【正文】 筋如下： 管片配筋為： 內(nèi)筋：選 12? 22100 的鋼筋進(jìn)行布 置， As=。 所設(shè)計(jì)的主筋滿足要求。 裂縫寬度最大值公式與上相同，即： )(m a x teeqsskcr dcEW ???? ?? 其中：。 )(m a x teeqsskcr dcEW ???? ?? （ ） 式中 cr? ——構(gòu)件受力特征系數(shù)，受彎和偏心受壓構(gòu)件， ?cr? ； ? ——裂縫之間鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù)； sk? ——混凝土構(gòu)件裂縫截面處縱向受力鋼筋應(yīng)力； sE ——鋼筋彈性模量，取 25 N /m ??sE 。 驗(yàn)算總的配筋率 %% m i n039。 39。 將已知數(shù)值帶入計(jì)算可得： 8823001200%39。yf =360 N/mm2； 最小配筋率 min? ： 5%}%, a x{m in ?? ytff?20m i n39。?????????????sA 2＜mm? 39。20139。39。039。 0min39。sA 為負(fù)說(shuō)明混凝土受壓強(qiáng)度已經(jīng)足夠， 39。 0h ——截面的有效高度 , mm 根據(jù)選定的 HRB400 鋼筋和 C55 混凝土，查表可得： ?? cf = N/mm2； b=1200mm； b? =； 39。ahf bhfNeA y bbcs ?? ??? ??? （ ） 式中 39。 si ahee ??? 2/? （ ） 式中 e——軸向力到受拉鋼筋合力點(diǎn)的距離， mm； ?——截面的偏心距增大系數(shù)；這里取 η=。 （ 1） ??=180176。故按 ?=180176。m。 180176。 90176。m) N(kN) 0176。 0 0 176。 0 0 176。 29 表 水平彈性抗力引起的截面內(nèi)力表 截面位置 水平彈性抗力 M(kN 176。 176。 176。 176。 28 表 △ 側(cè)壓引 起的截面內(nèi)力表 截面位置 △ 測(cè)壓 M(kN 0 176。 176。 176。 176。 27 表 底部反力引起的截面內(nèi)力表 截面位置 底部反力 M(kN 176。 176。 176。 176。 25 表 斷面內(nèi)力系數(shù)表 荷載 截面 位置 截面內(nèi)力 ??iM ? ?mkN? ??iN ? ?kN 荷載自重 0～π )s inc o (2 ??? ??HgR )c o in( ??? ?HgR 上部荷載 0～π /2 )s c ( 22? ?? ?HqR )c o ( s in 2 ?? ?HqR π /2～π )s in c o (2 ? ?? ?HqR )co ( s in ?? ?HqR 底部反力 0～ π/2 )c o s1 0 5 (2 ??HR RP ? HR RP π/2 ～ π )s s ( 22?? ??? ??HR RP )c sin(s in 2 ? ??? ?HR RP 水壓 0～ π wHR ??? ?) c (3? ?? wwH HRR ??? ?? ?? ? ) c o (2 均布測(cè)壓 0～ π )c o ( 221 ??Hh RP ?21 cosHh RP 水平彈性抗力 0～ π/4 2( 34 6 53 6 c os )HkPR?? cosHkPR? π/4 ～π/2 232( 0 .3 4 8 7 0 .5 c o s 0 .2 3 5 7c o s )HkPR??? ? ? 22( 0 .7 0 7 c o s c o s 0 .7 0 7s in c o s )HkPR????? ? ? △測(cè)壓 0～ π ) c ( 3222 ?? ?? ??Hh RP )c c (c os22 ???? ?Hh RP 26 代入數(shù)值可得下表： 表 管片自重引起的截面內(nèi)力表 截面位置 自重 M(kN其中 0186。、 、45186。 （ 7）靜水壓力：水位距離隧道頂部的高度為 。 30 kN / ??? ??????? 將已知數(shù)值代入計(jì)算可得： k P 1 9 2 ?????hP （ 6）側(cè)向土壤抗力 按溫克爾局部變形理論計(jì)算，抗力圖形呈一等腰 三角形，抗力范圍按與水平直徑上下呈 45o 考慮。 k P 6 ?????????????P 拱背部： HRQP 22v ? （ ） 式中 2vP ——襯砌拱背豎向地層壓力， kPa； Q——拱背均布荷載， kN/m。襯砌采用預(yù)制鋼筋混凝土管片，管片厚度為 350mm，環(huán)寬 1200mm，混凝強(qiáng)度為 C55,。 c =淤泥質(zhì)粘土 ? =17kN/m3 ? =11 176。 20 4 隧道襯砌荷載計(jì)算 土層情況 由表 可得，各土層的 容重基本相同，故最危險(xiǎn)斷面為埋深最大處截面。在次設(shè)計(jì)中，地下水較為豐富，而且工期較緊，所以選用六塊襯砌管片。單線地下鐵道襯砌一般可分成 6~8 塊，雙線地下鐵道襯砌可分為 8~10 塊。根據(jù)目前的經(jīng)驗(yàn)，視隧道斷面大小而異，幅寬一般在300~1500mm 的范圍之內(nèi)。本隧道內(nèi)徑為 5500mm，則可取鋼筋混凝土管片厚度為 350mm。 在某些場(chǎng)合中例如需要拆除管片后修建旁側(cè)通道或某些特殊需要時(shí)，則管片通常采用通縫形式，以便于進(jìn)行結(jié)構(gòu)處理。 管片設(shè)計(jì) 管片拼裝方式的確定 圓環(huán)的拼裝形式有通縫、錯(cuò)縫兩種，所有襯砌環(huán)的縱縫環(huán)環(huán)對(duì)齊的稱為通縫，而環(huán)間縱縫相互錯(cuò)開(kāi)，猶如磚砌體一樣的稱為錯(cuò)縫。 復(fù)合管片外殼采用鋼板制成，在殼內(nèi)設(shè)鋼筋，澆注混凝土，組成一個(gè)復(fù)合結(jié)構(gòu)，這樣其重量比鋼筋混凝土管片輕，剛度比鋼管片大，金屬消耗量比鋼管片小，缺點(diǎn)是鋼板耐腐蝕性差，加工復(fù)雜冗繁。由于鑄鐵管片具有脆性破壞的特性，不宜用作承受沖擊荷載的隧 道襯砌結(jié)構(gòu)。箱型管片一般用于較大直徑的隧道，管片本身強(qiáng)度不如平板型管片，特別是在盾構(gòu)鼎力作用下易開(kāi)裂。 本次設(shè)計(jì)隧道工期要求較緊，且由上述內(nèi)容可知，本次設(shè)計(jì)采用一次襯砌支護(hù)。通常在滿足工程使用要求的前提下，應(yīng)優(yōu)先選用單層裝配式鋼筋混凝土襯砌。對(duì)于有壓的輸水隧道，為了承受較大的內(nèi)水壓力，需做二次襯砌。 單雙層襯砌的比較 隧道襯砌是直接支承地層，保持規(guī)定的隧道凈空，防止?jié)B漏，同時(shí)又能承受施工荷載的結(jié)構(gòu)。 管片選型 建筑限界及內(nèi)徑的確定 建筑限界是決定隧道內(nèi)輪廓尺寸的依據(jù)，是在車(chē)輛限界以外一個(gè)形狀類(lèi)似的輪廓。 泥土輸送方式 泥水管 道輸送，可連續(xù)輸送，輸送速度快而均勻；管道輸送，施工進(jìn)度較快；占用隧道空間小，更便于隧道內(nèi)的結(jié)構(gòu)和隧道同時(shí)施工。 ①內(nèi)部設(shè)置布置簡(jiǎn)單，開(kāi)挖面穩(wěn)定機(jī)制可靠，施工安全可靠，速度較快‘ ②能適應(yīng)較大的土質(zhì)范圍和地質(zhì)條件； ③因排除的是泥土，故排土效率比泥水盾構(gòu)工法高； ④因土壓盾構(gòu)工法無(wú)需像泥水盾構(gòu)那樣的泥水處理系統(tǒng)，故設(shè)備少、現(xiàn)場(chǎng)占地面積小，成本低。 土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)，是在機(jī)械式盾構(gòu)機(jī)的前部設(shè)置隔墻，使土室內(nèi)和排土用的螺旋輸入機(jī)內(nèi)充滿開(kāi)挖土渣，依靠盾構(gòu)機(jī)千斤頂?shù)耐屏o土室內(nèi)的開(kāi)挖土砂加壓，使土壓作用于作用于開(kāi)挖面使其穩(wěn)定。 土壓平衡盾構(gòu) 土壓平衡盾構(gòu)屬封閉式盾構(gòu)，推進(jìn)時(shí)，其前端刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)掘削地層土體，切削下來(lái)的土體進(jìn)入土艙。 刀盤(pán)掘削下來(lái)的土砂進(jìn)入泥水艙，經(jīng)攪拌裝置后掘削土砂的高濃度泥 14 水，經(jīng)泥漿泵泵送到地表的泥水分離系統(tǒng)，待土、水分離后，再把濾除掘削土砂的泥水重新壓送回泥水艙。因此，目前地鐵隧道施工普遍使用的為機(jī)械式施工，典型的機(jī)械式施工主要有泥水平衡盾構(gòu)和土壓平衡盾構(gòu)兩種方法。而且具有施工數(shù)據(jù)采集功能，盾構(gòu)姿態(tài)管理功能，施工數(shù)據(jù)管理功能，施工數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)傳功能，實(shí)現(xiàn)了信息化施工。 其次，盾構(gòu)法施工場(chǎng)地作業(yè)少，隱蔽性好，因噪聲、震動(dòng)引起的環(huán)境問(wèn)題?。淮┰降叵碌孛娼ㄖ汉偷叵鹿芫€密集區(qū)時(shí)，周?chē)刹皇苁┕び绊?；施工時(shí)不影響地面交通；不受氣候條件影響。 盾構(gòu)法和其他的施工方法比較，具有地面作業(yè)少、適應(yīng)性廣、對(duì)周?chē)h(huán)境影響小、自動(dòng)化程度高、施工快速優(yōu)質(zhì)高效、安全環(huán)保等特點(diǎn)。 方案確定 明挖法施工技術(shù)要求較低，費(fèi)用低，但是工期較長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度高，對(duì)環(huán)境影響大，地面場(chǎng)地要求高，而本工程途經(jīng)交通繁忙區(qū)及居民區(qū)，場(chǎng)地要求不允許適合明挖法。 盾構(gòu)法 盾構(gòu)法盾構(gòu)法是在地表以下土層或松軟巖層中暗挖隧道的一種施工 12 方法。機(jī)器掘進(jìn)一段不長(zhǎng)的距離后，可以通過(guò)一個(gè)設(shè)計(jì)巧妙的閘門(mén)裝置向后縮回到始發(fā)隧道中，這樣，它就可以在相同的開(kāi)挖面上展開(kāi)另一段隧道的開(kāi)挖作業(yè)。管棚法是開(kāi)挖大直徑、短距離隧道的最為安全有效的方法。隨后管棚法被用作城市地下鐵道的暗挖施工，在建筑物密集、交通繁忙的城市中心地區(qū)。相對(duì)于臺(tái)階法，全斷面開(kāi)挖適用于設(shè)計(jì)斷面較小，周?chē)刭|(zhì)情況穩(wěn)定的隧道。這種方法對(duì)地質(zhì)適應(yīng)性較強(qiáng)。主要功法有： 1. 全斷面開(kāi)挖發(fā)法 全斷面開(kāi)挖發(fā)是整個(gè)設(shè)計(jì)斷面上一次向前挖掘推進(jìn)的施工方法。其缺點(diǎn)包括：出土不方便；板墻柱施工接 頭須進(jìn)行防水處理；功效低，速度慢；結(jié)構(gòu)框架形成之前，中間立柱能夠支撐的上部荷載有限。 2. 蓋挖法 蓋挖法是由地面向下開(kāi)挖至一定深度后，將頂部封閉， 其余的下部工程在封閉的頂蓋下進(jìn)行施工，主體結(jié)構(gòu)可以順做，也可以逆做。明挖法是先從地表 向地下開(kāi)挖基坑后塹壕，直至設(shè)計(jì)標(biāo)高，再在開(kāi)挖好的預(yù)定位置灌注地下結(jié)構(gòu)，最后在修建好的地下結(jié)構(gòu)周?chē)鷺O其上部分回填，并恢復(fù)原來(lái)地面的一種地下工程施工方法。 合川路站～虹梅路站隧道沿宜山路，周邊多為居民區(qū)，道路交通繁忙，車(chē)輛和人流眾多。 區(qū)間隧道主要土層物理力學(xué)指標(biāo) 區(qū)間隧道主要土層物理力學(xué)指標(biāo)見(jiàn)下表。 地質(zhì)情況 區(qū)間隧道掘進(jìn)范圍內(nèi)的地基土層具有以下性質(zhì)：含水量高，孔隙比大，呈流塑狀態(tài)；強(qiáng)度低，壓縮性高且穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)；滲透性弱，排水固結(jié)時(shí)間長(zhǎng)。 ⑤ 2 砂質(zhì)粉土 均有分布，很濕，稍密～中密，尚均勻，夾少量 粘性土，局部呈粉砂，中壓縮性。 7 土層層號(hào) 土層名稱 土層描述 ③ 淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土 均有分布，流塑，尚均勻，夾有少量粉性土薄層，局部呈淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，高壓縮性。施工路段平面圖見(jiàn)下圖。 6 2 工程概況 工程簡(jiǎn)介 上海軌道交通 9 號(hào)線一期工程途經(jīng)松江、閔行和徐匯三個(gè)區(qū)，工程自松江新城至宜山路站，全程約 31 公里。 5. 施工組織設(shè)計(jì) 確定施工方案以 及相應(yīng)的技術(shù)措施、確定施工進(jìn)度計(jì)劃、進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)平面布置。 3. 隧道襯砌結(jié)構(gòu)計(jì)算 (1) 對(duì)圍巖壓力進(jìn)行計(jì)算，再根據(jù)其圍巖壓力對(duì)管片的內(nèi)力進(jìn)行計(jì)算。對(duì)此單位施工，有如下內(nèi)容： 1. 進(jìn)行方案的比選 施工方法對(duì)結(jié)構(gòu)型式的確定和地鐵土建工程造價(jià)有決定性影響。 （ 2）管片寬度增大，接頭減?。憾軜?gòu)隧道襯砌管片的寬度有增加的趨勢(shì)。目前大多數(shù)重大地下工 程都采用第一種方法確定，但是由于我國(guó)地鐵工程起步較晚，隧道設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)缺乏，同時(shí)由于足尺寸的管片接頭或整體試驗(yàn)成本較高，目前這方面的成果很少見(jiàn)諸報(bào)道。這樣使得管片環(huán)的整體彎曲剛度相對(duì)于現(xiàn)澆的混凝土管片環(huán)而言，有所降低。目前隧道襯砌管片有鋼制管片、混凝土管片、球墨鑄鐵管片和合成管片，其中以混凝土管片使用較多，管片之間可采用柔性連接或剛性連接，一般采用鋼螺栓進(jìn)行連接，對(duì)于特殊地質(zhì)條件（液化地層和軟硬地層的分界面等）和襯砌結(jié)構(gòu)剛度突變位置，可采用特殊的柔性接頭以適應(yīng)變形需要。計(jì)劃中的越江盾構(gòu)隧道更多。我國(guó)城市地鐵正處在高速發(fā)展期 ,地鐵和軌道交通規(guī)劃總長(zhǎng)度已超過(guò)3000km。 21 世紀(jì)是我國(guó)隧道及地下工程大發(fā)展的世紀(jì) ,據(jù)有關(guān)專(zhuān)家預(yù)測(cè) ,到 2020 年 ,我國(guó)將要完成近 6000km 的地下隧道建設(shè) ,平均每年約 300km。Freytag 也研制成功頗具特點(diǎn)的膨潤(rùn)土 懸浮液支撐開(kāi)挖面的泥水平衡盾構(gòu)。 20 世紀(jì)初，盾構(gòu)法施工已在美、法、英、俄等國(guó)開(kāi)始推廣，已用在水底公路隧道、地下鐵道、上下水道、電力、通訊煤氣等市政公用地下設(shè)施管道的施工中。 1818 年，英國(guó)人布魯諾爾從一種食船蟲(chóng)在船身上打洞一事受到啟發(fā)，研究出了盾構(gòu)施工技術(shù)，并獲得專(zhuān)利。所以選用土壓平衡式盾構(gòu) , 使施工更加安全，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化操作，施工易于管理，施工人員也較少，勞動(dòng)強(qiáng)度低，生產(chǎn)效率高。合川路站～虹梅路站隧道沿宜山路，周邊多為居民區(qū)，道路交通繁忙，車(chē)輛和人流眾多，而盾構(gòu)法施工不影響地面交通與設(shè)施，且噪音和擾動(dòng)較小，對(duì)居民的影響小。采用隧道的方式不占用地面上建、構(gòu) 筑物的面積，又能在施工期間不影響城市的正常交通。毫無(wú)疑問(wèn)，地鐵交通是綠色工程，而且符合中國(guó)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。 1 1 緒論 設(shè)計(jì)的目的與意義 隨著中國(guó)城市化進(jìn)程的加快，城市人