地鐵與輕軌設計第4.3節(jié)地鐵區(qū)間隧道的結(jié)構(gòu)設計

第三節(jié)地鐵區(qū)間隧道的結(jié)構(gòu)設計一、地鐵區(qū)間隧道選型的原則和特點二、地鐵區(qū)間隧道的結(jié)構(gòu)形式三、地鐵區(qū)間隧道的截面設計與構(gòu)造四、地鐵區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)的荷載內(nèi)力計算方法五、地鐵區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)設計一﹑地鐵區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)選型的原則和特點⒈原則⑴區(qū)間隧道即連接兩個車站之間的隧道；⑵區(qū)間隧道的走向和埋深，受到工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、地面和地下環(huán)境影響，施工方法等因素制約，直接關(guān)系到造價的高低和施工的難易；⑶地鐵區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)包括：行車隧道、渡線、折返線、地下存車線、聯(lián)絡線以及其它附屬建筑物；⑷地鐵區(qū)間隧道襯砌結(jié)構(gòu)與構(gòu)造主要取決于隧道的用途、沿線地形、地物、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、施工方法、環(huán)境要求、維修管理、工期要求以及投資高低等因素。⒉礦山法隧道的特點⑴大多埋置于第四系的疏散或含水地層中，在施工過程中通常需要采取一定的輔助措施，地下水是威脅隧道安全的主要因素；⑵除穩(wěn)定巖石地層中的區(qū)間隧道外，大多屬于淺埋隧道；⑶環(huán)境保護要求高，必須嚴格控制隧道開挖引起的地面沉降和爆破振動對地面建筑及居民生活的影響；⑷考慮地鐵結(jié)構(gòu)的耐久性要求，錨噴支護不宜作為永久襯砌結(jié)構(gòu)；⑸監(jiān)測控制是施工中不可缺少的環(huán)節(jié)。⒊新奧法施工的地鐵區(qū)間隧道的選擇：⑴第四系的疏散地層中修建的地鐵區(qū)間隧道，當不具備明挖條件或采用明挖法很不經(jīng)濟時，應進行新奧法和盾構(gòu)法的比選；⑵在無水的第四紀地層中，盾構(gòu)法和新奧法各有所長。前者雖然造價一般較高，但施工安全、進度快，后者不需要大型施工機械，對隧道斷面、地質(zhì)條件、線形、施工長度等適應性強。二﹑地鐵區(qū)間隧道的結(jié)構(gòu)形式⒈明挖法修建的地鐵區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)形式1)整體式襯砌結(jié)構(gòu)分單跨﹑雙跨等形式，整體性好，防水性能高，施工工序多，速度慢。2)裝配式襯砌結(jié)構(gòu)接頭構(gòu)造，整體性差，慎用。3)區(qū)間喇叭口隧道島式車站兩側(cè)行車道與正線區(qū)間隧道間設過渡段4)渡線隧道、折返線隧道單渡線﹑交叉渡線5)聯(lián)絡通道及其他附屬結(jié)構(gòu)聯(lián)絡通道，安全﹑消防﹑維護等；排水站。⒉礦山法修建的地鐵區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)形式1)襯砌結(jié)構(gòu)要求⑴須能與圍巖大面積牢固接觸，保證襯砌與圍巖作為一個整體進行工作；⑵允許圍巖能產(chǎn)生有限制的變形，能在圍巖中形成卸載拱；⑶隧道襯砌以封閉式為佳，盡可能接近圓形，一般都設置仰拱，以增強結(jié)構(gòu)抵抗變形的能力和整體穩(wěn)定性；⑷隧道襯砌應能分期施工，又能隨時加強，可根據(jù)施工量測信息，調(diào)整襯砌強度、剛度和施做時機，以及仰拱閉和和后期支護的施工時間，以主動“控制”圍巖變形。2)隧道襯砌結(jié)構(gòu)類型與選擇a.拱形結(jié)構(gòu)，基本斷面形式為單拱雙拱和多跨連拱，見圖4-9；b.前者多用于區(qū)間隧道或聯(lián)絡通道后者用于停車線折返線或喇叭口岔線上；c.結(jié)合具體條件選擇單層襯砌或雙層襯砌。圖4-9礦山法修建的襯砌結(jié)構(gòu)形式⑴襯砌的基本結(jié)構(gòu)類型——復合式襯砌a.由初期支護﹑防水層隔離和二次襯砌組成（圖4-10）。外層為初期支護，噴錨支護；b.內(nèi)層為二次支護，模筑混凝土；c.一般用于土質(zhì)隧道或車站折返線等大跨度隧道。圖4-10復合式襯砌構(gòu)造①常常用用的的錨錨桿桿型型式式有有：：全全長長粘粘結(jié)結(jié)式式﹑端頭頭錨錨固固型型和和摩摩擦擦型型等等；；②噴噴射射混混凝凝土土則則有有素素混混凝凝土土和和鋼鋼纖纖維維混混凝凝土土；；③鋼鋼支支撐撐常常用用型型鋼鋼或或舊舊鋼鋼軌軌，，一一般般埋埋入入噴噴射射混混凝凝土土內(nèi)內(nèi)；；④二二次次襯襯砌砌主主要要是是安安全全儲儲備備以以及及承承受受靜靜水水壓壓力力等等；；⑤初初期期支支護護與與二二次次襯襯砌砌間間設設防防水水隔隔離離層層。。⑵其它它方方案案①在在干干燥燥無無水水的的堅堅硬硬圍圍巖巖中中，，區(qū)區(qū)間間隧隧道道襯襯砌砌亦亦可可采采用用單單層層的的噴噴錨錨支支護護；；②當當巖巖層層的的整整體體性性好好、、基基本本無無地地下下水水，，防防水水要要求求不不高高，，可可采采用用單單層層整整體體現(xiàn)現(xiàn)澆澆混混凝凝土土襯襯砌砌或或裝裝配配式式襯襯砌砌，，不不做做初初期期支支護護和和防防水水隔隔離離層層；；③為為適適應應不不同同的的圍圍巖巖條條件件，，整整體體式式襯襯砌砌可可做做成成等等截截面面直直墻墻式式和和等等截截面面或或變變截截面面曲曲墻墻式式，，前前者者適適用用于于堅堅硬硬圍圍巖巖(Ⅲ級以上)，后者適用于于軟弱圍巖；；④一般要求在在襯砌做好后后向襯砌背后后注漿，充填填空隙，改善善襯砌受力狀狀態(tài)，減少圍圍巖變形。同同時襯砌混凝凝土本身需要要有較高的自自防水性能。。⒊盾構(gòu)法修建建的地鐵區(qū)間間隧道結(jié)構(gòu)形形式1)襯砌結(jié)構(gòu)要求求能在較短時間間內(nèi)砌筑完畢畢，且能立刻刻承受圍巖壓壓力和盾構(gòu)千千斤頂推力；；2)盾構(gòu)隧道的類類型與選擇a.預制裝配式襯襯砌(圖4-11)b.預制裝裝配式式襯砌砌與模模注鋼鋼筋混混凝土土相結(jié)結(jié)合的的雙層層襯砌砌(圖4-12)c.擠壓混混凝土土(ECL工法)整體式式襯砌砌圖4-11單層裝裝配式式襯砌砌圓環(huán)環(huán)的構(gòu)構(gòu)造圖圖圖4-12雙層襯襯砌圓圓環(huán)構(gòu)構(gòu)造圖圖⑴裝配配式襯襯砌①預制制裝配配式襯襯砌是是用工工廠預預制的的構(gòu)件件(稱為管管片)，在盾盾構(gòu)尾尾部拼拼裝而而成；；②管片片種類類按材材料可可分為為鋼筋筋混凝凝土、、鋼、、鑄鐵鐵以及及由幾幾種材材料組組合而而成的的復合合管片片；③鋼和和鑄鐵鐵管片片價格格較貴貴，一一般都都采用用鋼筋筋混凝凝土管管片。。④按管管片螺螺栓手手孔成成型大大小，，可將將管片片分為為箱形形和平平板形形兩類類。a.箱形管管片（（圖4-13）是指指因手手孔較較大而而呈肋肋板形形結(jié)構(gòu)構(gòu)。方方便拼拼裝，，便于于運輸輸和拼拼裝，，易開開裂。。只有有金屬屬管片片才采采用箱箱形結(jié)結(jié)構(gòu)。。圖4-13箱形管管片b.平板形形管片片（圖圖4-14）是指指因螺螺栓手手孔較較小或或無手手孔而而呈曲曲板形形結(jié)構(gòu)構(gòu)的管管片。。對盾盾構(gòu)千千斤頂頂推力力具有有較大大的抗抗力，，鋼筋筋混凝凝土管管片多多采用用平板板形結(jié)結(jié)構(gòu)。。圖4-14平板形形管片片⑤箱形形管片片的縱縱向接接縫（（徑向向接縫縫）和和橫向向接縫縫（環(huán)環(huán)向接接縫））一般般都是是平面面狀的的；⑥平板板形管管片的的接縫縫除可可采用用平面面狀外外，為為提高高裝配配式襯襯砌縱縱向剛剛度和和拼裝裝精度度，也也有采采用樣樣槽式式接縫縫的；；⑦襯砌環(huán)內(nèi)內(nèi)管片間以以及各襯砌砌環(huán)間的連連接方式，，可分為柔柔性連接和和剛性連接接；⑧實踐證明剛剛性連接不不僅拼裝麻麻煩、造價價高，而且且會在襯砌砌環(huán)中產(chǎn)生生較大的次次應力，帶帶來不良后后果。因此，目前前較為通用用的是柔性性連接，常常用的有以以下幾種形形式：a.單排螺栓連連接按螺螺栓形狀又又可分為彎彎螺栓連接接、直螺栓栓連接和斜斜螺栓連接接三種；b.銷釘連接銷銷釘連接接可用于縱縱向接縫，，亦可用于于橫向接縫縫；c.無連接件在在穩(wěn)定的的不透水地地層中，圓圓形襯砌的的徑向接縫縫也可不用用任何連接接件連接。。⑵雙層襯砌砌①為防止隧隧道滲水和和襯砌腐蝕蝕，修正隧隧道施工誤誤差，減少少噪聲和振振動以及作作為內(nèi)部裝裝飾，可以以在裝配式式襯砌內(nèi)部部再做一層層整體式混混凝土或鋼鋼筋混凝土土內(nèi)村；②根據(jù)需要要還可在裝裝配式襯砌砌與內(nèi)層間間敷設防水水隔離層；；③國內(nèi)外在在合地下水水豐富和含含有腐蝕性性地下水的的軟土地層層內(nèi)的隧道道，大都選選用雙層襯襯砌，即在在隧道襯砌砌的內(nèi)側(cè)再再附加厚250～300mm的現(xiàn)澆鋼筋筋混凝土內(nèi)內(nèi)襯。⑶擠壓混凝凝土整體式式襯砌①擠壓混凝凝土襯砌（（ExtrudeConcreteLining，簡稱ECL）是隨著盾盾構(gòu)向前掘掘進，用一一套襯砌施施工設備在在盾尾同步步灌注的混混凝土或鋼鋼筋混凝土土整體式襯襯砌，因其其灌注后即即承受盾構(gòu)構(gòu)千斤頂推推力的擠壓壓作用，故故有此名稱稱；②擠壓混凝凝土襯砌可可以是素混混凝土的或或鋼筋混凝凝土的，但但應用最多多的是鋼纖纖維混凝土土的；③新澆澆注的的混凝凝土在在活動動的端端模板板和可可伸縮縮的弧弧形模模板作作用下下，同同時承承受盾盾構(gòu)千千斤頂頂和四四周圍圍巖的的作用用，處處于三三向受受力狀狀態(tài)。。⒊盾構(gòu)構(gòu)法施施工時時特殊殊地段段的襯襯砌⑴曲線線段的的襯砌砌楔形襯襯砌環(huán)環(huán)，保保證隧隧道的的前進進方向向⑵區(qū)間間聯(lián)絡絡通道道和中中間泵泵站襯襯砌①聯(lián)絡絡通道道可設設在線線路最最低點點，并并和排排水泵泵合并并建造造；②隧道道內(nèi)側(cè)側(cè)需留留出寬寬約250～400cm的洞門門；③一般般情況況下都都是礦礦山法法施工工。⑶渡線線和折折返線線襯砌砌結(jié)構(gòu)構(gòu)明挖法法施工工，襯襯砌同同明挖挖法施施工的的襯砌砌⒋特殊殊地段段隧道道襯砌砌結(jié)構(gòu)構(gòu)⑴沉管管法隧隧道1)施工要要點2)橫斷面面有圓圓形和和矩形形，H水＞45m時圓形形；H水＜35m矩形3)沉管結(jié)結(jié)構(gòu)混混凝土土等級級為C30～C50，抗剪剪4)每節(jié)沉沉管的的長度度一般般為60～140m，多數(shù)數(shù)為100m，最長長達268m5)水中混混凝土土連接接和水水壓壓壓接兩兩種方方式6)管段沉沉放和和連接接后應應對基基礎進進行灌灌砂或或以其其他方方法進進行處處理。。⑵頂進進法施施工的的區(qū)間間隧道道結(jié)構(gòu)構(gòu)1)穿越地地面鐵鐵路﹑地下管管網(wǎng)群群﹑交叉路路口等等情況況時常常采用用頂進進法施施工；；2)分為頂頂入法法﹑中繼間間法和和頂拉拉法三三種；；3)結(jié)構(gòu)形形式一一般為為箱形形框架架結(jié)構(gòu)構(gòu)；4)使用階階段和和施工工階段段的強強度驗驗算。。三﹑地鐵鐵區(qū)區(qū)間間隧隧道道的的截截面面設設計計與與構(gòu)構(gòu)造造⒈明明挖挖法法修修建建的的地地鐵鐵區(qū)區(qū)間間隧隧道道⑴內(nèi)內(nèi)部部凈凈空空尺尺寸寸的的確確定定根據(jù)據(jù)建建筑筑接接近近限限界界曲曲線線半半徑徑超超高高道道床床施施工工誤誤差差等等因因素素確確定定⑵隧隧道道結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)斷斷面面厚厚度度尺尺寸寸的的擬擬定定根據(jù)據(jù)設設計計經(jīng)經(jīng)驗驗或或模模擬擬法法，，進進行行試試算算，，先先假假定定截截面面尺尺寸寸，，然然后后進進行行計計算算，，進進行行調(diào)調(diào)整整。。⒉礦礦山山法法修修建建的的地地鐵鐵區(qū)區(qū)間間隧隧道道⑴區(qū)區(qū)間間隧隧道道襯襯砌砌橫橫斷斷面面形形狀狀①用用礦礦山山法法修修建建的的區(qū)區(qū)間間隧隧道道的的界界面面尺尺寸寸應應符符合合建建筑筑限限界界要要求求，，還還要要考考慮慮施施工工﹑測量量誤誤差差以以及及結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)固固有有的的變變形形量量，，可可按按工工程程模模擬擬法法確確定定，，無無資資料料時時按按表表4-6所示示；；②Ⅱ﹑Ⅲ級圍圍巖巖變變形形量量很很小小，，設設計計時時不不考考慮慮；；曲曲線線段段時時內(nèi)內(nèi)輪輪廓廓需需加加寬寬。。圍巖類別單線隧道雙線隧道Ⅳ3~55~7Ⅴ5~77~10Ⅵ特殊設計特殊設計預留留變變形形量量(cm)表4－6③理理論論和和實實踐踐經(jīng)經(jīng)驗驗得得出出：：a.當區(qū)區(qū)間間隧隧道道襯襯砌砌主主要要承承受受豎豎向向荷荷載載和和不不大大的的水水平平荷荷載載時時，，襯襯砌砌拱拱部部軸軸線線采采用用單單心心圓圓弧弧線線或或三三心心圓圓弧弧線線，，墻墻部部可可采采用用直直線線；；b.當襯砌承承受豎向向荷載的的同時，，還承受受較大的的水平荷荷載，結(jié)結(jié)構(gòu)軸線線用多段段圓弧連連接而成成。⑵襯砌截截面尺寸寸擬定①包括初初期支護護的各設設計參數(shù)數(shù)以及二二次襯砌砌的各設設計參數(shù)數(shù)。；②初期支支護采用用工程模模擬法擬擬定，可可參照表表4-7；③一般的的二次襯襯砌采用用C20素混凝土土，20～30cm即可；④將圍巖巖較差地地段的襯襯砌向圍圍巖較好好地段延延伸5～10m；⑤初期期支護護與二二次襯襯砌的的結(jié)構(gòu)構(gòu)縫應應設在在一起起。圍巖類別單線雙線Ⅱ噴射混凝土厚度5~10cm設置錨桿，長度2.0m，間距1~1.2m，必要時局部設置鋼筋網(wǎng)噴射混凝土厚度10~15cm設置錨桿，長度2.5m，間距1~1.2m，必要時配置鋼筋網(wǎng)Ⅲ噴射混凝土厚度10~15cm設置錨桿，長度2.0~2.5m，間距1m，必要時配置鋼筋網(wǎng)噴射混凝土厚度15cm設置錨桿，長度2.5~3.0m，間距1m，設置鋼筋網(wǎng)Ⅳ噴射混凝土厚度15cm設置錨桿，長度2.5m，間距0.8~1m，配置鋼筋網(wǎng)，應施作仰拱噴射混凝土厚度20cm設置錨桿，長度3~3.5m，間距0.8~1m，配置鋼筋網(wǎng)，必要時設置鋼支撐，仰拱Ⅴ噴射混凝土厚度20cm設置錨桿，長度3.0m，間距0.6~0.8m，配置鋼筋網(wǎng)，必要時設置鋼支撐，應施作仰拱通過實驗或計算確定復合襯襯砌初初期支支護的的參數(shù)數(shù)設計計表表4-7⒊盾構(gòu)法法修建建的地地鐵區(qū)區(qū)間隧隧道⑴橫截截面內(nèi)內(nèi)輪廓廓尺寸寸根據(jù)建建筑限限界（（圖4-15）﹑施工誤誤差﹑道床類類型﹑預留變變形量量等條條件，，還要要考慮慮最小小曲線線半徑徑問題題⑵管片片厚度度一般為為(0.05～0.06)D,上海為為350mm,廣州為為300mm⑶管片片寬度度1000～1500mm⑷管片類類型與與結(jié)構(gòu)構(gòu)依據(jù)材材料或或形狀狀或其其他方方面分分類⑸管片片接縫縫類型型與結(jié)結(jié)構(gòu)有螺栓栓連接接﹑無螺栓栓連接接圖4-15區(qū)間直直線地地段圓圓形隧隧道限限界(尺寸單單位：：mm)⑹襯砌環(huán)環(huán)的分分塊①若干標標準管管片(A),兩塊相相鄰管管片(B)﹑一塊封封頂管管片(K）,見圖4－16；②若干A型管片片,一塊B型管片片﹑一塊K型管片片；③封頂塊塊的拼拼裝方方式有有徑向向楔入入和縱縱向插插入兩兩種；；④襯砌環(huán)環(huán)的拼拼裝方方式有有通縫縫和錯錯縫兩兩種。。圖4-16管片分分塊方方法⑺螺栓栓和注注漿孔孔的配配置①分為縱向向連接螺栓栓和環(huán)向連連接螺栓兩兩種；②螺栓直徑一一般為16～36mm.螺栓孔直徑徑須大于螺③注漿孔直徑為50～100mm。⑻隧道防水①基本原則是以防治為主堵漏為輔多道防線因地制宜綜合治理；②允許滲漏量每晝夜部大于0.1L/m2；③管片采用C50，抗?jié)B等級部低于S6。⑼其他構(gòu)造四、地鐵區(qū)區(qū)間隧道結(jié)結(jié)構(gòu)的荷荷載內(nèi)力計計算方法與地鐵車站站結(jié)構(gòu)的荷荷載內(nèi)力計計算方法一一致。五﹑地鐵區(qū)間隧隧道的結(jié)構(gòu)構(gòu)設計⒈地鐵區(qū)間隧隧道結(jié)構(gòu)設設計方法由于施工方方法不同，，地鐵區(qū)間間隧道的斷斷面形式、、結(jié)構(gòu)支護護襯砌類型型、結(jié)構(gòu)計計算方法和和適用范圍圍各異。表表4-8列出了國內(nèi)內(nèi)外隧道結(jié)結(jié)構(gòu)設計模模型，表4-9列出了隧道道施工和設設計方法分分類。國家盾構(gòu)開挖的軟土隧道錨噴、鋼拱支護的軟土隧道中硬石質(zhì)深埋隧道明挖施工的框架結(jié)構(gòu)澳大利亞彈性介質(zhì)中全支承圓環(huán)(全周彈簧模型)；MuirWood法、Curtis法或假定隧道變形法初期支護；Proctor-white法；二次支護；彈性介質(zhì)中全支承圓環(huán)；MuirWood法、Curtis法或假定隧道變形法初期支護：Proctor-white法；二次支護；彈性介質(zhì)中全支承圓環(huán)；MuirWood法、Curtis法或假定隧道變形法箱形框架彎矩分配奧地利彈性地基圓環(huán)彈性地基圓環(huán)；FEM；收斂約束法經(jīng)驗方法彈性地基框架德國覆蓋<2D，頂部無支承的彈性地基圓環(huán)(部分彈簧模型)；覆蓋<3D，全支承的彈性地基圓環(huán)(全周彈簧模型)；FEM覆蓋<2D，頂部無支承的彈性地基圓環(huán)；覆蓋<3D，全支承的彈性地基圓環(huán)；FEM全支承的彈性地基圓環(huán)；FEM；連續(xù)介質(zhì)或收斂－約束法彈性地基框架(底壓力頒布簡化)國內(nèi)外隧道道結(jié)構(gòu)設計計模型表表4-8國家盾構(gòu)開挖的軟土隧道錨噴、鋼拱支護的軟土隧道中硬石質(zhì)深埋隧道明挖施工的框架結(jié)構(gòu)中國彈性地基圓環(huán)；經(jīng)驗法初期支護：FEM；收斂約束法；二次支護：彈性地基圓環(huán)初期支護：經(jīng)驗法永久支護：作用－反作用模型；大型洞室：FEM箱形框架彎矩分配瑞士作用－反作用模型FEM；經(jīng)驗法；收斂－約束法矯形框架彎矩分配英國彈性地基圓環(huán)；MuirWood法收斂－約束法；經(jīng)驗法FEM；經(jīng)驗法；收斂－約束法彈性地基連續(xù)框架美國彈性地基模型彈性地基圓環(huán)；Proctor-white法；FEM；錨桿法；經(jīng)驗法續(xù)上表國家盾構(gòu)開挖的軟土隧道錨噴、鋼拱支護的軟土隧道中硬石質(zhì)深埋隧道明挖施工的框架結(jié)構(gòu)瑞典通常為經(jīng)驗法，有時用作用－反作用模型、連續(xù)介質(zhì)模型、收斂－約束法比利時Schulze-Duddek法剛架法國隨意性地基圓環(huán)；FEMFEM；作用－反作用模型；經(jīng)驗法連續(xù)介質(zhì)模型；收斂－約束法；經(jīng)驗法日本局部支承圓環(huán)；梁－彈簧模型局部支承的彈性地基圓環(huán)；經(jīng)驗法加量測；FEM彈性地基框架；FEM；特征曲線法彈性地基框架；FEM續(xù)上表序號施工方法斷面形式襯砌支護形式結(jié)構(gòu)設計計算方法1明挖法矩形和直墻拱形現(xiàn)澆鋼筋混凝土、預制鋼筋混凝土砌塊軟弱土層中彈性連續(xù)矩形、拱形框架，結(jié)構(gòu)力學方法或假定抗力結(jié)構(gòu)力學方法2礦山法(鉆爆法、鑿巖機掘進法)拱形、直墻拱形和圓形鋼拱架、噴射混凝土錨桿支護、現(xiàn)澆鋼筋混凝土復合襯砌、預制鋼筋混凝土砌塊局部變形理論的彈性地基梁方法、反分析法、新奧法、數(shù)值分析方法3盾構(gòu)法圓形鋼、鑄鐵、鋼筋混凝土(或鋼纖維)管片地層襯砌位移協(xié)調(diào)彈塑性解析解，數(shù)值分析法、彈性無鉸自由變形圓環(huán)、彈性多鉸局部抗力約束圓環(huán)隧道施工、、設計方法法分類表表4-9序號施工方法斷面形式襯砌支護形式結(jié)構(gòu)設計計算方法4頂管法圓形或矩形鋼筋混凝土預制管段同35沉管法矩形預制鋼筋混凝土箱段同16配合上述施工方法的輔助工法：①注漿加固；②降低水位；③凍結(jié)法；④管棚法圓形、直墻拱形、矩形鋼拱架臨時支護，現(xiàn)澆鋼筋混凝土的襯砌支護同2續(xù)上表⒉區(qū)間隧道道襯砌結(jié)構(gòu)構(gòu)設計計算算⑴結(jié)構(gòu)與地地層共同作作用的處理理方法①主動荷載模模型除了在結(jié)構(gòu)構(gòu)底部受地地層約束外外，其他部部分在主動動荷載作用用下可自由由變形。適適用于結(jié)構(gòu)構(gòu)與地層““剛度比””較大的情情形。②主動荷載加加地層彈性性約束的模模型地層不僅對對襯砌結(jié)構(gòu)構(gòu)施加主動動荷載，還還對襯砌結(jié)結(jié)構(gòu)施加被被動彈性抗抗力，適用用于各類地地層。③地層實測荷荷載模型實測荷載是是結(jié)構(gòu)與地地層共同作作用的綜合合反應。⑵明挖箱形形襯砌結(jié)構(gòu)構(gòu)計算①明挖箱型襯襯砌結(jié)構(gòu)施施工一般分分順作法和和逆作法兩兩種。采用用順作法時時，側(cè)向不不能提供必必要的彈性性抗力；②箱形結(jié)構(gòu)基基底反力，，可采用兩兩種方法計計算：假設設結(jié)構(gòu)是剛剛性體，則則基底反力力可以按靜靜力平衡條條件求得；；假設結(jié)構(gòu)構(gòu)為Winkler地基上的箱箱形結(jié)構(gòu)，，則根據(jù)地地基變形計計算基底每每一點反力力；③彈性地基上上的箱形結(jié)結(jié)構(gòu)一般按按照平面變變形問題考考慮。當長長跨比接近近1時，按空間間結(jié)構(gòu)考慮慮；⑶礦山法隧隧道襯砌結(jié)結(jié)構(gòu)設計計計算①結(jié)構(gòu)設計計原則a.錨噴技術(shù)，，施工方法法，支護形形式，動態(tài)態(tài)監(jiān)測，優(yōu)優(yōu)化設計和和施工；b.埋置深度的的確定；c.保護既有建建筑物；d.初期支護承承重，二次次襯砌承受受水壓力；；e.徑向外方100mm作富裕量，考考慮凈空。②設計方法a.經(jīng)驗設計方法法：工程模擬擬法b.力學分析方法法：荷載－結(jié)結(jié)構(gòu)法地層－－結(jié)構(gòu)法c.視條件的不同同選擇不同的的方法③隧道襯砌結(jié)結(jié)構(gòu)計算a.脫離區(qū)，彈性性抗力，局部部變形理論，，彈性地基梁梁圖式和彈性性支承連桿圖圖式b.塑性數(shù)值解法法，結(jié)合工程程模擬和監(jiān)控控量測④明洞計算計算構(gòu)件截面面強度，安全全系數(shù)值，彈彈性抗力⑤洞門計算a.視作擋土墻，，極限狀態(tài)法法計算強度，，驗算傾覆和和滑動穩(wěn)定性性b.計算參數(shù)取現(xiàn)現(xiàn)場試驗資料料，較少時參參照規(guī)范c.一定的構(gòu)造要要求⑷盾構(gòu)法隧道道結(jié)構(gòu)設計計計算①設計原則a.安全可靠經(jīng)濟濟合理施工方方便b.選用與特點相相近的規(guī)范和和設計方法c.結(jié)構(gòu)凈空尺寸寸的要求d..減少對環(huán)境的的影響e.極限狀態(tài)設計計法，分項系系數(shù)f.按最不利組合合進行結(jié)構(gòu)驗驗算g.防水防腐蝕等等要求②盾構(gòu)隧道設設計方法表4-10列出了國外盾盾構(gòu)法隧道的的各種設計方方法。國家計算模型計算土壓力、水壓力地基反力系數(shù)澳大利亞全周彈簧模型σv＝全覆土荷載σH＝λσv+靜水壓力由平板荷載試驗或量測結(jié)果的逆分析得到，切線方向或地層完全結(jié)合或把摩擦力作為上限結(jié)合日本梁—彈簧模型σv＝全覆土荷載σH＝λσv(砂質(zhì)土按水土分解，粘性土按水土合算考慮)根據(jù)土的工程性質(zhì)確定k值大小比利時Schulze-Duddeck模型，由FEM校核Schulze-Duddeck法確定無國外盾構(gòu)法隧隧道設計比較較表表表4-10國家計算模型計算土壓力、水壓力地基反力系數(shù)德國覆土深≤2D，部分地層彈簧模型；覆土深≥2D，全周地層彈簧模型σv＝全覆土荷載σH＝λσv(λ=0.5)k=Ev/R,Es為地層模量，R為隧道半徑部分地層彈簧模型：Schulze-Duddeck法，不考慮切線方向的荷載σv＝全覆土荷載σH＝λσv(λ=0.5)無法國全周地層彈簧模型或FEMσv＝全覆土荷載(覆土深≤D)Terzaghi公式(覆土深≥D)σH＝λσv西班牙考慮地層與結(jié)構(gòu)相互作用的Buqera法忽視粘結(jié)力的Terzaghi公式λ＝1.0只考慮半徑方向續(xù)上表國家計算模型計算土壓力、水壓力地基反力系數(shù)英國全周地層彈簧模型；MuirWood法根據(jù)類似條件下的量測結(jié)果初期垂直荷載及初期水平荷載，初期荷載是全土荷載由三軸試驗或應力計測得的應力應變關(guān)系得出，不考慮摩擦力美國彈性地基圓環(huán)σv＝全覆土荷載σH＝λσv+水壓λ＝0.4～0.5無σv＝全覆土荷載σH＝λσv+水壓由室內(nèi)實驗求出，不考慮摩擦力續(xù)上表③荷載作用在盾盾構(gòu)隧道道上的設設計荷載載如圖4-17。圖4-17作用在盾盾構(gòu)隧道道上的設設計荷載載式中：W——襯砌縱向向每延米米重力；；Pc1——垂直作用用的地層層壓力；；qc1﹑qc2——水平地層層壓力；；pw1——垂直作用用的水壓壓力；qw1﹑qw2——水平作用用水壓力力；t———襯砌厚度度；Rc——隧道橫斷斷面中心心線半徑徑。地面超載載P0一般取10kN/m2;結(jié)構(gòu)自重重作用在在隧道橫橫斷面形形心上的的豎向荷荷載為(4-5)(4-6)a.水位以上上取天然然容重，，以下取取水下濕濕容重；；b.隧道拱頂頂上的豎豎向土壓壓按均布布荷載考考慮，且且等于覆覆土層的的壓力；；c.若隧道覆覆土層厚厚度不小小于2D(D為襯砌外外徑），，則按太太沙基公公式計算算折減后后的豎向向土壓力力。折減減后的覆覆土層厚厚度h0按下式計計算。式中：c——土體粘聚聚力；φ——土體內(nèi)摩摩擦角；；γ——土體重度度；R0——襯砌圓環(huán)環(huán)外半徑徑；K0——側(cè)向土壓壓力與豎豎向圖壓壓力的比比值，取取K0＝1。(4-7)(4-8)a.水平土壓壓力為作作用在襯襯砌形心心線上自自拱頂至至隧道底底部的均均勻性變變化荷載載，其值值定義為為豎向土土壓力與與側(cè)向土土壓力系系數(shù)乘積積；b.粘性土層層的側(cè)向向地層壓壓力通常常按水土土合算考考慮；c.側(cè)向土壓壓力系數(shù)數(shù)λ≈0.65～0.75；砂性土土層中可可按水土土分算考考慮，側(cè)側(cè)向土壓壓力系數(shù)數(shù)按主動動土壓力力系數(shù)計計算；d.表4-11給出土土體側(cè)側(cè)壓力力系數(shù)數(shù)及地地基反反力系系數(shù)。。土體種類λk(MN/m3)N極密類的砂非常堅硬的粘性土0.35~0.4530~50N≥30密實砂性土硬粘性土中硬粘性土0.45~0.5510~3015≤N<308≤N<255~104≤N<8松砂性土軟粘性土非常軟粘性土0.50~0.600.55~0.650.65~0.750~100~50N<152≤N<4N<2根據(jù)標標準慣慣入實實驗N值而定定的λ和k值