地铁区间结构.

地铁区间隧道结构及施工地铁区间隧道选型的原则地铁区间隧道的结构形式地铁区间隧道的截面设计与构造地铁区间隧道结构设计方法⑴区间隧道即连接两个车站之间的隧道；⑵区间隧道的走向和埋深，受到工程地质和水文地质条件、地面和地下环境影响，施工方法等因素制约，直接关系到造价的高低和施工的难易；⑶地铁区间隧道结构包括：行车隧道、渡线、折返线、地下存车线、联络线以及其它附属建筑物；⑷地铁区间隧道衬砌结构与构造主要取决于隧道的用途、沿线地形、地物、水文地质、工程地质、施工方法、环境要求、维修管理、工期要求以及投资高低等因素。特殊地段区间隧道结构形式4明挖法修建的地铁区间隧道结构形式1矿山法修建的地铁区间隧道结构形式2盾构法修建的地铁区间隧道结构形式3明挖法修建的地铁区间隧道结构形式⒈明挖法修建的地铁区间隧道结构形式1)整体式衬砌结构2)装配式衬砌结构3)区间喇叭口隧道4)渡线隧道、折返线隧道5)联络通道及其他附属结构明挖法修建的地铁区间隧道结构形式矿山法修建的地铁区间隧道结构形式⒈明挖法施工明挖法-系指由地面挖开的基坑中修筑地下构筑物的方法明挖法特点有利于提高工效、缩短工期综合工程造价优势显著施工降、排水容易对周围环境或道路交通影响大须采取措施防止基坑变形施工安全明挖法施工工序图-复合墙结构⒉盖挖法施工的车站结构是在地面修筑维持地面交通的临时路面及其支撑后，自上而下开挖土方至坑底设计标高，再自下而上修筑结构的方法。CompanyLogo盖挖法盖挖逆筑法盖挖顺筑法是在地面修筑维持地面交通的临时路面及其支撑后，自上而下开挖土方至坑底设计标高，再自下而上修筑结构的方法其作业顺序与明挖法相反，方法是开挖地面修筑结构顶板及其竖向支撑结构后，在顶板的下面自上而下分层开挖土方、分层修筑结构。明挖法施工系指从地面向下开挖至基坑底面后，再自下而上浇注车站结构，然后回填恢复路面。⒉盖挖法施工的车站结构暗挖法施工现场图⒊暗挖法当车站通过繁忙交通地段，或因其它原因不允许封闭路面交通或车站位于较完整的岩石地层且地下水不发育时，可采用暗挖法施工法国-大型盾构机施工的地下车站暗挖法施工现场图（全断面法）暗挖法施工现场图盾构法暗挖法矿山法顶管法矿山法（1）（3）（2）（4）•主要适用于施工时不允许干扰地面交通，或因埋深过大，或拆迁过多，采用明、盖挖施工非常不经济时•在第四系的松散地层中用矿山法修建地铁车站时，必须与明、盖挖方案进行全面比较，经过充分论证后采用•在埋深较大、硬质围岩时，矿山法车站有较好的适应性•对饱和软土地层无法疏干地下水，或者即便进行预加固和预处理，开挖后的自稳性仍很差时，可视为不适合采用矿山法施工矿山法适用情形⒉矿山法修建的地铁区间隧道结构形式矿山法修建的地铁区间隧道结构形式矿山法修建的衬砌结构形式•矿山法是一种传统的施工力法，是人们在长期的施工实践中发展起来的。它是以木或钢构件作为临时文撑，待隧道开挖成型后．逐步将临时支撑撤换下来，而代之以整体式厚衬砌作为永久性支护的施工方法。•木构件支撑：其耐久性差且对坑道形状的适应性差，支撑撤换：既麻烦又不安全，且对围岩行所扰动，因此，目前已很少使用。•钢构件支撑具有较好的耐久性和对坑道形状的适应性等优点，施工中可以不撤换，也更安全。•由于衬砌的设计工作状态与实际工作状态不一致，以及临时支撑存在的一些缺陷等，在一定程度上限制了它的发展和应用。•矿山法的基本理论依据是，隧道开挖后受爆破影响，造成岩体破裂形成松弛状态，随时都有可能坍落，基于这种松弛荷载理论依据，其施工方法是采取分割式按分部顺序一块一块的开挖，并要求边挖边撑以策安全，所以支撑复杂，材料耗费多。这种施工方法，因其工作面小，不能使用大型的凿岩钻孔设备和装卸运输工具，故施工进度慢，建设周期长，机械化程度低，耗用劳力多，难以适应现代建设工期的需要。复合式衬砌构造矿山法修建的地铁区间隧道结构形式a.由初期支护﹑防水层隔离和二次衬砌组成。外层为初期支护，喷锚支护；b.内层为二次支护，模筑混凝土；c.一般用于土质隧道或车站折返线等大跨度隧道。复合式衬砌⒊盾构法修建的地铁区间隧道结构形式盾构法修建的地铁区间隧道结构形式盾构掘进盾构法修建的地铁区间隧道结构形式单层装配式衬砌圆环的构造图盾构法修建的地铁区间隧道结构形式⑴装配式衬砌①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；②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；③钢和铸铁管片价格较贵，一般都采用钢筋混凝土管片。盾构法修建的地铁区间隧道结构形式④按管片螺栓手孔成型大小，可将管片分为箱形和平板形两类。a.箱形管片是指因手孔较大而呈肋板形结构。方便拼装，便于运输和拼装，易开裂。只有金属管片才采用箱形结构。箱形管片盾构法修建的地铁区间隧道结构形式b.平板形管片是指因螺栓手孔较小或无手孔而呈曲板形结构的管片。对盾构千斤顶推力具有较大的抗力，钢筋混凝土管片多采用平板形结构。平板形管片盾构法修建的地铁区间隧道结构形式⑤箱形管片的纵向接缝（径向接缝）和横向接缝（环向接缝）一般都是平面状的；⑥平板形管片的接缝除可采用平面状外，为提高装配式衬砌纵向刚度和拼装精度，也有采用样槽式接缝的；⑦衬砌环内管片间以及各衬砌环间的连接方式，可分为柔性连接和刚性连接；盾构法修建的地铁区间隧道结构形式⑧实践证明刚性连接不仅拼装麻烦、造价高，而且会在衬砌环中产生较大的次应力，带来不良后果。因此，目前较为通用的是柔性连接，常用的有以下几种形式：a.单排螺栓连接按螺栓形状又可分为弯螺栓连接、直螺栓连接和斜螺栓连接三种；b.销钉连接销钉连接可用于纵向接缝，亦可用于横向接缝；c.无连接件在稳定的不透水地层中，圆形衬砌的径向接缝也可不用任何连接件连接。盾构法修建的地铁区间隧道结构形式⑵双层衬砌盾构法修建的地铁区间隧道结构形式双层衬砌圆环构造图⑶挤压混凝土整体式衬砌①挤压混凝土衬砌（ExtrudeConcreteLining，简称ECL）是随着盾构向前掘进，用一套衬砌施工设备在盾尾同步灌注的混凝土或钢筋混凝土整体式衬砌，因其灌注后即承受盾构千斤顶推力的挤压作用，故有此名称；②挤压混凝土衬砌可以是素混凝土的或钢筋混凝土的，但应用最多的是钢纤维混凝土的；③新浇注的混凝土在活动的端模板和可伸缩的弧形模板作用下，同时承受盾构千斤顶和四周围岩的作用，处于三向受力状态。盾构法修建的地铁区间隧道结构形式4.盾构法施工时特殊地段的衬砌⑴曲线段的衬砌楔形衬砌环，保证隧道的前进方向⑵区间联络通道和中间泵站衬砌①联络通道可设在线路最低点，并和排水泵合并建造；②隧道内侧需留出宽约250～400cm的洞门；③一般情况下都是矿山法施工。⑶渡线和折返线衬砌结构明挖法施工，衬砌同明挖法施工的衬砌盾构法修建的地铁区间隧道结构形式5.特殊地段隧道衬砌结构⑴沉管法隧道•沉管法是在水底建筑隧道的一种施工方法。沉管隧道就是将若干个预制段分别浮运到海面（河面）现场，并一个接一个地沉放安装在已疏浚好的基槽内，以此方法修建的水下隧道。•沉管法是预制管段沉放法的简称，是在水底建筑隧道的一种施工方法。•其施工顺序是先在船台上或干坞中制作隧道管段（用钢板和混凝土或钢筋混凝土），管段两端用临时封墙密封后滑移下水(或在坞内放水)，使其浮在水中，再拖运到隧道设计位置。定位后,向管段内加载,使其下沉至预先挖好的水底沟槽内。管段逐节沉放，并用水力压接法将相邻管段连接。最后拆除封墙，使各节管段连通成为整体的隧道。•浮箱吊沉法是比较新的一种管段沉放法(图1)。通常在管段上方放4只方形浮箱,用吊索直接将管段系吊，浮箱分成前后两组,每组两只浮箱用钢桁架联成整体,并用锚索将各组浮箱定位，在浮箱顶上安设起吊卷扬机和浮箱定位卷扬机。管段的定位须在其左右前后另用锚索牵拉，其定位卷扬机则设于定位塔的顶部。这一沉放法的主要特点是设备简单，适用于宽度20米以上的大、中型管段。•处理沉放管段基础的目的是使沟槽底面平整，而不是为了提高地基的承载力。在水下开挖的沟槽，其底面凹凸不平，如不加以整平，管段沉放后会因地基受力不均匀而导致局部破坏，或因不均匀沉陷而开裂。为了提高沟槽底面的平整性，至今绝大多数建成的水底隧道采用垫平的方法。•早期大多采用一种在管段沉放之前先铺砂石作为垫层的先铺法。它是在作业船上通过卷扬机和钢索操纵特制的刮铺机或钢犁，沿着沟槽底面两侧设置的、具有规定标高和坡度的导轨，将放下的垫料往复刮平。该法缺点较多。另一种垫平的方法为后填法。即先将管段沉放在沟槽底上的临时支座上，并使管底形成一定的空间（管段底板内预设液压千斤顶，在定位时可以顶向支座，调节管段高程），随后用垫层材料充填密实。后填法中最早用的是灌砂法，仅适用于底宽不大的船台型管段。••40年代初创造成功的喷砂法，适用于宽度较大的大型管段。从水面上用砂泵将砂水混合料通过伸入管段底下的喷管向管底空间喷注，使形成一厚实均匀的砂垫层，喷砂作业须设专用台架和一套喷砂与回吸用的L形钢管（图3）。喷砂开始前,可利用它清除沟槽底上回淤土或塌方土。喷砂完毕，随即松开定位千斤顶，利用管段重量将砂垫层压实。这一基础处理方法在欧洲用之较多。•优点•采用沉管法施工的水下段隧道，比用盾构法施工具有较多优点。主要有：•①容易保证隧道施工质量。因管段为预制，混凝土施工质量高，易于做好防水措施；管段较长,接缝很少,漏水机会大为减少，而且采用水力压接法可以实现接缝不漏水。•②工程造价较低。因水下挖土单价比河底下挖土低；管段的整体制作,浮运费用比制造、运送大量的管片低得多;又因接缝少而使隧道每米单价降低；再因隧道顶部覆盖层厚度可以很小，隧道长度可缩短很多，工程总价大为降低。⑴沉管法隧道1)施工要点2)横断面有圆形和矩形，H水＞45m时圆形；H水＜35m矩形3)沉管结构混凝土等级为C30～C50，抗剪4)每节沉管的长度一般为60～140m，多数为100m，最长达268m5)水中混凝土连接和水压压接两种方式6)管段沉放和连接后应对基础进行灌砂或以其他方法进行处理。⑵顶进法施工的区间隧道结构1)穿越地面铁路﹑地下管网群﹑交叉路口等情况时常采用顶进法施工；2)分为顶入法﹑中继间法和顶拉法三种；3)结构形式一般为箱形框架结构；4)使用阶段和施工阶段的强度验算。明挖法修建的地铁区间隧道1矿山法修建的地铁区间隧道2盾构法修建的地铁区间隧道3⒈明挖法修建的地铁区间隧道⑴内部净空尺寸的确定根据建筑接近限界曲线半径超高道床施工误差等因素确定⑵隧道结构断面厚度尺寸的拟定根据设计经验或模拟法，进行试算，先假定截面尺寸，然后进行计算，进行调整。明挖法修建的地铁区间隧道⒉矿山法修建的地铁区间隧道⑴区间隧道衬砌横断面形状①用矿山法修建的区间隧道的界面尺寸应符合建筑限界要求，还要考虑施工﹑测量误差以及结构固有的变形量，可按工程模拟法确定，无资料时按下表所示；②Ⅱ﹑Ⅲ级围岩变形量很小，设计时不考虑；曲线段时内轮廓需加宽。围岩类别单线隧道双线隧道Ⅳ3~55~7Ⅴ5~77~10Ⅵ特殊设计特殊设计预留变形量(cm)矿山法修建的地铁区间隧道③理论和实践经验得出：a.当区间隧道衬砌主要承受竖向荷载和不大的水平荷载时，衬砌拱部轴线采用单心圆弧线或三心圆弧线，墙部可采用直线；b.当衬砌承受竖向荷载的同时，还承受较大的水平荷载，结构轴线用多段圆弧连接而成。矿山法修建的地铁区间隧道⑵衬砌截面尺寸拟定①包括初期支护的各设计参数以及二次衬砌的各设计参数；②初期支护采用工程模拟法拟定；③一般的二次衬砌采用C20素混凝土，20～30cm即可；④将围岩较差地段的衬砌向围岩较好地段延伸5～10m；⑤初期支护与二次衬砌的结构缝应设在一起。矿山法修建的地铁区间隧道围岩类别单线双线Ⅱ喷射混凝土厚度5~10cm设置锚杆，长度2.0m，间距1~1.2m，必要时局部设置钢筋网喷射混凝土厚度10~15cm设置锚杆，长度2.5m，间距1~1.2m，必要时配置钢筋网Ⅲ喷射混凝土厚度10~15cm设置锚杆，长度2.0~2.5m，间距1m，必要时配置钢筋网喷射混凝土厚