地下空间工程课程设计(4)

地下空间:在地球表面以下的土层或岩层中天然形成或经人工开发而形成的空间地铁建筑物组成:根据其功能、使用要求、设置位置的不同，划分为:车站、区间、车辆段限界:是确定行车轨道周围构筑物净空的大小、管线和设备安装相互位置的依据，是各专业共同遵守的技术规定，它应经济、合理、安全可靠限界基本内容:1限界的坐标系统2车辆轮廓线3车辆限界4设备限界5建筑限界地铁车站分类:按车站与地面相对位置(地下地面高架)埋深(浅埋深埋)运营性质(中间区域换乘终点枢纽联运)结构断面形式(矩形拱形圆形其他)按车站站台形式(岛式侧式岛侧结合)车站换乘分(乘客换乘方式:站台站厅通道按车站换乘方式一LT十工)地铁车站组成:车站主体出入口及通道通风道及地面风亭地下停车场的类型:公用专用单建附建土层岩层坡道式机械式坡道形式:斜道螺旋地下储藏优越性:防空防爆抗震防辐射热稳定性封闭性隔热保温储品不易变质能耗小维修运营费用低节省材料占地面积小成本低质量高节省地面仓库用地运输距离短地下水封岩洞油库:原理1当储藏在基岩洞室内的原油液压和气压小于地下水的水压时，原油就不会泄露到洞室外2将渗透到洞室内的地下水适当排出，保持洞内一定量的地下水流，可以维持一定的原油存储量3可以人工补给地下水，只需调节水封就能够长期安全、定量的存储原油储油方法:固定水位法变动水位法地下空间结构可按结构形状分为拱形结构、框架、圆形和矩形、薄壳、异形结构区间隧道结构形式:明挖法:通道常采用矩形断面，一般整体现场浇筑或装配式结构。矿山法:修建的隧道衬砌结构矿山法修建隧道衬砌结构基本要求:1与围岩大面积牢固接触，保证衬砌与围岩作为一个整体进行工作2允许围岩产生有限的变形，能在围岩中形成卸载拱，不使地层重量全部作用到衬砌上3隧道衬砌以封闭式为佳，尽量接近圆，设置仰拱，增加结构抵抗变形的能力和整体稳定性4分期施工，可以主动控制围岩变形衬砌管片材料:钢筋混凝土管片钢管片铸铁管片管片类型:箱型平板型衬砌接缝形式:平直状接缝榫槽式接缝圆柱式接缝拼装形式错缝通缝抗浮设计必要性:1当浮力超过结构自重与上覆土重量之和时，结构整体失稳上浮2导致结构地板等构件应力增大施工阶段:1降低地下水位减小浮力2在底层结构内临时充水或填沙，增加压重3底板中设置临时泄水孔，消除浮力4在底板下设置拉锚使用阶段:1增加结构厚度2在结构内部局部用混凝土填充曾加压重3在底板下设置拉锚4在底板下设置倒滤层地下空间结构荷载确定方法:按其作用特点及使用中可能出现的情况:永久荷载可变荷载偶然荷载静水土压力计算方法:水土分算水土合算力学计算方法:结构力学法1假定抗力区范围及抗力分布规律2弹性地基梁法3弹性支承法岩体力学法4数值法5剪切滑移破坏法6特征曲线法盖挖逆做法车站结构受力特点:1临时结构和永久结构的双重功能，结构中产生内力和变形2边强主要承受横向受力，中柱主要承受竖向荷载3墙面土压力接近静止土压力4埋置较浅地面车辆荷载对结构受力有影响5垂直荷载的增加和土体卸载的影响引起边墙和中柱沉降盾构法施工计算方法:1自由变形弹性均质圆环法--松软底层，地层对结构的弹性抗力小2考虑侧向水平弹性抗力法--能提供侧向弹性抗力的地层，硬黏土砂性土3弹性地基梁法或弹性支承链杆法--松软地层砂性土硬黏土地下空间结构防水等级及设防要求P189表5-25-45-5细部构造防水方法:1变形缝2后浇带3穿墙管4孔口地下空间工程施工应结合工程地质水文地质地形地貌环境条件埋深安全投资施工进度等因素，进行经济技术比较后确定明挖法地形开阔建筑物少地层为软岩或土体盖挖法交通繁忙不能长时间阻断交通，浅埋矿山法岩石或坚硬土体新奥法软弱地层，有时需要超前支护预加固盾构法软弱地层沉管法跨越江河湖海，软地基TBM坚硬岩石地质顶进法各种障碍物地区明挖法:敞口明挖有围护结构的明挖明挖顺作:1基坑围护2开挖第一道撑3开挖4结构施工5埋设物放置6回填和恢复路面敞口放坡开挖影响基坑稳定的因素:1基坑边坡坡度(重要因素)2施工不当造成边坡失稳明挖基坑维护结构类型:1预制方式(柱板式墙钢板桩墙钢管桩预制混凝土板桩)2现浇式(灌注桩地下连续墙SMW桩稳定淡固化墙水泥搅拌桩挡墙)围护结构连续墙施工步骤:1成槽2放入接头管3放入钢筋笼4浇筑混凝土连续墙施工方法:1修筑导墙2泥浆的制备和处理3钢筋笼制作4吊装以及水下混凝土浇筑盖挖法顺作法逆作法半逆作法顺做法施工工序:1构筑连续墙和中间支撑桩2构筑中间支撑桩3构筑连续墙及覆盖板4开挖及支撑安装5开挖及构筑物底板6构筑侧墙、柱及楼板7构筑侧墙及顶板8构筑内部结构，拆临时支护，路面恢复逆做法工序:1构筑围护物2构筑主体结构中间支柱3构筑顶板4回填土，路面恢复5开挖中层土6构筑上层主体结构7开挖下层土8构筑下层主体结构半逆作法工序:1构筑连续墙、中间支撑柱及临时性挡设备2构筑顶板3打设中间桩，临时性挡图设备及构筑顶板4构筑连续墙及顶板5依次向下开挖，逐层安装水平支撑6向下开挖构筑底板7构筑侧墙，柱及楼板8构筑侧墙及内部结构物浅埋暗挖法施工思想:超前加固超前支护软弱地层浅埋暗挖法基本原则:管超前严注浆短开挖强支护快封闭勤测量预加固:小导管超前支护开挖面深孔注浆大管棚超前支护水平旋喷超前预支护盾构机:1全开敞式2半开敞式3封闭式土压平衡式盾构:1切削刀盘:切削土体使之搅拌混合改善切削土体流动性2密封舱:储存土体，使之成为塑流体，维持开挖面的稳定性，便于排出3螺旋输送机:将土体拍出盾构机利用压力损失使其不发生喷涌现象4塑流化材料注入器:用来向密封舱，刀盘和螺旋输送机内注入添加剂5土压传感器:测量密封舱和螺旋输送机内的土压力，判断开挖面是否稳定与排土状态土压平衡式盾构机原理:靠密封舱内塑流体作用在开挖面上的压力和盾构前方地层的静止土压力和地下水压力相平衡泥水加压式盾构:支护开挖面方法和排渣方式不同盾构法施工过程:始发井拼装盾构衬砌注浆到达井盾构掘进注意事项:1正确选择千斤顶的台数和确保所需的推力的位置2不应使开挖面的稳定收到损害3不应使衬砌等后方结构受到损害4地表进行中线及纵断面测量，以便建立施工所必需的基准点盾构掘进管理的内容1开挖管理(开挖面稳定:开挖面泥水压力保持泥水加压式:检查开挖面泥浆压力，相对密度和溢泥情况土压平衡式:检查开挖土量和排土性态切削、排土:上盾构机:检查总推力、推进速度和切削转矩)2线性管理(盾构机:控制纵向振动、横向摆动和偏转位置、姿态:检查铰接的相对转角、超挖量和蛇行量)3注浆管理(注入情况:控制水泥浆注入量、注浆压力注入材料:检查浆液稠度、离析性、胶凝时间、强度、配合比)4管片拼装管理(拼装:检查正圆度、拧螺栓的扭矩防水:抽查漏水、管片缺损、裂缝位置:检查蛇行量和垂直度)地表沉降的规律:p303图6-103地表沉降的原因:1地层原始应力状态的变化2地下水位的额变化3盾构空隙充填压浆不足4盾构为修正蛇行和在曲线推进而进行超挖，也会使周围土体松弛范围扩大，助长了地表下沉5衬砌变形6受扰动土体的控制地表沉降的措施:1减少对开挖面地层的扰动(1合理开挖防止土体坍塌，保持开挖面土体稳定2掘进时，控制开挖面出土量，防止超挖3控制盾构进行一环的纠偏量4提高施工速度和连续性)2做好盾尾建筑空隙的充填压浆(1确保工作的及时性，尽可能缩短衬砌脱出盾尾的暴露时间2确保压浆数量，控制注浆压力3改进压浆材料的性能)地表沉降保护方法:1直接法(基础托换结构补强)2间接法(地基加固隔断法冻结法)沉埋法施工工序:干坞修筑和管段制作基槽开挖航道疏浚管段浮运与沉放管段水下连接基础处理基础回填管段水下连接:水下混凝土连接法水力压接法井点降水方法:轻型井点喷射井点管井井点电渗井点深井井点