地铁站盾构隧道管片支护设计.zip

摘要:随着经济的日益增长，我国的城市化进程进入了快速发展阶段，而日益拥堵的地面交通却成为了限制城市经济发展的症结。所以为了满足城市经济发展的需要，城市地铁的建设已经成为城市经济发展的首要任务。针对徐州水文地质、地铁项目经济效益与对地面交通和建筑的影响等情况，对徐州地铁一号线的学院东路站采用盾构法施工。盾构法于其他几种地铁隧道施工方法相比具有安全快捷、防渗能力强和对地面建筑及交通影响小等优势。

盾构法隧道的衬砌结构在施工阶段作为隧道施工的支护结构，隧道衬砌的作用是直接支承地层，保持结构设计规定的隧道净空，防止泥水渗漏，同时又能承受施工荷载的结构。通常隧道衬砌是由管片拼装的一次衬砌和必要的二次衬砌所组成。一次衬砌作为结构的承重主体，二次衬砌的作用主要是为了一次衬砌的补强和防止渗漏和侵蚀而修筑的。考虑到徐州市工程水文地质情况，工程范围内地下水位较高，地质复杂，应采用双层衬砌。一次衬砌采用装配式预制混凝土管片，二次衬砌采用壁后注浆来阻止地下水渗漏和腐蚀。

学院东路站位于和平路和学院路交叉口西侧绿化带中，里程范围右DK16+599.132～右DK17+859.395。根据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）和《城市城市轨道交通岩土工程勘察规范》（GB50307-2012）的规定，本工程的岩土工程勘察等级为一级。

盾构法隧道的设计内容基本上可以分为三个阶段进行，第一阶段为隧道的方案设计，以确定隧道的线路、线形、埋置深度以及隧道的横断面形状与尺寸等；第二阶段为衬砌结构与构造设计，其中包括管片的分类、厚度、分块、接头形式、管片孔洞、螺孔等；第三阶段为管片内力的计算及断面设计。

本设计主要进行隧道管片支护设计，选取埋置最浅、埋置最深和最不利截面进行结构计算，算出结构承受的弯矩、剪力和轴力。然后用这些算出的结果再进行管片配筋计算，并用配好的钢筋混凝土对管片强度、管片结构的允许裂缝宽度、螺栓强度等方面进行验算。

关键词 学院东路站；盾构；管片；隧道；支护设计

目录

摘要

Abstract

1绪论-1

1.1设计概述-1

1.1.1 设计区间的范围-1

1.1.2 设计原则-1

1.1.3 设计标准-2

1.2 工程水文地质概况-5

1.2.1 自然地理概况-5

1.2.2 气象和水位条件-5

1.3 岩土的成因、年代和特征-6

1.3.1 第四系覆盖层-7

1.3.2 基岩-7

1.3.3 各土层的渗透系数-8

1.3.4 设计参数-8

2管片选型-10

2.1 盾构隧道断面尺寸设计-10

2.2 管片类型-10

2.3 衬砌形式-11

2.4 管片形状参数-12

2.5 管片拼装方式-12

3管片内力计算-13

3.1 埋深最浅截面荷载计算-13

3.1.1 管片自重-14

3.1.2 竖向土压-14

3.1.3 侧向均匀主动土压-14

3.1.4 侧向三角形主动土压-15

3.1.5 侧向土壤抗力-15

3.1.6 拱底反力-15

3.2 埋深最浅截面衬砌内力计算-16

3.3 埋深最大截面荷载计算-20

3.4 埋深最大截面衬砌内力计算-22

3.5 地质条件不良截面荷载计算-23

3.6 地质条件不良截面衬砌内力计算-26

4管片配筋与强度验算-28

4.1 埋深最浅截面管片配筋与强度验算-28

4.1.1 正截面配筋计算-28

4.1.2 斜截面配筋计算-32

4.1.3 截面复核及强度验算-33

4.1.4 裂缝宽度验算-34

4.1.5 环向连接螺栓强度验算-36

4.2 埋深最深截面管片配筋与强度验算-37

4.2.1 正截面配筋计算-37

4.2.2 斜截面配筋计算-42

4.2.3 截面复核及强度验算-42

4.2.4 裂缝宽度验算-44

4.2.5 环向连接螺栓强度验算-45

4.3 地质条件不良截面管片配筋与强度验算-46

4.3.1 正截面配筋计算-46

4.3.2 斜截面配筋计算-51

4.3.3 截面复核及强度验算-51

4.3.4 裂缝宽度验算-53

4.3.5 环向连接螺栓强度验算-55

结论-56

致谢-57

参考文献-58

附录-59