第四章 隧道及地下工程构造设计案例实例.ppt

二、隧道衬砌断面的拟定 由于隧道结构衬砌是一个超静定结构，不能直接计算出衬砌截面尺寸，因此，一般先假定一个尺寸，然后进行计算： 主要包括三个内容： 1、选定结构的内轮廓（净空形状）：要满足限界要求。 2、选定结构轴线：结构的轴线尽量接近压力线。 1）当衬砌承受径向分布的静水压力，结构轴线为圆形； 2）主要承受竖向荷载和不大的水平荷载，结构采用直墙式； 3）承受竖向荷载和较大的水平荷载，采用曲墙式。 4）如果承受底鼓压力，要设置仰拱。 3、确定截面厚度：不能太厚，也不能太薄。 三、 盾构隧道衬砌结构类型选择与设计参数 ?1、盾构隧道衬砌结构类型选择 盾构法修建的区间隧道衬砌主要为预制装配式衬砌。 预制装配式衬砌是用工厂预制的构件，称为管片，在盾构尾部拼装而成的。管片种类按材料可分为钢筋混凝土，钢、铸铁以及由几种材料组合而成的复合管片。 钢筋混凝土管片的耐压性和耐久性都比较好，目前已可生产抗压强度达60MPa，渗透系数小于10-11m/s的管片，而且，这种管片刚度大，由其组成的衬砌防水性能有保证，所以，在用盾构法修建的各种隧道中都得到了广泛的应用。 2、横截面内轮廓和结构尺寸拟定 （1）横截面内轮廓尺寸 采用盾构法修建地下铁道区间隧道时，无论是在直线上还是曲线上，均使用同一台盾构施工，中途无法更换。因此，其横截面的内轮廓尺寸全线是同一的，故除要根据建筑限界、施工误差、道床类型、预留变形等条件决定外，还要按线路的最小曲线半径进行验算，保证列车在最困难条件下也能安全通过。广州、上海地下铁道的圆形区间隧道内径为5.5m，可以保证3.0m的宽体车在R=300m，最大超高h=120mm的曲线上安全通过。 （2）管片厚度 管片的厚度取决于围岩条件、覆盖层厚度、管片材料、隧道用途、施工工艺等条件。为了充分发挥围岩自身的承载能力，现代的隧道工程中都采用柔性衬砌，其厚度相对较薄。根据日本经验，单层的钢筋混凝土管片衬砌，管片厚度一般为衬砌环外径的5.5%左右。上海地下铁道区间隧道钢筋混凝土管片厚度为350mm，广州、北京、深圳、南京地下铁道管片厚度为300mm，约为衬砌环外径的5%~6%。 （3）管片宽度 管片宽度的选择对施工、造价的影响较大。 当宽度较小时，虽然搬运、组装，在曲线上施工方便，但接缝增多，加大了隧道防水的难度，增加管片制作成本，而且不利于控制隧道纵向的不均匀沉降。 管片宽度太大则施工不便，也会使盾尾长度增长而影响盾构的灵活性。因此，过去单线区间隧道管片的宽度控制在700mm~1000mm之间，但随着铰接盾构的出现，管片宽度有进一步提高的趋势，目前，控制在1000mm~1500mm之间，例如，上海地下铁道区间隧道的管片宽度为1000mm，广州地下铁道区间隧道采用铰接式盾构施工，故其管片宽度为1200mm。 第一节 隧道横断面的设计 要考虑到隧道断面的大小满足限界的要求。 一、几个基本概念： 限界、隧道建筑限界、隧道实际限界。 限界：列车是沿固定轨道高速运动的物体，根据各种参数和尺寸，经过计算确定的空间尺寸称为限界。 车辆限界：根据车辆轮廓线确定的尺寸。 隧道建筑限界：考虑到照明、通讯和信号等设备的安装，在车辆限界的基础上确定的限界称为建筑限界。 隧道实际限界：考虑到列车运行时的左右摇摆、隧道施工时偏离中心线的误差、衬砌的变形以及其它因素，隧道实际限界比规定的隧道建筑限界稍微放宽一些。 二、 限界含义及其制定的原则 （1）限界是确定行车轨道周围构筑物净空的大小，是管线和设备安装相互位置的依据，是专业间共同遵守的技术规定，它应经济、合理、安全可靠。 （2）限界应依据车辆的轮廓尺寸和技术参数、轨道特性、受电方式、施工方法、设备安装等综合因素进行分析计算确定。 （3）限界一般是按平直线路的条件进行制定。而曲线和道岔区的限界应在直线地段限界的基础上根据车辆的有关尺寸以及不同曲线半径、超高、不同的道岔类型分别进行加宽和加高。 （4）在制定限界时，对结构施工、测量、变形误差，设备制造和安装误差，设计、施工运营过程中难于预计的其它因素在内的安全留量等，都应分别进行研究确定。 三、 限界基本内容 （1）限界坐标系 限界的坐标系是二维直角坐标，车辆横断面的垂直中心线与平直轨道横断面的垂直中心线相重合为纵坐标轴Y。平直轨道轨顶连线为横坐标轴X，两轴相垂的交点作为坐标的原点Oxy。 （2）车辆轮廓线 1）车辆轮廓线的含义。车辆横断面外轮廓线，是经过研究分析后确定，是作为确定车辆限界及设备限界的依据，是车辆设计和制造的基本数据。 2）车体外轮廓尺寸。目前，我国规定地铁车辆采用标准车型和宽体车型两种。上海、广州、南京采用宽体车型，北京、