土木工程毕业设计-盾构隧道设计

土木工程毕业设计-盾构隧道设计内容摘要：

.......................................................... 100 参考文献 .......................................................................................................... 101 致谢 .................................................................................................................. 102 第 1 章 绪论 1 第 1 章 绪论 设计概况 设计依据 1 《沈阳市地铁一号线一期工程 TJ6 标段初步设计和施工图设计合同》 2 《沈阳市快速轨道交通建设规划》及《批复意见》 3 《沈阳市快速轨道交通线网规划》 4 沈阳市地铁一号线工程 怀远 门站 中街站区间 岩土工程勘察报告（详细勘察阶段）编号：勘 K2020159 里程： CK16+～ CK17+ 中国冶金建设集团沈阳勘察研究总院 2020 年 12 月 5 铁道第三勘察设计院地铁一号线总体组《沈阳地铁一号线一期工程（张士～黎明文化宫）施工设计技术要求》（试行稿） 6 铁道第三勘察设计院地铁一号线总体组《沈阳地铁一号线一期工程（张士～黎明文化宫）施工设计文件组成与内容》 7 铁道第三勘察设计院地铁一号线总体组《沈阳地铁一号线一期工程施工设计文件编制统一规定》 8 《沈阳地铁一 号线一期工程初步设计 —怀远门站 中街站区间》 9 沈阳市地铁一号线一期工程《沿线 1:500 电子地形图》 10 沈阳市地铁一号线一期工程《沿线 1:500 地下管线图》 11 《沈阳地铁一号线一期工程环境影响评估报告》（张士～黎明文化宫） 12 《沈阳市地铁一号线沿线主要建（构）筑物调查报告》图纸部分（一、二） 13 铁道第三勘察设计院地铁一号线总体组 “线路平、纵断面图 ”（电子文件含管线图） 设计范围 1 怀远门站～中街站区间 (起讫里程为 DK16+～ DK17+) 土建工程。 2 区间隧道范围的联络通道，废水泵房土建工程。 燕山大学本科生毕业设计 2 主要设计原则及标准 1 主要设计原则 (1) 结构设计应满足城市规划、运营、施工、防水、防腐蚀的要求，保证结构在施工及使用期间具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。 (2) 隧道结构设计应根据所在地段的工程地质和水文地质条件，线路埋置深度，地面建筑及地下结构物的现状，道路交通情况，结合城市整体规划的要求，进行技术、经济、工期、环境影响等方面的综合比较，选择合适的施工方法和结构型式。 (3) 区间隧道的净空尺寸应满足地下铁道的建筑限界、使用功能 、施工工艺等要求，并考虑施工误差、测量误差、结构变形和后期沉降的影响。 (4) 结构设计应尽量减少施工中和建成后对环境造成的不利影响，并应考虑城市规划引起周围环境的改变时对地下结构的影响。 (5) 结构设计应根据结构类型，使用条件及荷载特点等，选用与其特点相适应的结构设计规范和设计方法。 (6) 结构的计算模式应符合结构的实际工作条件，并反映结构和周围地层的相互作用关系，避免对周围环境产生过大的影响。 (7) 结构设计应采取防止杂散电流腐蚀的措施，钢结构及钢连接件应进行防锈处理。 (8) 隧道施工时引起 的地面变形和沉降应控制在设计范围以内；设计中必须依周围环境、建筑物基础情况、地下管线对变形的敏感程度，采取稳妥可靠的措施和设计。 暗挖法施工的地面变形沉降量一般控制在 30mm 以内，隆起量控制在 10mm 以内；穿越主要建筑物或地下管线时，应按实际情况确定；在空旷地区可适当放宽。 (9) 结构防水应满足国家颁发的有关地下工程防水技术规范的规定，并充分考虑沈阳地下水位埋藏较浅、地层渗透性强、结构施工方法多的特点。 结构设计中应遵照防水与结构设计并重和统一考虑的原则。 (10) 两条单线隧道之间宜设联络通道，通道应设双 向开启的防火门。 (11) 区间隧道内排水泵站宜结合通道设计。 (12) 区间隧道衬砌宜采用具有一定刚度的柔性结构，应限制其变形和第 1 章 绪论 3 接头张开量，满足结构受力和防水要求。 (13) 区间隧道在结构、地基、基础或荷载发生显著变化的部位，或因抗震要求必须设置变形缝时，应采取可靠的工程技术措施，确保变形缝两边的结构不产生影响正常行车的差异和轨道的曲率变化。 变形缝的形式、宽度和间距应根据允许纵向沉降曲率、沉降差、防水和抗震要求等确定。 2 设计标准 (1) 结构设计保证结构有足够的耐久性， 结构的使用寿命为 100 年，结构的安全等级为一级。 (2) 区间隧道结构防水等级为二级。 (3) 盾构圆形隧道限界为 5200mm。 (4) 隧道混凝土结构允许裂缝开展，最大计算裂缝宽度允许值为 ，迎土（水）面为 ；钢筋混凝土管片最大计算裂缝宽度允许值为。 (5) 地震基本烈度为 Ⅶ 度，本工程结构按 8 度采取抗震措施，主体结构抗震等级为三级。 (6) 结构按 6 级抗力人防荷载进行结构强度验算。 3 参考规范 (1) 《地铁设计规范》 (GB501572020) (2) 《地下铁道工程施工及验 收规范》 (2020 年版 ) (3) 《建筑结构荷载规范》 (GB500092020) (4) 《混凝土结构设计规范》 (GB500102020) (5) 《地下工程防水技术规范》 (GB501082020) (6) 《建筑抗震设计规范》 (GB500112020) (7) 《钢筋机械连接通用技术规程》 (JGJ1072020) (8) 《钢结构工程施工质量验收规范》 (GB502052020) (9) 《建筑地基基础设计规范》 (GB500072020) (10) 《混凝土结构工程施工质量验收规范》 (GB502042020) (11) 《人民防空工程设计规范》 (GB501082020) (12) 《盾构法隧道工程施工及验收规范》 (GB504462020) (13) 《地下防水工程施工及验收规范》 (GB502082020) 燕山大学本科生毕业设计 4 沈阳地铁工程地质及水文地质 本区间范围内为浑河冲积扇，地形变化平缓，地面标高介于 ~ m 之间，最大地面高差。 地基稳定性较好，地震基本烈度为 Ⅶ 度，属于非液化场地，建筑场地类别为 Ⅱ 类，标准冻结深度为。 区间场地范围内地层分布起伏不大，各地层物理 力学参数见表 层杂填土为近期填土，组成成分及密实度不均，应力历史复杂，不宜直接作为地基土，其他各层土均可作为天然地基，其中钻探过程中圆砾、砾砂所见最大粒径 110mm。 本车站范围内场地地下水丰富，地下水类型为孔隙潜水，稳定水位埋深在 ~，相当于绝对标高 ~。 抗浮水位取地下 3 米，本区间无承压水。 地下水常年水位变幅约 2m。 该地下水对混凝土结构无腐蚀性，对钢结构有弱腐蚀性。 场地地下水位以上的对混凝土结构无腐蚀性，对钢结构有弱腐蚀性。 各层土的渗透系数及渗透 性详见表 32. 表 31 岩土物理力学指标设计参数建议值表 成因 年代 地层 编号 岩土 名称 天然 含水 量 ω / % 重力密度 γ / kN﹒ m3 直剪 承载力 特征值 fak / kPa 侧压力系数 泊松比 基床系数 粘聚力 Cq / kPa (快剪 ) 内摩擦角 φq / 176。 (快剪 ) ξ μ 垂直 Kv / MPa/m 水平 Kx / MPa/m Q4ml ① 杂填土 19 10 15 Q41al+pl ④ 1 粉质粘 土 180 ④ 3 中、粗 砂 250 ④ 4 砾砂 460 ④ 43 中、粗砂 400 ④ 45 圆砾 580 第 1 章 绪论 5 续表 31 成因 年代 地层 编号 岩土 名称 天然 含水 量 ω / % 重力密度 γ / kN﹒ m3 直剪 承载力 特征值 fak / kPa 侧压力系数 泊松比 基床系数 粘聚力 Cq / kPa (快剪 ) 内摩擦角 φq / 176。 (快剪 ) ξ μ 垂直 Kv / MPa/m 水平 Kx / MPa/m Q41al+pl ④ 45 圆砾 580 ④ 5 圆砾 540 ④ 53 中、粗砂 460 ⑤ 1 粉质粘 200 Q32al+pl ⑤ 3 中、粗 砂 400 ⑤ 4 砾砂 480 ⑤ 45 圆砾 580 表 32 地基土渗透性表 层位 岩性 渗透系数 k 透水性类别 / cm/s / m/d ④ 1 粉质粘土 106 103 微透水 ④ 3 中、粗砂 102 强透水 ④ 4 砾砂 102 强透水 ④ 43 中、粗砂 强透水 ④ 45 圆 砾 强透水 ④ 5 圆砾 强透水 ④ 53 中、粗砂 中等透水 ⑤ 1 粉质粘土 105 102 弱透水 ⑤ 3 中、粗砂 103 中等透水 ⑤ 4 砾砂 强透水 燕山大学本科生毕业设计 6 第 2 章 施工方案选择 施工方法对结构型式的确定和地铁土建工程造价有决定性影响。 施工方法的选定，受沿线工程地质条件、水文地质条件和环境条件（地面建筑物和地下构筑物的现状、道路宽度、交通状况）等多种因素的制约，同时也会对工程的难易程度、工期、造价 ，运营效果等产生直接的影响。 常见的施工方法有明挖法、矿山法和盾构法。 明挖法 明挖法施工的特点适用于各种不同的地质情况，减少线路埋深，降低运营成本，施工工艺简单，技术成熟。 但由于沈阳地铁一号线怀远门站到中街站处于房屋集中、地面交通繁忙的闹市区，若采用明挖法施工势必对城市主干道的交通、商业的正常运营造成巨大的影响。 因此，本区间段范围内隧道不宜采用明挖法施工。 矿山法 地铁区间隧道采用矿山法施工，是近年来为适应城市浅埋隧道的需要而发展起来的一种施工方法，也称浅埋暗挖法。 目前在我国地铁区间隧道建设中已被广泛采用。 浅埋暗挖法施工工艺简单、灵活，并可根据施工监控量测的信息反馈来验证或修改设计和施工工艺，以达到安全与经济的目的。 采用矿山法施工必须在整个施工过程中实施降水，降水影响范围很大，虽然降水时注意井管缠丝间距、井管周围的填砾厚度、填砾滤料的级配，可减少或消除因潜蚀或管涌而产生的地面变形。 但由于在粘性土之下或卵石土层中存在饱和状的稍密～松散状态的砂、粉细砂土，因此施工降水引起的上覆土层的固结沉降对两侧浅基础房屋和地下管线将会带来一定的影响。 由于一号线上覆地层第四系全新统冲洪积层为松散、胶结及自稳能 力较差的地层，因此暗挖法施工通过建筑下方时，除要保建筑物基础与隧道顶部之间有一定的距离外，最主要的是采取有效措施减少围岩变形，将其沉降量控制在不影响地面建筑物的安全和正常使用范围内。 由此可见，地铁一号线怀远门站～中街站区间段隧道不宜采用矿山法施工。 第 2 章 施工方案选择 7 盾构法 1 盾构法基本概念 盾构法是在地面下暗挖隧道的一种施工方法。 当代城市建筑、公用设施和各种交通日益繁杂，市区明挖隧道施工，对城市生活的干扰问题日趋严重，特别在市区中心遇到隧道埋深较大，地质复杂的情况，若用明挖法建造隧道则很难实现。 在这种条件下采用盾 构法对城市地下铁道、上下水道、电力通讯、市政公用设施等各种隧道建设具有明显优点。 此外，在建造穿越水域、沼泽地和山地的公路和铁路隧道或水工隧道中，盾构法也往往因它在特定条件下的经济合理性及技术方面的优势而得到采用。 2 盾构法的主要优点 盾构法施工目前只要在软弱地层中采用，其最大的特点是不影响或较小影响地面建筑物和环境。 在现阶段，特别是在闹市区软弱地层中是修建地下工程最好的施工方法，加之近年来盾构机械设备和施工工艺的不断发展，适应大范围的工程地质和水文地质条件的能力大为提高，尤其是泥水式、土压平衡式盾构的开发 ，使之在松散的含水砂层、高水压地层等所有地层中进行开挖成为可能，所以当工程地质条件差、周围环境复杂难以。