畢業(yè)設(shè)計(jì)成都地鐵紅花堰站火車北站區(qū)間隧道設(shè)計(jì)與施工左線設(shè)計(jì)說明書

本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成都地鐵紅花堰站～火車北站區(qū)間隧道設(shè)計(jì)與施工（左線）院系土木工程系專業(yè)防災(zāi)、減災(zāi)與防護(hù)工程年級2005級姓名楊朋題目成都地鐵紅花堰站～火車北站區(qū)間隧道設(shè)計(jì)與施工（左線）指導(dǎo)教師評語指導(dǎo)教師(簽章)評閱人評語評閱人(簽章)成績答辯委員會主任(簽章)年月日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書班級2005級防護(hù)2班學(xué)生姓名楊朋學(xué)號20057533發(fā)題日期：2009年3月2日完成日期：6月19日題目成都地鐵紅花堰站～火車北站區(qū)間隧道設(shè)計(jì)與施工（左線）1、本論文的目的、意義（1）對大學(xué)四年所學(xué)的知識進(jìn)行一次較為系統(tǒng)的鞏固，查漏補(bǔ)缺，加深對專業(yè)知識的理解，為畢業(yè)后走上工作崗位奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。（2）鍛煉收集有用的資料，將其運(yùn)用到實(shí)際問題中的能力。培養(yǎng)創(chuàng)新意識，利用已知的地形、地質(zhì)條件，運(yùn)用所學(xué)知識按規(guī)定設(shè)計(jì)。（3）訓(xùn)練和提高設(shè)計(jì)能力、理論計(jì)算能力、外文閱讀和翻譯能力、使用計(jì)算機(jī)的能力。2、學(xué)生應(yīng)完成的任務(wù)（1）摘要：（中、英文）；（2）工程概況（所處地理環(huán)境、地質(zhì)、水文情況）；（3）線路平、縱斷面設(shè)計(jì)；（線路平、縱斷面圖）；（4）區(qū)級隧道各級圍巖結(jié)構(gòu)形式的選定和尺寸擬定；（各級圍巖的支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖）；（5）圍巖支護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算及配筋；（支護(hù)結(jié)構(gòu)變形圖、內(nèi)力圖及配筋圖）；（6）區(qū)間隧道施工方法及施工組織；（施工進(jìn)度計(jì)劃圖、施工工序圖）；（7）不少于10000字符的外文翻譯。3、論文各部分內(nèi)容及時(shí)間分配：（共18周）第一部分布置設(shè)計(jì)任務(wù)，熟悉設(shè)計(jì)資料及要求（2周）第二部分區(qū)間隧道平、縱斷面設(shè)計(jì)（2周）第三部分圍巖支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、計(jì)算（4周）第四部分支護(hù)結(jié)構(gòu)配筋（3周）第五部分施工方案比選及施工方法的擬定(2周)第六部分外文翻譯、繪圖及文整工作，機(jī)動（實(shí)習(xí)）（4周）評閱及答辯 （1周）備注參考資料：（1）王珊.地鐵工程設(shè)計(jì)與施工新技術(shù)實(shí)用全書.銀聲音像出版社（2）楊其新、王明年.地下工程施工組織與管理.西南交通大學(xué)出版社，2005.10（3）張慶賀、朱合華、莊榮.地鐵與輕軌.第二版.人民交通出版社，2006.8（4）鐘新樵、趙菊梅.地下工程概論.西南交通大學(xué)峨眉校區(qū)（5）賀少輝.地下鐵道.清華大學(xué)出版社（6）地下鐵道設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50157-92）.中國計(jì)劃出版社，1993（7）劉釗、佘才高、周振強(qiáng).地鐵工程設(shè)計(jì)與施工.人民交通出版社，2004（8）李權(quán).ANSYS在土木工程中的應(yīng)用.北京：人民郵電出版社，2005（9）李圍.隧道及地下工程ANSYS實(shí)例分析.北京：中國水利水電出版社，2007指導(dǎo)教師： 年月日審批人： 年月日

摘要成都地鐵1號線一期工程紅花堰站～火車北站區(qū)間隧道，全長1298.557m，沿線地面建筑物密集，工程地質(zhì)條件較差，研究適應(yīng)于該區(qū)段的開挖方法、結(jié)構(gòu)計(jì)算模型和支護(hù)參數(shù)成為指導(dǎo)工程開挖的重要部分。本設(shè)計(jì)結(jié)合工程地質(zhì)條件，依據(jù)《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50157-2003），對紅花堰站～火車北站區(qū)間隧道，進(jìn)行隧道凈空設(shè)計(jì)、平縱斷面設(shè)計(jì)、襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算和區(qū)間隧道附屬設(shè)施設(shè)計(jì)，指導(dǎo)設(shè)計(jì)施工。通過對地鐵常用施工方法明挖法、礦山法和盾構(gòu)法的比選，最終選用盾構(gòu)法進(jìn)行該區(qū)間隧道的施工。襯砌內(nèi)徑在5200mm的基礎(chǔ)上，考慮施工誤差、測量誤差和不均勻沉降等因素，最終采用5400mm的內(nèi)徑；襯砌厚度為300mm，考慮同步注漿要求，盾構(gòu)機(jī)外徑采用6280mm。建立適用于成都地鐵1號線地質(zhì)情況的有限元模型，運(yùn)用ANSYS軟件對襯砌進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算。通過分析計(jì)算，混凝土等級采用C50,最終變形為1.05mm，截面強(qiáng)度驗(yàn)算等均獲得通過。ANSYS計(jì)算獲得的內(nèi)力圖，用來指導(dǎo)裝配式襯砌的配筋。驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的最大裂縫寬度為0.06mm，滿足地鐵要求。研究結(jié)果為類似工程施工方法的選擇、有限元模型的建立、襯砌設(shè)計(jì)提供參考。并指導(dǎo)施工組織的設(shè)計(jì)，提高工程施工的安全性、高效性，降低工程造價(jià)。關(guān)鍵詞地鐵區(qū)間；盾構(gòu)法；淺埋暗挖；有限元分析

AbstractThesubwaybetweenHonghuayanStationandNorthStation,whichbelongstoChengduMetroLine1redoneProjects,isof1298.557metersfull-length.Alongthedenseground-levelstructures,engineeringgeologicalconditionsarerelativelypoor,researchadaptedtothemethodssectionoftheexcavation,structurecalculationmodelandsupportparameterstoguidetheprojecttobecomeanimportantpartoftheexcavation.Accordingtotheengineeringgeologicalconditionsand"CodeforDesignofMetro"(GB50157-2003),thedesignincludesthefollowingcontents:designoftunnelclearance,flatandverticalsectiondesign,structurecalculationandliningtunnelDesignofancillaryfacilities.Allofthoseshouldguidethedesignandconstruction.SubwayconstructionmethodusuallyinvolvesCutandCoverLaw,MiningLawandShieldDrivingMethod.ThedesignultimatelyselectedtheShieldLaw.Basedon5200millimeter,consideringtheconstructionoferrorconsideredandfactorssuchasunevensettlement,thediameterliningultimatelychoose5400millimeter.Theliningthicknessisof300millimeters.Consideringthesimultaneousgroutingrequirements,thediameterofshieldmachineis6280millimeters.Thedesignestablishesfinitemodel,whichisapplicabletothegeologicalconditionofChengduMetroLine1.AlsoitusesANSYSsoftwaretocalculatethestructurallining.WhenuseconcreteofgradeC50,thefinaldeformationis1.05mm.Thestrengthofallcross-sectionsgetacross.InternalforcedataofANSYSisusedtoguidetheassemblyofreinforcedconcretelining.Themaximumcrackwidthis0.06mm,anditmeetstherequirementsofsubway.Theresultprovidesreferenceforthechoiceofconstructionmethods,finiteelementmodelandthedesignlining.ItcanguidethedesignofConstructionOrganization,improveconstructionsafety,efficiency,andreduceprojectcost.KeywordsSubway；ShieldLaw；ShallowSubsurface；FiniteElementAnalysis

目錄TOC\h\z\t"一級,1,二級,2,三級,3,四級,4"緒論 1第一章概述 21.1工程概況 21.1.1巖土分層及其特征 巖土層特征 2不良地質(zhì)與特殊巖土 41.1.2地質(zhì)構(gòu)造及地震烈度 51.2地質(zhì)水文資料 61.2.1地下水的分布特征及滲透性 第四系孔隙水 基巖裂隙水 71.2.2地下水的動態(tài)特征 71.2.3地表水、地下水水質(zhì) 71.2.4地下水水力學(xué)特征（透水性、水壓力） 71.3設(shè)計(jì)依據(jù) 81.4設(shè)計(jì)原則 8第二章隧道內(nèi)凈空設(shè)計(jì) 112.1概述 112.1.1地鐵限界制定依據(jù) 規(guī)范依據(jù) 設(shè)計(jì)值 122.2地鐵限界 122.2.1車輛限界 車輛限界的確定應(yīng)考慮因素 設(shè)計(jì)值 132.2.2設(shè)備限界 13建筑限界 A型車建筑限界 建筑限界加高 152.4曲線地段隧道凈空 152.5隧道內(nèi)凈空確定 16第三章線路平、縱斷面設(shè)計(jì) 173.1平斷面設(shè)計(jì) 173.1.1一般原則 173.1.2平面位置與埋深的確定 173.1.3線路上地面建筑物情況 173.1.4線路平面位置選擇 18地下線平面位置 高架線平面位置 地面線平面位置 183.1.5最小曲線半徑的確定 最小曲線半徑計(jì)算 區(qū)間曲線半徑取值 203.1.6緩和曲線的確定 緩和曲線長度的計(jì)算 緩和曲線最小長度 緩和曲線長度值 213.1.7不設(shè)緩和曲線條件 223.1.8外軌超高 233.1.9曲線函數(shù)要素計(jì)算 緩和曲線常數(shù)的計(jì)算 曲線綜合要素計(jì)算 曲線要素計(jì)算示例 曲線要素匯總 263.2縱斷面設(shè)計(jì) 263.2.1線路縱斷面設(shè)計(jì)的一般原則 263.2.2縱斷面坡度 2規(guī)范要求 2坡度設(shè)計(jì) 273.2.3豎曲線臨界半徑 2理論計(jì)算 2規(guī)范要求 2設(shè)計(jì)值 283.2.4縱斷面設(shè)計(jì)匯總 28第四章結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 294.1襯砌結(jié)構(gòu)類型選擇 29襯砌形式 2預(yù)制裝配式襯砌 2雙層襯砌 2擠壓混凝土整體式襯砌 30單、雙層襯砌比較 30襯砌形式選定 304.1.2襯砌參數(shù) 3管片的厚度與幅寬 3管片襯砌環(huán)分塊設(shè)計(jì) 3拼裝方式 3管片楔形量 3特殊管片的設(shè)計(jì) 334.2支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算方法 334.2.1結(jié)構(gòu)計(jì)算模型 3管片襯砌環(huán)力學(xué)模型 3荷載－結(jié)構(gòu)模式 334.2.2計(jì)算斷面選擇 354.2.3圍巖級別擬定 3區(qū)間地質(zhì)情況 3圍巖物理性質(zhì) 364.2.4深淺埋判定 374.2.5荷載分類 384.2.6本設(shè)計(jì)所考慮的荷載 3結(jié)構(gòu)自重 3水壓力 3地面車輛荷載及其動力作用 3地層壓力 39第五章結(jié)構(gòu)計(jì)算 425.1荷載計(jì)算 425.1.1拱頂處 4豎向荷載 4側(cè)向荷載 4拱頂處車輛荷載 4拱頂荷載 435.1.2拱底處 4結(jié)構(gòu)自重引起 4拱頂傳遞及水壓力 4側(cè)向壓力 4拱底荷載 445.1.3荷載示意圖 445.2ANSYS軟件計(jì)算 455.3截面強(qiáng)度檢算 525.3.1檢算方法 525.3.2檢算 5特殊截面 54全部單元體強(qiáng)度檢算 555.4支護(hù)結(jié)構(gòu)配筋 575.4.1配筋 5最小保護(hù)層厚度 5配筋計(jì)算 585.4.2抗剪能力驗(yàn)算 61最大裂縫寬度驗(yàn)算 615.4.4構(gòu)造筋配置 63第六章施工組織 646.1施工方案 646.1.1施工方法比選 6明挖法 6礦山法 6盾構(gòu)法 666.1.2施工方法確定 676.1.3盾構(gòu)機(jī)型確定 6選型依據(jù)和原則 6工程對盾構(gòu)機(jī)的要求 6盾構(gòu)機(jī)型式的確定 696.2施工組織設(shè)計(jì) 696.2.1編制原則 696.2.2編制依據(jù) 706.2.3盾構(gòu)法施工流程 706.2.4盾構(gòu)施工附屬設(shè)備 7洞內(nèi)設(shè)備 7洞外設(shè)備 716.2.5盾構(gòu)始發(fā)井及盾構(gòu)臺數(shù) 7盾構(gòu)始發(fā)井位置的選擇 7盾構(gòu)機(jī)臺數(shù)的選擇 726.3施工進(jìn)度計(jì)劃 726.3.1工程進(jìn)度計(jì)劃 726.3.2施工橫道圖 726.4工程量估算 736.4.1土石方開挖量 736.4.2管片及鋼筋用量 736.4.3其它材料用量 74第七章防水設(shè)計(jì)與附屬設(shè)施 757.1防水設(shè)計(jì) 757.1.1防水設(shè)計(jì)原則 757.1.2防水設(shè)計(jì)要求及措施 7混凝土結(jié)構(gòu)自防水 7外貼防水層 7接縫防水措施 767.2防腐蝕措施 777.3防迷流措施 777.4盾構(gòu)工作井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 787.5聯(lián)絡(luò)通道設(shè)計(jì) 787.6區(qū)間泵房設(shè)計(jì) 79結(jié)論 81致謝 82參考書目 83緒論隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和人口的高度集中，大城市或都市區(qū)域的交通運(yùn)輸量逐年加速增長，城市交通給社會造成了嚴(yán)重的問題：交通擁擠、事故增多、污染嚴(yán)重。因此許多大城市都開始限制汽車使用，大力發(fā)展公眾交通設(shè)施，特別是加速發(fā)展地鐵和輕軌交通系統(tǒng)。地下鐵道已經(jīng)成為解決大城市交通擁擠、車輛堵塞等問題并且能大量快速運(yùn)送乘客的一種城市交通設(shè)施。它可以使很大一部分地面客流轉(zhuǎn)入地下，可以高速行車，且可縮短車次間隔時(shí)間，節(jié)省了乘車時(shí)間，便利了乘客的活動。在戰(zhàn)時(shí)，還可以起到人防的功能。自1969年10月1日中國有史以來第一條地鐵在北京建成通車以來，北京、天津、香港、上海、廣州、深圳等許多城市已相繼建成地鐵，極大的緩解了城市交通擁擠狀況，節(jié)省了地面空間。目前，我國100萬人口以上的城市多達(dá)49座，其中已有重慶、成都、哈爾濱、武漢、沈陽、西安、杭州和寧波等20多個(gè)城市正在修建或計(jì)劃興建地鐵以及快速輕軌交通，規(guī)劃的城市軌道交通總里程達(dá)到5000km。因此，在我國城市發(fā)展地鐵及輕軌等城市軌道交通運(yùn)輸系統(tǒng)的前景是非常廣闊的。到2015年中國城市軌道交通投入運(yùn)營里程可達(dá)到1700km。在修建城市地鐵中，常用的施工方法有明挖法、暗挖法，其中暗挖法又包括盾構(gòu)法和鉆爆法，鉆爆法又稱為新奧法。盾構(gòu)法（ShieldDrivingMethod）或掩護(hù)筒法是在地表以下的土層或松軟巖層中暗挖隧道的一種施工方法。自1818年法國工程師Brunel發(fā)明盾構(gòu)法以來，經(jīng)過100多年的應(yīng)用與發(fā)展，從氣壓盾構(gòu)到泥水加壓盾構(gòu)以及更新穎的土壓平衡盾構(gòu)，已經(jīng)使盾構(gòu)法能適用于任何水文地質(zhì)條件下的施工，無論是松軟、堅(jiān)硬還是有地下水、無地下水的暗挖隧道工程都可以用盾構(gòu)法施工。第一章概述1.1工程概況成都地鐵1號線一期工程位于川西平原岷江水系Ⅰ、Ⅱ級階地上，為侵蝕～堆積地貌。區(qū)內(nèi)地形平坦，北高南低。本盾構(gòu)區(qū)間經(jīng)過地區(qū)主要穿越的地貌單元為川西平原岷江水系Ⅰ級階地（Ⅱ區(qū)）。此階地分布于火車北站～信息工程學(xué)院大門。地形平坦，地面高程497.7m～506m。巖土分層及其特征巖土層特征〈1〉第四系全新統(tǒng)人工填筑土（Q4ml）：以雜填土為主，褐黃、灰黑等雜色，松散～稍密，潮濕。由碎石、砂土、磚瓦碎塊等建筑垃圾組成，其間充填粘土。段內(nèi)分布于地表，層厚一般0.6～6.9m。該層土人為隨意性較大，均一性差，多為欠壓密土，結(jié)構(gòu)疏松，具強(qiáng)度較低、壓縮性高、荷重易變形等特點(diǎn)。〈2〉第四系全新統(tǒng)沖積層（Q4al）<2-2>粘土（Q4al）：黃色、灰黃色、灰褐色。含鐵錳質(zhì)結(jié)核及少量鈣質(zhì)結(jié)核?？伤堋菜?。段內(nèi)大部分地段均有分布，頂板埋深多為0.8～2.6m，厚0.8～8.6m。天然含水量W=22～30.4%，平均值26%，天然孔隙比e=0.64～0.85，平均值0.75，液性指數(shù)IL=0.08～0.4，平均值0.31，天然快剪粘聚力C=36.9～83.3KPa，標(biāo)準(zhǔn)值45.96KPa，內(nèi)摩擦角φ=10.6～18.0°,標(biāo)準(zhǔn)值12.2°,壓縮系數(shù)a0.1～0.2=0.14～0.37MPa-1，標(biāo)準(zhǔn)值0.284MPa-1，壓縮模量ES=4.65～11.77MPa，標(biāo)準(zhǔn)值6.269MPa。本層粘土具弱膨脹性，其自由膨脹率（FS）=40～43%，屬弱膨脹土。<2-3>粉質(zhì)粘土（Q4al）：灰黃色，可塑～硬塑，含鐵、錳質(zhì)及鈣質(zhì)結(jié)核，呈透鏡體狀分布于卵石土（<2-8>層）上部，頂板埋深1.2～2.6m，層厚0.8～6.8m。根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)，天然含水量W=29.2%，天然孔隙比e=0.688，液性指數(shù)IL=0.40，天然快剪粘聚力C=28.4KPa，內(nèi)摩擦角φ=10.0°,壓縮系數(shù)a0.1～0.2=0.27MPa-1，壓縮模量ES=6.19MPa。<2-5>細(xì)砂、粉砂（Q4al）：黃色，飽和，中密，呈透鏡體狀分布于中砂（<2-6>）或卵石土（<3-7>層）之上，頂板埋深為1.8～7.0m，厚0～5.1m。<2-8>卵石土（Q4al）：黃灰色、黃褐色，以稍密～中密為主，部分密實(shí)，潮濕～飽和。卵石成分主要以中等風(fēng)化的巖漿巖、變質(zhì)巖類巖石組成。以亞圓形為主，少量圓形，分選性差，卵石含量60～70%，粒徑以30～70mm為主，本次鉆孔中揭示最大粒徑約170mm，根據(jù)探坑和基坑揭示最大粒徑達(dá)530～550mm,充填物為細(xì)砂及圓礫。本層頂板埋深2.0～7.2m，層厚4.7～11.3m?！?〉第四系上更新統(tǒng)冰水沉積、沖積層（Q3fgl+al）<3-4>粉細(xì)砂（Q3fgl+al）：黃褐色，灰綠色，飽和，中密，含少量粘粒，微具弱膠結(jié)，膠結(jié)差。呈透鏡體狀分布于卵石土（<3-7>層）中上部獲其層內(nèi)，頂板埋深4.3～12.90m，層厚0.30～2.40m。本次勘察標(biāo)貫試驗(yàn)1次，錘擊數(shù)N=7，根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2001），為輕微液化砂土。<3-7>卵石土（Q3fgl+al）：褐黃、灰黃色、淺灰色、黃綠色等，以中密～密實(shí)為主，飽和。卵石成分主要為灰?guī)r、砂巖、石英巖等。以亞圓形為主，少量圓形，分選性差，卵石含量約67%，粒徑以20～100mm為主，鉆探揭示最大粒徑180mm，根據(jù)探井和基坑揭示最大粒徑達(dá)530～550mm,圓礫含量約9.8％，卵、礫石以中等風(fēng)化為主。充填物以中細(xì)砂為主，夾少量粘性土，局部具弱泥質(zhì)膠結(jié)。頂板埋深3.5～13.9m，厚1.2～11.4m?！?〉第四系中更新統(tǒng)冰水沉積、沖積層（Q2fgl+al）<4-2>中砂（Q2fgl+al）：青灰色，中密，飽和。呈透鏡體狀分布。本次勘察在MZ2-LT-001、MZ2-LT-002孔揭露，頂板埋深20.00～27.40m，厚0～1.90m。<4-3>圓礫土（Q2fgl+al）：黃綠色，密實(shí)，飽和。卵石含量約20～30%，圓礫含量30～40%，粒徑以5～60mm為主，充填物為細(xì)砂及微量粉質(zhì)粘土。頂板埋深10.80m，厚0～2.0m。<4-4>卵石土（Q2fgl+al）：灰色、深灰色、藍(lán)灰色、灰綠色、黃綠色，以密實(shí)為主，部分中密，飽和。卵、礫石成分以灰?guī)r、砂巖、石英巖等為主。呈園形～亞園形，分選性差。卵石含量約68%，粒徑以30～100mm為主，本次鉆探揭示最大粒徑180mm，根據(jù)探井和基坑揭示最大粒徑達(dá)530～550mm，圓礫含量約10％，個(gè)別鉆孔見漂石，漂石最大粒徑270mm。卵、礫石以中等風(fēng)化為主。充填物主要為中細(xì)砂、及少量粘性土，局部具弱泥質(zhì)膠結(jié)和微鈣質(zhì)膠結(jié)。本層頂板埋深8.2～22.0m，厚1.2～14.1m。〈5〉白堊系上統(tǒng)灌口組（K2g）<5-1>全風(fēng)化泥巖（K2g）：紫紅色，巖芯呈土柱狀，部分呈碎塊狀，主要由粘土礦物組成，巖質(zhì)軟。本層分布不均勻，部分段缺失該層。層位頂板埋深17.5～29.5m，厚0～9.4m。<5-2>強(qiáng)風(fēng)化泥巖（K2g）：紫紅色，巖質(zhì)較軟，巖芯多呈碎塊狀，少量短柱狀，部分呈土狀，巖芯碎塊手可折斷。本層分布不均，部分鉆孔缺失。層位頂板埋深18.2～36.0m，厚0～5.4m。<5-3>中等風(fēng)化泥巖（K2g）：紫紅色，中厚層狀，泥質(zhì)膠結(jié)。錘擊聲較脆。易風(fēng)化。巖芯多呈柱狀，少量呈碎塊。巖質(zhì)較硬。本層頂板埋深19.0～30.4m，此次勘探均未揭穿。本次取樣試驗(yàn)，其天然單軸極限抗壓強(qiáng)度為0.17～12.23MPa，標(biāo)準(zhǔn)值為2.83MPa；天然飽和單軸極限抗壓強(qiáng)度為0.04～7.37MPa，標(biāo)準(zhǔn)值為0.3MPa。各巖層的力學(xué)參數(shù)見附表（2-1）。不良地質(zhì)與特殊巖土1）液化砂土成都地鐵1號線一期工程覆蓋層除表層的人工填土和粘性土外，其下均為不同時(shí)期沉積的卵石土夾透鏡體砂層。根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011—2001）第條和《鐵路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ111—87）第條規(guī)定，對于上更新統(tǒng)（Q3）和中更新統(tǒng)（Q2）的砂層及粉土層不考慮液化的影響。2）軟土全段軟土多為淤泥質(zhì)土或淤泥質(zhì)砂，主要分布于車輛段范圍，其余地段零星分布，多以薄層狀或透鏡狀分布于場地上部。靜探及室內(nèi)試驗(yàn)表明，軟土天然含水量ω=23.4～32.6%；天然孔隙比ｅ=0.642～0.908；塑性指數(shù)IP=12.8～18.0；液限WL=29.6～34.5%；液性指數(shù)IL=0.5～0.91；壓縮系數(shù)a0.1～0.2=0.18～0.37MPa-1；壓縮模量5.1～10.0MPa?；境休d力為52.6～90.7KPa。具有孔隙比大，含水量高，高壓縮性，力學(xué)性質(zhì)差的特性。沿線地下車站、區(qū)間范圍，軟土僅表層有零星分布，其埋深淺、分布范圍小，對地下隧道基本無影響，對明挖施工的地下車站基坑的穩(wěn)定性有一定影響。3）膨脹土本段沿線覆蓋層上部發(fā)育厚2.5～8.6m的粘性土，頂板埋深一般0.8～2.0m，自由膨脹率Fs=40～43%，具有弱膨脹性。由于膨脹土埋深較淺，對車輛段地面建筑的基礎(chǔ)穩(wěn)定性和地下車站明挖施工的基坑支護(hù)有一定影響，對地下區(qū)間隧道基本無影響。4）膨脹巖下伏基巖為紅層泥巖，根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)，部分自由膨脹率（FS）=31～68%，屬弱膨脹巖，局部自由膨脹率（FS）達(dá)77%，屬中等膨脹巖。由于該地層位于隧底以下，對地下隧道基本無影響。5）有害氣體本盾構(gòu)區(qū)間通過地區(qū)污水管密布，填土中夾雜垃圾，部分地段地表垃圾堆積成“丘”，污水聚集，溢漏和產(chǎn)生的污水滲入地下，易形成有害氣體，危及隧道施工。成都市政的污水井、閥門井、供水井施工中，已多次由于類似原因而出現(xiàn)傷亡事故，因此在施工過程中應(yīng)加強(qiáng)對有害氣體的監(jiān)測及防護(hù)措施。1.1.2地質(zhì)構(gòu)造及地震烈度1）區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造特征成都平原在構(gòu)造位置上處于我國新華夏系第三沉降帶之川西褶帶的西南緣，界于龍門山隆褶帶山前江油～灌縣區(qū)域性斷裂和龍泉山褶皺帶之間，為一斷陷盆地。該斷陷盆地內(nèi)，西部的大邑～彭縣～什邡和東部的蒲江～新津～成都～廣漢兩條隱伏斷裂將斷陷盆地分為西部邊緣構(gòu)造帶、中央凹陷和東部邊緣構(gòu)造帶三部分，成都地鐵一期工程線路位于東部邊緣構(gòu)造帶。龍門山隆褶帶，經(jīng)青川、都江堰至二郎山，長500余公里，寬25～40公里。這是一個(gè)經(jīng)歷了多次強(qiáng)烈變動的、規(guī)模巨大的結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜的東北向構(gòu)造帶。龍泉山褶皺帶，展布于中江、龍泉驛、仁壽一帶，長200公里，寬15公里左右，為龍泉山背斜及一系列壓扭性逆（掩）斷層組成，呈NE走向，現(xiàn)今時(shí)期斷裂活動標(biāo)志少。大邑～彭縣～什邡斷裂帶，為平原區(qū)內(nèi)較大的區(qū)域性隱伏斷裂，沿隱伏斷裂弱震活動頻繁，偶有強(qiáng)震發(fā)生，成都市區(qū)正好處在這兩條斷裂的羽接部位，羽接部位應(yīng)力集中值為中等。磨盤山斷裂位于成都市區(qū)以北，自新都經(jīng)磨盤山進(jìn)入市區(qū)一環(huán)路北三段附近。從區(qū)域構(gòu)造背景和地震活動性分析，磨盤山斷裂通過地區(qū)，屬不穩(wěn)定的微活動區(qū)，沿此斷裂的新都曾于1971年發(fā)生過Ms=3.4級地震，成都于1943年6月發(fā)生過Ms=5級地震，但震中未在市區(qū)，市區(qū)烈度只有5度。從總體來看，成都市區(qū)距龍泉山褶皺帶20公里，距龍門山隆褶帶50公里，區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造和地震活動較微弱，歷史上從未發(fā)生過強(qiáng)烈地震，從地殼的穩(wěn)定性來看應(yīng)屬于穩(wěn)定區(qū)。2）新構(gòu)造運(yùn)動成都平原在構(gòu)造體系上處于川西褶帶的一隅。該體系于印支運(yùn)動早期已具雛形，印支運(yùn)動晚期已基本定型，進(jìn)入喜山運(yùn)動早期成為沉降中心，隨著構(gòu)造活動，周邊參差錯(cuò)落抬升，中心相對沉降，中心接受了厚大的第四系松散堆積，四周成山，形成了錯(cuò)落有致的盆地地貌景觀。3）地震場地與參數(shù)（1）地震動參數(shù)根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001），成都市地震動峰值加速度為0.10g，地震動反應(yīng)譜特征周期為0.40s。根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001），成都市地震基本烈度為Ⅶ度。（2）建筑場地類別劃分對于本段盾構(gòu)區(qū)間，根據(jù)《鐵路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ111—87）第2.2節(jié)劃分規(guī)定，本段土層的等效剪切波速vsm值在140m/s～500m/s范圍內(nèi)，場地類型為Ⅱ類場地。1.2地質(zhì)水文資料1.2.1地下水的分布特征及滲透性按地下水賦存條件，地下水分為兩種類型：第四系孔隙潛水和基巖裂隙水。其中，第四系孔隙水，主要賦存于各個(gè)時(shí)期沉積的卵石土及砂層中，土體透水性強(qiáng)、滲透系數(shù)大，地下水水量豐富，是段內(nèi)地下水的主要存在形式。第四系孔隙水第四系孔隙水基本都賦存在全新統(tǒng)（Q4）、上更新統(tǒng)（Q3）和中更新統(tǒng)（Q2）的砂、卵石土中，三層砂卵石層含水極其豐富，形成一個(gè)整體含水層，含水層總厚度約13.5～25.8m，為孔隙潛水,局部由于地形和上覆粘性土層控制，形成承壓水。根據(jù)降水井抽水試驗(yàn)及天府廣場綜合改造工程水文試驗(yàn)資料可知，卵石土綜合含水層滲透系數(shù)K為12.53～27.4m/d，平均值為16.32m/d，為強(qiáng)透水層。地下車站主體結(jié)構(gòu)和地下區(qū)間隧道基本位于該層砂、卵石土中，受地下水影響較大。上部的粘性土層為不透水層或微透水層，地下水含量甚微，對工程影響較小。基巖裂隙水區(qū)內(nèi)基巖為白堊系灌口組紫紅色砂泥巖，地下水賦存于基巖風(fēng)化裂隙中，含水少。根據(jù)資料，滲透系數(shù)K為0.027～2.01m/d，平均為0.44m/d。屬弱～中等透水層。地下水的動態(tài)特征區(qū)內(nèi)地下水具有埋藏淺，季節(jié)性變化明顯，水位西北高東南低，沿河一帶高，河間階地中部低的特點(diǎn)。根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料，成都地區(qū)豐水期一般出現(xiàn)在7、8、9月份，枯水期12、1、2月份，以8月份地下水位埋深最淺，其余月份為平水期。在天然狀態(tài)下，區(qū)內(nèi)枯水期地下水位埋深3～5m；洪水期地下水埋深2～4m。根據(jù)區(qū)內(nèi)地下水位動態(tài)長期觀測資料，在天然狀態(tài)下，水位年變化幅度一般在1～3m之間（1～3m占觀測點(diǎn)總數(shù)的65%，小于1m的占10%，大于3m的占25%），變幅正常。根據(jù)勘察期間資料，測得地下水位埋深3.9～8.9m，初見水位標(biāo)高496.7～502.4m，穩(wěn)定水位標(biāo)高496.3～502.5m。根據(jù)調(diào)查分析，由于成都市大規(guī)模的工程建設(shè)，很多建筑基坑在進(jìn)行施工降水，使地下水位急劇下降，地下水的狀態(tài)也變得紊亂。1.2.3地表水、地下水水質(zhì)據(jù)初勘報(bào)告，本盾構(gòu)區(qū)間水質(zhì)類型以HCO3-—Ca2+、HCO3-—Ca2+.Mg2+型為主，經(jīng)判定對混凝土及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋均無腐蝕性，但對鋼結(jié)構(gòu)有弱腐蝕性。此外，灌口組夾石膏、鈣芒硝，巖石可能有SO42-腐蝕性，施工中應(yīng)加強(qiáng)取水樣化驗(yàn)，核查地下水對砼、鋼筋、鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕性。1.2.4地下水水力學(xué)特征（透水性、水壓力）區(qū)間隧道主要在含水量豐富、補(bǔ)給充足的強(qiáng)透水性的砂卵石土中通過，其埋深基本位于地下水位以下，地下水水壓力對隧道施工及襯砌結(jié)構(gòu)有較大影響?？紤]到地下水水位、含水層性質(zhì)、地下水的連通性，水壓力按γ·H計(jì)算。1.3設(shè)計(jì)依據(jù)1）成都地鐵1號線一期工程土建工程DG標(biāo)段（盾構(gòu)區(qū)間）初步設(shè)計(jì)招標(biāo)文件〈招標(biāo)文件編號1DTZB007-2005-06〉；2）“成都地鐵1號線一期工程線路圖〈平、縱斷面〉”；3）“成都地鐵1號線一期工程可行性研究報(bào)告及評審意見”；4）“成都地鐵1號線一期工程有關(guān)城市地下管線、地形圖〈電子文件〉”；5）“成都地鐵1號線一期工程沿線有關(guān)建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)資料及規(guī)劃資料〈部分紙質(zhì)文件、部分電子文件〉”；6）《成都地鐵1號線一期工程1標(biāo)段初勘階段巖土工程勘察報(bào)告》（鐵道第二勘察設(shè)計(jì)院2005年10月）；7）成都地鐵有限公司“成地鐵函〔2005〕100號－關(guān)于成都地鐵一期工程盾構(gòu)籌劃方案意見的函”；8）成都地鐵1號線一期工程《技術(shù)要求》（試行稿）、《文件組成與內(nèi)容》（試行稿）等技術(shù)性文件；9）國家、四川省及成都市現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范、規(guī)程。1.4設(shè)計(jì)原則1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足施工、運(yùn)營、城市規(guī)劃、人防（按六級人防的抗力等級設(shè)計(jì)）、防水、防火、防迷流的要求，結(jié)構(gòu)按設(shè)計(jì)使用年限100年的要求進(jìn)行耐久性設(shè)計(jì)。2）根據(jù)區(qū)間隧道的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件及城市總體規(guī)劃要求，結(jié)合周圍地面既有建筑物、環(huán)境條件、管線及道路交通狀況，通過對技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、使用功能等方面的綜合比較，合理選擇施工方法和結(jié)構(gòu)型式。3）結(jié)構(gòu)的凈空尺寸設(shè)計(jì)應(yīng)滿足建筑限界、使用功能及施工工藝的要求，即在建筑限界的基礎(chǔ)上再考慮適當(dāng)?shù)母辉Ａ?，以滿足施工誤差、測量誤差、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，應(yīng)符合結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作條件，并反映結(jié)構(gòu)與周圍地層的相互作用。5）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)符合強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、抗浮和裂縫開展寬度驗(yàn)算的要求，并滿足施工工藝的要求。對于鋼筋混凝土結(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，其最大裂縫允許值：明（蓋）挖法施工的結(jié)構(gòu)為0.2～0.3mm，盾構(gòu)法施工的隧道為0.20mm。對處于侵蝕環(huán)境的不利條件下的結(jié)構(gòu)，其最大計(jì)算裂縫寬度允許值應(yīng)根據(jù)具體情況從嚴(yán)控制。6）隧道襯砌結(jié)構(gòu)一般進(jìn)行橫斷面方向的受力計(jì)算，遇到下列情況時(shí)，則應(yīng)對其縱向強(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）區(qū)間隧道在結(jié)構(gòu)、地基、基礎(chǔ)或荷載發(fā)生顯著變化的部位，或因抗震要求必須設(shè)置變形縫時(shí)，應(yīng)采取可靠的工程技術(shù)措施，確保變形縫兩側(cè)的結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生影響正常行車的差異沉降和軌道的曲率變化。8）所選擇的盾構(gòu)機(jī)，必須對成都特殊的砂卵石層、漂石地層有較好的適應(yīng)性，并同時(shí)依據(jù)盾構(gòu)推進(jìn)速度、周圍環(huán)境狀況、工期、造價(jià)等各方面進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。9）結(jié)構(gòu)按7度地震進(jìn)行抗震驗(yàn)算，并在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)采取相應(yīng)的構(gòu)造處理措施，以提高結(jié)構(gòu)的整體抗震能力。10）隧道施工引起的地面沉降和隆起均應(yīng)嚴(yán)格控制在環(huán)境條件允許的范圍以內(nèi)，并根據(jù)周圍環(huán)境、建筑物基礎(chǔ)和地下管線對變形的敏感度，采取穩(wěn)妥可靠的措施。地面沉降量一般控制在30mm以內(nèi)，隆起量控制在10mm以內(nèi)。當(dāng)?shù)罔F穿越重要建筑物、地下構(gòu)筑物時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定允許沉降量，并因地制宜地采取措施，以確保建筑物的安全及正常使用。11）地鐵結(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。鋼結(jié)構(gòu)及鋼連接應(yīng)進(jìn)行防銹處理。12）兩條單線盾構(gòu)隧道之間的凈距及覆土厚度，應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件、線路條件、隧道斷面尺寸、埋置深度、施工方法等因素確定，并不宜小于隧道外輪廓直徑，當(dāng)不能滿足時(shí)，應(yīng)在設(shè)計(jì)和施工中考慮兩者之間的相互影響，并采取適當(dāng)加強(qiáng)措施。13）盾構(gòu)法施工的單線隧道，采用圓形裝配式鋼筋混凝土管片單層襯砌，其砼強(qiáng)度等級不小于C50、抗?jié)B等級不低于1.2MPa。其圓環(huán)內(nèi)徑應(yīng)依據(jù)建筑限界和綜合施工誤差而定。管片厚度、寬度及分塊數(shù)應(yīng)綜合考慮線路條件、結(jié)構(gòu)受力情況、防水效果、拼裝等因素進(jìn)行設(shè)計(jì)。在兩條盾構(gòu)區(qū)間隧道的最低點(diǎn)左右設(shè)置聯(lián)絡(luò)通道（宜結(jié)合區(qū)間排水泵房一并設(shè)置），其門洞處可采用鋼管片或復(fù)合管片，并采取防腐蝕和防火措施。14）當(dāng)隧道位于有侵蝕性地段時(shí)，應(yīng)采取抗侵蝕措施，混凝土抗侵蝕系數(shù)不得低于0.8。15）結(jié)構(gòu)防水設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、地震烈度、環(huán)境條件、結(jié)構(gòu)形式、施工工藝及材料來源等因素進(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。以結(jié)構(gòu)自防水為主，附加柔性防水層。區(qū)間隧道頂部按一級防水，表面允許有少量、偶見濕漬。16）土建工程設(shè)計(jì)必須與各機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計(jì)密切配合，做到土建設(shè)計(jì)與機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計(jì)相協(xié)調(diào)，防止互相矛盾。第二章隧道內(nèi)凈空設(shè)計(jì)2.1概述地鐵限界是根據(jù)地鐵車輛的輪廓尺寸和技術(shù)參數(shù)、軌道特征、受電方式、施工方法及設(shè)備安裝等綜合因素，由計(jì)算而確定的列車安全運(yùn)行所需要的空間尺寸，是車輛在正常運(yùn)行狀態(tài)下形成的最大動態(tài)包絡(luò)線。為保證地鐵的安全運(yùn)營，各種建（構(gòu)）筑物和設(shè)備均不得侵入限界。限界是地鐵設(shè)計(jì)所需的重要技術(shù)指標(biāo)之一。限界越大，安全度越高，但工程量和工程投資也隨著增加。所以，要確定一個(gè)既能保證列車運(yùn)行安全，又不增大隧道空間的經(jīng)濟(jì)、合理的斷面是制定限界的首要任務(wù)和目的。2.1.1地鐵限界制定依據(jù)規(guī)范依據(jù)《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50157-2003）中關(guān)于制定限界的基本參數(shù)：接觸導(dǎo)線距軌頂面安裝高度：隧道內(nèi)4040mm高架和地面線地段最小為4400mm車輛段車場線5000mm正線平面曲線最小半徑：A型車300mB型車250m軌道超高：1）最大超高值120mm2）超高設(shè)置方法第一種內(nèi)軌降低半超高外軌抬高半超高第二種外軌抬高一個(gè)超高設(shè)計(jì)值本設(shè)計(jì)采用整體式道床，曲線地段超高設(shè)置方法采用第一種設(shè)置方式，即內(nèi)軌降低半超過，外軌抬高半超高。根據(jù)客流量預(yù)計(jì)，編組等因素確定車型。由于無客流預(yù)計(jì)資料，本設(shè)計(jì)車型選用A型車，最小曲線半徑采用350m。2.2地鐵限界地鐵限界包括車輛限界、設(shè)備限界和建筑限界。車輛限界車輛限界是指車輛在運(yùn)行中的橫斷面的極限位置，車輛的任何部分都不允許超出此限界之外。車輛限界的確定應(yīng)考慮因素表（2-1）地鐵車輛參數(shù)（mm）車車型參數(shù)參數(shù)車型A型B型B1型B2型上部受流下部受流計(jì)算車輛長度2210019000車輛最大寬度30002800車輛高度38003800車輛定距1570012600轉(zhuǎn)向架固定軸距25002300（2200）地板面距走行軌面高度11301100受電弓落弓高度3810-3810受電弓最大工作高度5410-5410受流器端部距車體橫向中心距離-14731440-受流器中心距走行軌頂面工作高度-140256-1）車輛輪廓線車輛橫斷面外輪廓線，是經(jīng)過研究分析后確定的，是作為確定車輛限界及設(shè)備限界的依據(jù)，是車輛設(shè)計(jì)和制造的基本數(shù)據(jù)。2）車體外輪廓尺寸目前，我國規(guī)定地鐵車輛采用標(biāo)準(zhǔn)車型和寬體車型2種，見表（2-1）。設(shè)計(jì)值成都地鐵設(shè)計(jì)采用A型車，即車體長度22100mm，寬3000mm，高3800mm，車輛定距15700mm，轉(zhuǎn)向架固定軸距2500mm，地板面距走行軌面高度1130mm。設(shè)備限界設(shè)備限界是在車輛限界的基礎(chǔ)上，考慮軌道的軌距、水平方向、高低等在某些地段出現(xiàn)最大容許誤差時(shí)因其車輛的附加偏移量，以及包括在設(shè)計(jì)、施工、列車運(yùn)行中不可預(yù)計(jì)的因素在內(nèi)的安全預(yù)留量。設(shè)備限界也是一條輪廓線，所有的固定設(shè)備和土木工程（除接觸軌及站臺邊緣線）的任何部分都不得侵入此輪廓線。建筑限界A型車建筑限界建筑限界是行車隧道內(nèi)垂直于線路中心線的最小有效的隧道凈空，所有構(gòu)筑物的任何突出部分都不得侵入，所以在隧道橫斷面設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該考慮施工和測量誤差以及結(jié)構(gòu)變形量等。我國《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50157-2003）規(guī)定的地鐵A型車區(qū)間隧道直線地段圓形隧道建筑限界見于圖2-1，曲線地段建筑限界見于圖2-2。圖（2-1）A型車區(qū)間直線地段圓形隧道建筑界限

圖（2-2）A型車區(qū)間直線地段圓形隧道建筑界限建筑限界加高根據(jù)《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50157-2003），本區(qū)間圓形隧道應(yīng)按全線盾構(gòu)施工地段的平面曲線最小半徑確定隧道建筑限界加高，即采用R=350m進(jìn)行建筑限界加高的計(jì)算。豎曲線地段的建筑界限加高量應(yīng)為：凹形豎曲線：（2-1）凸形豎曲線：（2-2）式中，--凹、凸形豎曲線半徑（mm）；--車輛定距（mm）；--車輛固定軸距（mm）；--車體長度（mm）。則由式（2-1）有；由式（2-2）有。2.4曲線地段隧道凈空圓形或馬蹄形隧道在曲線超高地段，應(yīng)采