地下鐵道-地鐵教程ppt第6講

1、第一節(jié) 區(qū)間隧道結構與構造 第四章 地下鐵道結構設計 區(qū)間隧道的結構形式和結構要求1.礦山法隧道復合式襯砌結構的組成。盾構法襯砌管片的分類。2.采用礦山法修建的區(qū)間隧道襯砌應滿足哪些基本要求？3.盾構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)間隧道結構與構造 第四章 地下鐵道結構設計 一、結構形式及選擇 區(qū)間隧道構造常用的施工方法有明挖法、礦山法和盾構法等，不同的施工方法隧道結構的形式也不同，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構 55030030044004000300300明挖法施工的隧道結構通常采用矩形斷面。整體式襯砌結構 300220040055045041004000400 特點：整體性好，防水性能好，但施工工序較多，速度較慢。 預制裝配式襯砌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構。417052505300240021

3、00200022005480683024002100200022005300渡線隧道、折返線隧道 聯(lián)絡通道及其它區(qū)間附屬結構物 2礦山法修建的隧道襯砌結構礦山法修建的區(qū)間隧道襯砌應滿足以下基本要求：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。要允許圍巖能產生有限的變形(在淺埋隧道中限制較嚴格)，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。隧道襯砌應能分期施工，又能隨時加強。 襯砌的基本結構類型復合式襯砌由初期支護、防水隔離層和二次襯砌所組成。 襯砌結構的變化方案 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盾構法修建的隧道襯砌結構 盾構法修建的隧道襯砌有預制裝配式襯砌、雙層襯砌以及擠壓混凝土整體式襯砌三大類。預制裝配式襯砌 預制裝配式襯砌是用工廠預制的構件(稱為管片)，在盾構尾部拼裝而成的。 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構。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構的管片。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。 內貼防水鋼板襯砌環(huán)內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：允許相鄰管片間產生微小的轉動和壓縮，使襯砌環(huán)能按內力分布狀態(tài)產生相應的變形，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)結端肋(b)彎螺栓聯(lián)結(c)斜螺栓聯(lián)結 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，連接效果也相當好。銷釘是埋在襯砌內的，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)定的結構。

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部裝飾，可以在裝配式襯砌內部再做一層整體式混凝土或鋼筋混凝土內襯。(3)擠壓混凝土整體式襯砌 擠壓混凝土襯砌(Extrude Concrete Lining，簡稱ECL)就是隨著盾構向前推進，用一套襯砌施工設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備，而且混凝土制備、配送、鋼筋骨架等工藝較為復雜，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，需要在標準襯砌環(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折。 R標準環(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計一種楔形環(huán)，然后用優(yōu)選的方法將標準環(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)與標準襯砌環(huán)的組合比最好不要大于2:1。否則可以重新

9、設計楔形襯砌環(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 所謂蛇形即盾構在施工中，由于地質條件變化或操作不當，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)絡通道和中間泵站襯砌渡線和折返線襯砌結構4特殊地段隧道襯砌結構沉埋結構 沉埋結構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構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、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、與其它交通結構合建要求、埋深、地質條件、施工方法等確定。 管段結構構造除受力要求外，還應考慮管

10、段浮運、沉放、波浪力、基礎形式及地基性質的影響。 頂進法施工的區(qū)間隧道結構二、構造要求 1明挖法修建的隧道襯砌構造 截面幾何尺寸的擬訂 區(qū)間隧道截面幾何尺寸包括內部凈空尺寸和結構斷面厚度兩部分，它是根據(jù)結構使用要求、限界尺寸、施工方法及工程地質水文地質條件而確定的。內部凈空尺寸的確定 A線路中線結構中線線路中線軌頂面CDHBA=建筑接近限界寬度/2 + (至側墻間的富裕量)+ 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曲線內側總加寬量； b曲線外側總加寬量； h由曲線引起的超高量。 隧道結構斷面厚度尺寸的擬訂根據(jù)內力分析或用類比法確定。 整體式鋼筋混凝土框架結構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，受彎構件中不宜小于14mm，受壓構件中不宜小于16mm，一般構造鋼筋直徑不小于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)間隧道襯砌內輪

12、廓線尺寸應符合地下鐵道建筑限界要求，還要考慮施工和測量誤差，以及結構固有的變形量。 結構變形量可根據(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 特殊設計 特殊設計 襯砌內輪廓線形狀應使結構軸線盡可能符合在外荷載作用下所產生的壓力線。 襯砌截面尺寸擬訂初期支護設計參數(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)值法進行內力分析和截面設計。由于圍巖特性復雜而多變，在隧道開挖前一般很難準確搞清楚，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，對初步選定的設計參數(shù)進行修正。 關于二次襯砌的強度及厚度則應根據(jù)其所在地層及在隧道結構體系中的作用而定。 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盾構法修建的隧道構造 橫截面內輪廓和結構尺寸擬訂 橫截面內輪廓尺寸：采用盾構法修建地下鐵道區(qū)間隧道，其橫截面的內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。一種是由若干標準管片(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型管片構成。 KAAAABBAABAAKA 封頂塊的拼裝