂巖巖石風(fēng)化呈土狀,少量呈碎塊狀,三軸抗剪強(qiáng)度 C' 為 0.4 0.6MPa , ' 為 40°45°,承載力標(biāo)準(zhǔn)值 fk 為 8001000kPa ;中風(fēng)化石英砂巖裂隙發(fā)育, 巖體完整性較差,三軸抗剪強(qiáng)度 C' 為 1.41.8MPa , ' 為 50°60°,承載力標(biāo)準(zhǔn)值 fk 為 1500

26、1800kPa 。(8志留系中統(tǒng)墳頭組(S 2f 泥巖(20a :灰色,風(fēng)化后呈黃、 灰黃色, 微風(fēng)化狀態(tài)下堅(jiān)硬、 完整。厚度大于 117m , 分布于廣埠屯站 伏虎山一帶第四系中更新統(tǒng)粉質(zhì)粘土(10-1之下。其中,強(qiáng)風(fēng)化泥 巖巖石風(fēng)化呈土狀,少量呈碎塊狀,三軸抗剪強(qiáng)度 C' 為 0.150.18MPa , ' 為 17°20°, 承載力標(biāo)準(zhǔn)值 fk 為 350400kPa ;中風(fēng)化泥巖裂隙較發(fā)育,巖體較完整,三軸抗剪強(qiáng)度 C' 為 0.50.7MPa , ' 為 30°35°,承載力標(biāo)準(zhǔn)值 fk 為 400500kPa

27、。10第三節(jié) 水文地質(zhì)條件場(chǎng)地區(qū)的地水按埋藏條件,可分為上層滯水和承壓水。上層滯水一般賦存于雜填土層中,一般埋深為 0.51.5m,地下水位不連續(xù),無(wú)統(tǒng)一的 自由水面。承壓水主要賦存于基巖中,第四系更新統(tǒng)粘土層為其隔水頂板,承壓水測(cè)壓水位 9.828.5m,承壓水頭 1.015.0m不等,承壓水頭與基巖面高程相關(guān)聯(lián),當(dāng)基巖面埋深較大 時(shí),地下水可能具承壓性,否則不具承壓性;不同含水巖組中地下水承壓水位不同,如泥 盆系二疊系含水巖組中承壓水測(cè)壓水位較高,承壓水頭較大,三疊系灰?guī)r中承壓水測(cè)壓 水位一般要低 1316m,且承壓水頭較小。場(chǎng)地地下水按賦存條件可分為孔隙水、裂隙水、巖溶水三種類(lèi)型。孔隙水

28、主要賦存于 第四系雜填土和殘坡積碎石土中;勘探過(guò)程中亦發(fā)現(xiàn)在老粘土中亦含有少量地下水,可能是賦存于老 粘土的裂隙中;砂巖裂隙水主要賦存于湯家山 新安村扇形向斜翼部的志留系墳頭組砂 巖和泥盆系五通組的石英砂巖巖體裂隙中,水量一般不豐,含水層沿向斜翼部呈條帶狀延 展分布;巖溶水主要賦存于二疊系棲霞組、石碳系黃龍組和三疊系大冶組灰?guī)r的溶洞和溶(裂隙中,含水層主要沿向斜軸線呈近 EW 向展 布,為區(qū)內(nèi)主要含水巖組,埋藏于第四系中更新統(tǒng)粘土隔水層之下。地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)不具腐蝕性, 對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋無(wú)論是在長(zhǎng)期浸水情況下, 還是在干濕交替的條件下均不具腐蝕性,對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具有弱腐蝕性。1112 第五節(jié)

29、 主要工程地質(zhì)問(wèn)題與評(píng)價(jià)本勘察場(chǎng)地不良地質(zhì)作用主要表現(xiàn)為巖溶、老粘土的膨脹性和崩解性、局部高水位區(qū) 及 f1斷層。具體分述如下:根據(jù)勘察資料武漢市軌道交通二號(hào)線一期工程標(biāo)段街道口站光谷廣場(chǎng)站區(qū)間巖 土工程詳細(xì)勘察報(bào)告 、 武漢市軌道交通二號(hào)線一期工程標(biāo)段卓豹路段巖溶、地下水專(zhuān) 題研究報(bào)告 、 卓豹路段巖溶水文地質(zhì)專(zhuān)題研究巖溶探測(cè)物探成果報(bào)告及附圖,本區(qū)間 在右 DK24+467到區(qū)間終點(diǎn)約 220n 范圍內(nèi)分布有灰?guī)r,巖溶發(fā)育類(lèi)型主要有溶隙和溶洞,13 另外,勘探揭露的土 /巖分界線起伏較大,推測(cè)可能為灰?guī)r表面溶溝和溶槽較發(fā)育,并均被 老粘土充填。溶隙主要發(fā)育在灰?guī)r的上部,發(fā)育方向和強(qiáng)度受層面

30、和裂隙控制,強(qiáng)溶蝕帶一般發(fā)育 深度在基巖面以下 13m ,有碎石和粘土充填。根據(jù)物探電磁波 CT 和彈性波 CT 探測(cè),帶 內(nèi)巖體電磁波視吸收系數(shù)大,彈性波速低,顯示帶內(nèi)巖體性狀較差。溶洞是場(chǎng)區(qū)最主要、且最重要的溶蝕現(xiàn)象。本區(qū)間揭示溶洞 10個(gè),物探(CT 探明異 常區(qū) 25個(gè)(包括鉆孔已揭露驗(yàn)證的 5個(gè) ,在區(qū)間施工豎井及橫通道、正線隧道施工前應(yīng) 對(duì)隧道結(jié)構(gòu)影響范圍內(nèi)的溶洞進(jìn)行處理。場(chǎng)地內(nèi)廣泛分布有第四系中更新統(tǒng)粉質(zhì)粘土(10-1 、粘土夾礫石(10-2 、粘土(10-3 和第四系殘積土 (10-4 , 據(jù)室內(nèi)試驗(yàn), 上述土體中粘粒成分主要由親水礦物組成, 同 時(shí)具有顯著的吸水膨脹和失水收縮

31、干裂特性,其中粉質(zhì)粘土(10-1和粉質(zhì)粘土夾碎石 (10-4主要具弱膨脹潛勢(shì),粘土夾礫石(10-2 、粘土(10-3主要具中等膨脹潛勢(shì)。土 體遇水膨脹易產(chǎn)生較大的膨脹壓力,可能對(duì)隧洞支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定膨脹壓力。老粘土因遇 水易崩解,其強(qiáng)度將迅速降低,可能導(dǎo)致圍巖坍塌或增加對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的壓力,對(duì)隧道開(kāi)挖 后圍巖穩(wěn)定不利。巖溶地質(zhì)勘查專(zhuān)題研究表明,本區(qū)段右 DK24+450.000右 DK24+780段(共 330m 屬 石炭、 二疊系灰?guī)r地質(zhì)單元高水位區(qū), 地下水具承壓性且水位高出擬建隧道結(jié)構(gòu)底板 10m 12.5m 不等,部分溶洞、溶隙中富含巖溶水,礦山法施工中,在突遇巖性變化或突遇溶洞、 溶隙時(shí)

32、,易產(chǎn)生突水、涌泥問(wèn)題,對(duì)施工安全產(chǎn)生嚴(yán)重影響。施工中需采取降水、封堵或 導(dǎo)流措施,以防止事故發(fā)生。正線隧道施工前應(yīng)按照設(shè)計(jì)進(jìn)行降水處理,要求降至隧道底 板以下 1m 。14根據(jù)勘察資料武漢市軌道交通二號(hào)線一期工程標(biāo)段街道口站光谷廣場(chǎng)站區(qū)間巖 土工程詳細(xì)勘察報(bào)告 , f1斷層位于伏虎山以西與桂子山之間的鞍部,樁號(hào)右 DK24+055 080附近,走向北北東,為區(qū)域地質(zhì)報(bào)告推測(cè)的斷層;推測(cè)該斷層為一正斷層,傾角較陡, 北端進(jìn)入東湖,南端伸入湯家山新安村扇形向斜核部,切過(guò)志留系與三疊系地層。在 過(guò) f1推測(cè)斷層時(shí), 需在左 DK24+035075及右 DK24+055095范圍進(jìn)行超前地質(zhì)鉆探。

33、施工 單位應(yīng)該及時(shí)反饋地質(zhì)鉆探揭示的地質(zhì)情況,設(shè)計(jì)單位據(jù)此對(duì)支護(hù)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,以達(dá)到 優(yōu)化設(shè)計(jì)。1516 第二節(jié) 主要支護(hù)參數(shù)及輔助工程措施本區(qū)段隧道以“新奧法”原理為指導(dǎo),采用復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)。初期支護(hù)主要由噴砼、 格柵鋼架、鋼筋網(wǎng)、水泥藥卷錨桿組成,二襯采用模筑鋼筋砼。隧道襯砌及支護(hù)參數(shù)主要根據(jù)結(jié)構(gòu)斷面、圍巖類(lèi)別、水文地質(zhì)條件、結(jié)構(gòu)受力特性等因素, 經(jīng)計(jì)算分析及優(yōu)化,并類(lèi)比同類(lèi)工程而綜合確定。本區(qū)段涉及斷面類(lèi)型較多,具體支護(hù)參 數(shù)詳見(jiàn)各斷面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖。針對(duì)本區(qū)段地質(zhì)特點(diǎn)較復(fù)雜的情況, 而且主要為淺埋及超淺埋隧道, 采取輔助工程措 施主要有超前小導(dǎo)管注漿加固、大斷面臨時(shí)支撐及橫撐等。第三節(jié) 隧

34、道施工方法根據(jù)新奧法原理, 結(jié)合本工程具體情況,以合理地利用圍巖的自承能力,盡量減少開(kāi) 挖隧道的擾動(dòng)為原則,采用短進(jìn)尺開(kāi)挖,以錨桿、鋼筋網(wǎng)噴射混凝土及鋼架作為主要施工 支護(hù)手段,模筑鋼筋砼為二次襯砌,并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)指導(dǎo)設(shè)計(jì)和施工。根據(jù)襯砌斷面 形狀、地質(zhì)條件及地面建筑物情況分別采用不同的施工方法。單線標(biāo)準(zhǔn)隧道斷面采用“環(huán)形臺(tái)階法” ,短進(jìn)尺開(kāi)挖;人防隔斷門(mén)斷面采用“ CRD ”工法,短進(jìn)尺開(kāi)挖。為保護(hù)沿線地面建(構(gòu)筑物及管線,隧道施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制失水量,每循環(huán)開(kāi)挖前17對(duì)隧道全斷面范圍內(nèi)(包括掌子面涌水點(diǎn)進(jìn)行超前注漿堵水,盡可能減少因失水引起的 地面沉降。第四節(jié) 結(jié)構(gòu)計(jì)算模型采用荷載 -結(jié)

35、構(gòu)模型平面桿系有限單元法。1假定襯砌為小變形彈性梁,襯砌離散為多個(gè)等厚度直桿梁?jiǎn)卧? 用布置于各節(jié)點(diǎn)上的彈簧單元來(lái)模擬圍巖與襯砌的相互約束; 彈簧只承受壓力,彈 簧受壓時(shí)的反力即為圍巖對(duì)襯砌的彈性抗力。3 初期支護(hù)在施工期間承受?chē)鷰r壓力及施工荷載。 二次襯砌承受全水頭壓力和初支變 形傳遞的壓力。4輔助工程措施作為安全儲(chǔ)備,不在結(jié)構(gòu)計(jì)算中考慮。第五節(jié) 計(jì)算荷載按照鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范 (TB10003-2005 ,本區(qū)段隧道所處圍巖級(jí)別為 級(jí),隧 道埋深為 10.2431.84m,經(jīng)判斷為淺埋和深埋隧道。其承受的荷載主要有:1 永久作用1圍巖壓力作用在結(jié)構(gòu)頂部及側(cè)墻上的圍巖松散壓力,按照鐵路隧道設(shè)

36、計(jì)規(guī)范 TB10003-2005確定。2水壓力施工期間初支不另計(jì)水壓力。使用期間二襯水壓按全水頭考慮,不折減。3圍巖抗力:隧道變形之后圍巖對(duì)隧道的約束力。18194自重5道床恒載2 可變作用地鐵列車(chē)荷載 31.4/BkN/m2(B 為道床寬度溫度作用力:地下鐵道各部件受溫度變化而引起的影響力。3 施工荷載按實(shí)際發(fā)生情況確定。 第六節(jié) 計(jì)算簡(jiǎn)圖 隧道結(jié)構(gòu)計(jì)算荷載模型具體見(jiàn)下圖 3-2和圖 3-3,初襯荷載包括垂直均布?jí)毫退?側(cè)向土壓力,二襯荷載包括垂直均布土壓力、水平側(cè)向土壓力和環(huán)向水壓,在二襯結(jié)構(gòu)配 筋計(jì)算時(shí)設(shè)計(jì)荷載考慮了結(jié)構(gòu)重要性系數(shù) 1.1。 3-2 初襯結(jié)構(gòu)計(jì)算模型圖20 第四章 主

37、要工程材料及構(gòu)造要求第一節(jié) 主要工程材料初襯:采用 C25噴射砼 (抗?jié)B等級(jí) S6 ,噴射混凝土采用濕噴法 , 水泥用量不小于 400kg/m3,混凝土坍落度宜為 813cm,灰骨比 1:41:5,水灰比 0.40.5,骨料含砂率 45%60%;鋼筋網(wǎng),直徑 8,雙層布置。防水層:無(wú)防布+PVC, 全斷面布置。二襯:采用 C30模筑砼 (在左 DK24+261.646左 DK24+463.562及右 DK24+247.785右 DK24+461.939(共 416.07m 范圍內(nèi)抗?jié)B等級(jí)采用 S10,其余采用 S8 ,二襯混凝土水泥用 量不得少于 320 kg/m3, 摻有活性摻合料時(shí),水泥用

38、量不得少于 280 kg/m3,水膠比不得大于 0.55,混凝土塌落度不宜大于 50mm ,泵送時(shí)入泵塌落度宜為 1014cm 。鋼筋焊條型號(hào)為 E4303, 鎖腳錨管采用帶托板的 D42mm 的鋼管, 鋼筋選用 HRB335(級(jí) 、 HPB235(級(jí) 鋼筋。水泥強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于 32.5級(jí),不得使用過(guò)期或受潮結(jié)塊的水泥。第二節(jié) 構(gòu)造要求施工縫建筑澆注混凝土前,應(yīng)將其表面浮漿和雜物清除,鋪水泥砂漿處理界面并及時(shí) 澆注混凝土;受力鋼筋的錨固長(zhǎng)度為 35d ,受力鋼筋的焊接長(zhǎng)度當(dāng)采用單面焊為 10d ,雙面焊為 5d , d 為鋼筋直徑;二襯主筋的保護(hù)層厚度:迎水面 50mm ,背水面 35mm

39、;但當(dāng)二襯厚度大于 50cm 時(shí),主 筋的保護(hù)層厚度背水面應(yīng)采用 40mm 。初襯主筋的保護(hù)層厚度:迎水面 40mm ,背水面 40mm 。第三節(jié) 主要工程量 第四節(jié) 級(jí)圍巖結(jié)構(gòu)計(jì)算本區(qū)間級(jí)圍巖(中風(fēng)化泥巖中的隧道結(jié)構(gòu),初襯厚度擬定為 300mm ,二襯厚度為 300mm 。 根據(jù)區(qū)間隧道縱剖面圖,級(jí)圍巖中標(biāo)準(zhǔn)斷面初襯頂距地面距離為 11.19725.7m , 隧道開(kāi)挖寬度為 6.48米,初襯結(jié)構(gòu)高度 H 為 6.567米。斷面初襯厚度為 300mm 。初襯所受 荷載為上覆土壓力,側(cè)土壓力。一、確定計(jì)算斷面的深淺埋類(lèi)型10.452s q H -= (4-1式中 q H 圍巖壓力計(jì)算高度;寬度影

40、響系數(shù), 1(5 i B =+-;i B 每增減 1m 時(shí)圍巖壓力增減率, 當(dāng) B<5m時(shí), 取 i =0.2; 當(dāng) B>5m時(shí), 取 i =0.1;對(duì)于級(jí)圍巖, S=4,開(kāi)挖寬度 B=6.48m>5m,取 i =0.1,10.1(6.485 1.148=+-=計(jì)算得:深淺埋的臨界深度:p 22.5q H H = (4-2因此該斷面應(yīng)按深埋隧道計(jì)算。 二、確定荷載深埋隧道垂直均布圍巖壓力按下式確定:。水平圍巖壓力按規(guī)范取側(cè)壓系數(shù)取 K 0=0.150.30,取 0.321o e e K H =+109.910a kP = (4-5計(jì)算模型采用荷載結(jié)構(gòu)模式平面桿系有限單元法,

41、采用 SAP84計(jì)算, 劃分為 52個(gè)計(jì)算 單元,節(jié)點(diǎn)彈簧剛度:8010000.43200034560/kN m =(橫向及豎向三、荷載和內(nèi)力圖 26 圖 4-3 初襯豎向荷載圖圖 4-4 初襯水平荷載圖 27 圖 4-5 初襯軸力圖圖 4-6 初襯剪力圖圖 4-7 初襯彎矩圖四、最不利截面(拱頂荷載設(shè)計(jì)值:軸力: N=414.5×1.35=559.58(kN 剪力: V=164.8×1.35=222.48 (kN 彎矩: M=53.76×1.35=72.58 (kN.m 其中荷載設(shè)計(jì)值 =荷載分項(xiàng)系數(shù)(1.35×荷載標(biāo)準(zhǔn)值。一、已知條件及計(jì)算要求:1.

42、 已知條件:矩形柱, b=1000mm, h=300mm砼強(qiáng)度等級(jí) C25, f c =11.90N/mm2, f t =1.27 N/mm2縱筋級(jí)別 HRB335, f y =300N/mm2 2829 30 則 '2798m S S A A m =' min 7980.266%0.2%1000300=>=兩側(cè)縱筋面積總和為: 2=7982=1596s A mm 總一、確定荷載二襯荷載取水壓力與 30%的圍巖壓力;圍巖壓力以初襯承受荷載的 30%計(jì) , 即:31 32 豎向荷載: 102.08530%=30.63a kP 水平荷載: 130.62630%9.19a e

43、kP =279.28730%23.79a e kP =地下水位取與地表平齊,拱頂水頭壓力為:11p 1020=200ka h P =水 (4-17拱底水頭壓力為:22p 10(205.887=258.87ka h P =+水 (4-18采用 SAP84程序計(jì)算,劃分為 52個(gè)計(jì)算單元;節(jié)點(diǎn)彈簧剛度為:200×1000×0.4=80000kN/m(橫向及豎向 。二、荷載和內(nèi)力圖圖 4-8 二襯豎向荷載圖 33 圖 4-9 二襯水平荷載圖圖 4-10 二襯水壓力圖 34 圖 4-11 二襯軸力圖圖 4-12 二襯剪力圖圖 4-13 二襯彎矩圖三、最不利截面(拱腳荷載設(shè)計(jì)值:軸力: N=602.3×1.35=813.11(