【正文】 頭引起的管片環(huán)的剛度作用此時(shí) ,除考慮計(jì)算目標(biāo)環(huán)外 ,將對(duì)其有影響的前后二襯砌圓環(huán)也作為研究北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 ` 22 對(duì)象 ,并用徑向抗剪 剛度 Kr和切向抗剪剛度 Kt來(lái)體現(xiàn)縱向接頭的環(huán)間傳力效果。與修正慣用法不同的是 ,其荷載系統(tǒng)中的地基抗力不采用三角形假定抗力 ,而是用地基彈簧模擬。 開挖面的穩(wěn)定問(wèn)題 盾構(gòu)法的主要原理就是盡可能在不擾動(dòng)圍巖的前提下完成施工 ,因此施工的關(guān)鍵就是維持開挖面的穩(wěn)定性。 （ 1）泥水加壓盾構(gòu) 泥水加壓盾構(gòu)是通過(guò)壓力艙內(nèi)泥水的壓力、泥水的特性來(lái)維持開挖面穩(wěn)定的。②泥漿微粒子向開挖面前方滲透可增加土的粘聚力 ,對(duì)開挖面的穩(wěn)定有利。泥水壓力過(guò)小時(shí) ,開挖面在圍巖土壓力、水壓力的作用下就會(huì)發(fā)生破壞。其次選擇合適的泥漿特性也很重要 ,泥漿的比重、粘性、穩(wěn)定性和過(guò)濾特性決定泥膜形成的快慢和泥膜的質(zhì)量。但是在長(zhǎng)距離隧道開挖中 ,過(guò)大的比重不但會(huì)引起泥漿輸送泵的超負(fù)荷 ,還會(huì)增加泥水處理的難度。在透水性良好的飽和砂土中 ,泥水的過(guò)濾特性尤為重要 ,泥水中微粒子的大小與土中孔隙大小的相對(duì)關(guān)系直接決定了泥膜形成的難易程度。 （ 2） 土壓平衡 盾構(gòu) 土壓平衡盾構(gòu)需要在壓力艙內(nèi)充滿開挖泥土 ,通過(guò)對(duì)開挖土體施加壓力來(lái)平衡開挖面上的土壓力和水壓力。當(dāng)推力通過(guò)隔板傳遞到壓力艙內(nèi)土體時(shí) ,如果土體迅速排水固結(jié) ,就會(huì)在壓力艙內(nèi)形成固結(jié)“土餅” ,土水分離會(huì)影響壓力艙內(nèi)土體的循環(huán)和排土 ,因此土體要保持為不易固結(jié)排水的狀態(tài)。壓力艙內(nèi)的土體應(yīng)處于高含水率 ,土的強(qiáng)度較低而易于翼板的攪拌。③土體具有不透水性。一些淤泥質(zhì)粘土、粘土、粉質(zhì)粘土在天然狀態(tài)下通過(guò)開挖攪拌后即可滿足以上 三 個(gè)條件 ,這是最為適合于土壓平衡盾構(gòu)的圍巖。添加材料各種各樣 ,需要根據(jù)地層的土質(zhì)條件進(jìn)行選擇。而隧道北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 ` 24 設(shè)計(jì)對(duì)盾構(gòu)機(jī)行走軌跡的要求非常嚴(yán)格。②盾構(gòu)機(jī)的偏移會(huì)造成施工操作上的困難。盾構(gòu)機(jī)姿勢(shì)的偏移直接造成線路的偏移 ,同時(shí)造成管片拼裝困難 ,有時(shí)也會(huì)由于不得不偏心推進(jìn)而對(duì)管片產(chǎn)生過(guò)大的施工荷載造成管片開裂。這就需要對(duì)千斤頂和推力進(jìn)行合理的使用并且動(dòng)態(tài)掌握盾構(gòu)機(jī)姿態(tài) ,因此對(duì)操作人員的培訓(xùn)尤為重要。此時(shí) ,壓力艙壓力大于開挖面土壓力和水壓力時(shí)出現(xiàn)地基隆起 ,相反會(huì)出現(xiàn)地基沉降。盾構(gòu)殼板和圍巖的摩擦、以及圍巖的擾動(dòng)會(huì)引起地基隆起和沉降。③盾尾空隙的發(fā)生和壁后注漿的不足。一般可通過(guò)實(shí)施壁后注漿來(lái)控制 ,但壁后注漿的材料、注漿時(shí)間、位置、壓 力、注漿量都會(huì)影響地基的變形量。管片從盾尾脫出后 ,受到圍巖荷載作用發(fā)生一些變形或變位 ,造成地基沉降 ,但其量一般較小。由于漏水或降水引起的地基沉降。因此，盾構(gòu)施工時(shí)就必須對(duì)地基變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)。既可用來(lái)修建小斷面的區(qū)間隧道，也可用來(lái)修建大斷面的車站隧道。 北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 ` 25 但盾構(gòu)隧道施工也存在一些不足之處：當(dāng)隧道曲線半徑過(guò)小時(shí)，盾構(gòu)隧道施工較為困難，不適合應(yīng)用于折返線等大斷面工程；修建城市隧道時(shí)，若隧道覆土太淺則施工難度較大，水下施工時(shí)，若覆土太淺將導(dǎo)致施工安全性較低；施工中隧道上方一定范圍內(nèi)的地表沉降難以完全消除，特別是對(duì)于飽和含水 松弛 地層而言，施工中應(yīng)采取嚴(yán)密的技術(shù)措施以將沉降控制在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)；飽和含水地層和水下隧道施工過(guò)程中，該施工法所采用的拼裝襯砌對(duì)達(dá)到整體結(jié)構(gòu)防水性的技術(shù)要求較高；兩盾構(gòu)隧道之間的聯(lián)絡(luò)通道尚需用礦山法人工開挖，存 在較大風(fēng)險(xiǎn)。 盾構(gòu)法施工在盾構(gòu)與附屬設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造及建造端頭工作井等工程設(shè)施上需要較多的時(shí)間和投資。因此，只有在地面交通繁忙，地面建筑物和地下管線密集，對(duì)地面沉降要求嚴(yán)格的城區(qū)，不宜采用明挖法，且地下水發(fā)育，圍巖穩(wěn)定性差，或隧道很長(zhǎng)而又工期要求緊迫，不能采用礦山法施工時(shí)，采用盾構(gòu)法 施工才是經(jīng)濟(jì)合理的。隧道技術(shù)的發(fā)展正當(dāng)其時(shí)。 盾構(gòu)方法在城市隧道建設(shè)中一直發(fā)揮著重要的作用，而且潛力巨大。盾構(gòu)需要發(fā)揮更大的作用去解決這些問(wèn)題。我相信，通過(guò)此次設(shè)計(jì)，我的專業(yè)知識(shí)將會(huì)更加豐富和牢固，從而對(duì)我以后的工作打下一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。k, Hrdina, Romancov, Zl225。 本設(shè)計(jì)所用理論基礎(chǔ)：混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理、結(jié)構(gòu)力學(xué)、土力學(xué)、選線設(shè)計(jì)、地下工程、隧道工程、地下鐵道與施工、結(jié)構(gòu)有限元分析等。 預(yù)期成果：中英文摘要、開題報(bào)告、設(shè)計(jì)正文、外文翻譯、線路總平面布置圖、線路縱斷面設(shè)計(jì)圖 、盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)形式橫截面圖、盾構(gòu)管片設(shè)計(jì)圖、盾構(gòu)管片結(jié)構(gòu)受力圖、內(nèi)力圖及配筋圖。 線路平面設(shè)計(jì)涉及地下線平面位置、線路與地面建筑物之間的安全距離、線路位置方案比選、線路平面設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、緩和曲線設(shè)置規(guī)定、線間距等多方面的知識(shí)。 線路縱斷面設(shè)計(jì)涉及地下線覆土厚度、地下管線及構(gòu)筑物、地質(zhì)條件、排水站位置等多方面的因素。區(qū)間盾構(gòu)圓形隧道建筑限界為 Φ5200mm 的圓，在充分考慮隧道建筑限界的基礎(chǔ)上，對(duì)盾構(gòu)隧道的橫斷面進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 由于盾構(gòu)施工法的諸多優(yōu)點(diǎn) ，盾構(gòu)施工法日漸受到國(guó)內(nèi)城市地鐵建設(shè)者的青睞，最后設(shè)計(jì)對(duì)于這一在國(guó)內(nèi)方興未艾、蓬勃發(fā)展的施工方法進(jìn)行了詳細(xì)地介紹。沈陽(yáng)地鐵一號(hào)線工程線路全長(zhǎng) ，全部為地下線路。明挖法一般采用放坡開挖或鉆孔灌注樁、地下連續(xù)墻、土釘?shù)然訃o(hù)措施，開挖基坑至結(jié)構(gòu)底板處，自 下而上順序進(jìn)行施工及防水處理，而后回填土方；其隧道形式一般為矩形鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。但其缺點(diǎn)也是明顯的，對(duì)周邊環(huán)境、市政管線和道路交通有較大影響，從而制約了明挖法在城市中心區(qū)的使用。礦山法施 工工藝簡(jiǎn)單靈活、適應(yīng)性較強(qiáng)，施工時(shí)對(duì)道路交通及市政管線干擾小，可以根據(jù)不同地層條件及時(shí)修正支護(hù)及襯砌參數(shù)。礦山法適用于結(jié)構(gòu)埋置較深、覆土層較厚、巖層具有一定的自穩(wěn)能力的地層。 盾構(gòu)法是利用盾構(gòu)機(jī)切削土體在地層中推進(jìn)，用泥土加壓或泥水加壓等方法來(lái)抵抗開挖面的土壓，力和水壓力以維持開挖面的穩(wěn)定 ，在盾構(gòu)外北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第一章 ` 33 殼的保護(hù)下拼裝管片，以形成隧道結(jié)構(gòu)的施工方法。盾構(gòu)法以其工藝先進(jìn)、安全快速、結(jié)構(gòu)及防水質(zhì)量好、對(duì)地面交通干擾小、對(duì)地層沉降控制好等特點(diǎn)受到了設(shè)計(jì)人員的青睞。 地鐵工程施工方法的比選 目前我國(guó)在修建地鐵中，主要采用盾構(gòu)法和淺埋暗挖法修建地鐵區(qū)間隧道。 （ 1）對(duì)地層的適應(yīng)性 淺埋暗挖法對(duì)地層的適應(yīng)性較廣 ， 但大范圍的淤泥質(zhì)軟土 ， 粉細(xì)砂地層 ， 降水有困難或經(jīng)濟(jì)上不合算的地層 ， 不宜采用淺埋暗挖法施工 ； 采用淺埋暗挖法施工要求開挖面具有一定的自穩(wěn)性和穩(wěn)定性 ， 工作面土體的自立時(shí)間 ， 應(yīng)足以進(jìn)行必要的初期支護(hù)作業(yè) ， 否則也不宜采用淺埋暗挖法施工 。 在地鐵車站和區(qū)間選用淺埋暗挖法時(shí) ， 應(yīng)進(jìn)行綜合的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較 ，一般在渡線 、 折返線 、 存車線選用淺埋暗挖法比盾構(gòu)法具有較大的優(yōu)越性 。 盾構(gòu)覆土厚度在陸地上至少要大于一倍洞徑 ， 在江 、 河中覆土厚度至少要大于 2~3倍洞徑 。而盾構(gòu)法隧道一般為圓形斷面，異形斷面較少，對(duì)于區(qū)間斷面變化大或頻繁的情況，很難適應(yīng)。盾構(gòu)法施工，周圍有鋼筒保護(hù)，掌子面有土壓予以平衡。 盾構(gòu)法開挖、裝渣、支護(hù)全部為機(jī)械化作業(yè)。 （ 4） 地鐵工程造價(jià) 淺埋暗挖法月平均進(jìn)尺 50~80m。 隨著盾構(gòu)施工技術(shù)的不斷發(fā)展 ，盾構(gòu)法日平均進(jìn)尺可達(dá)到 15~20m,月平均進(jìn)尺大于 300m， 因此在工程進(jìn)度上盾構(gòu)法也具有很大優(yōu)勢(shì) 。盾構(gòu)機(jī)大多依靠 進(jìn)口 。 因此 ， 總體 來(lái)說(shuō)， 目前我國(guó)盾構(gòu)法造價(jià)比淺埋暗挖法高 ， 廣州地鐵一號(hào)線 ， 盾構(gòu)隧道由日方承建 ，造價(jià)為 /m， 而淺埋暗挖法 造價(jià)為 4萬(wàn)元 /m，在二 號(hào)線中購(gòu)入德國(guó)盾構(gòu) ， 由國(guó)內(nèi)施工 ， 成本降低到了 /m， 仍略高于淺埋暗挖法 。 （ 5） 施工技術(shù)比較 淺埋暗挖法 自 創(chuàng)立 后，就 在城市地下工程中得到了廣泛的應(yīng)用 。淺埋暗挖法在北京 地下工程中發(fā)揮了巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益 ， 其施工進(jìn)度指標(biāo)一般在每月 50~80m之間 ,北京 地質(zhì)條件較好 ， 地下水位一般都在隧道底板以下 ，所以 施工較 為安全， 未出現(xiàn)過(guò) 坍塌和 人身傷北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第一章 ` 35 亡事故 ，其地表 沉降量也能控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi) ， 滿足工程需要 。與 盾構(gòu)法相比 ， 淺埋暗挖法 在施工速度 、 施工安全度 、 地表沉降等 方面沒(méi)有 優(yōu)勢(shì) ，因此 上海地鐵區(qū)間全部采用了盾構(gòu)法施工 。 廣州地鐵一號(hào)線區(qū)間地層為全風(fēng)化 、 強(qiáng)風(fēng)化 、 中級(jí)風(fēng)化 且 地下水位較高 。 淺埋暗挖工法月平均進(jìn)度指標(biāo) 50~80m之間 ,各單線延 米造價(jià)一般為 4萬(wàn)元左右 ,在含水砂層地段則為 5萬(wàn)元左右 ,施工 安全 ,未出現(xiàn) 過(guò) 坍塌 事故， 地表沉降量一般可控制在 30mm以內(nèi) ,在 個(gè)別地段也出現(xiàn)了 30~50mm的情況 。 兩種工法的施工技術(shù)比較見(jiàn)表 ， 從 表中 可以得出 ， 盾構(gòu)法施工較淺埋暗挖法施工 ，其 施工速度 較 快 ， 施工安全度更高 ， 防水效果好 ，地面沉降更容易控制 ， 但 就 目前來(lái)說(shuō) 盾構(gòu)法 造價(jià)一般 也 比較高 。 淺埋暗挖技術(shù)在我國(guó)已比較成熟 ， 應(yīng)用比較廣泛 ，是地鐵建設(shè)中不可缺少的一種工法 ， 盾構(gòu)法施工安全度高 、 進(jìn)度快 、 質(zhì)量好 、 地層適應(yīng)能力強(qiáng) 。 區(qū)間隧道 施工方法 施工進(jìn)度 （ m/月） 施工成本 （萬(wàn)元 /m） 施工安全 地表 沉降 防水 效果 淺埋暗挖法 60 4 較高 較小 較好 盾構(gòu)法 150~180 5 高 小 好 北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第一章 ` 36 隨著城市的發(fā)展 ， 各種用途的地下工程不斷增加 ，尤其在 沿海城市 ，地質(zhì)條件復(fù)雜 、 地下水位高 的情況 對(duì)施工安全度提出了更高的要求 。 因此 ， 在城市修建地下鐵道 ， 采用單一的淺埋暗挖法已不能滿足實(shí)際需要 ， 而需要因地制宜地選擇盾構(gòu)法或淺埋暗挖法 ， 在結(jié)構(gòu)跨度大 、 斷面變化多 、 埋深特別淺 、 地下水位低的地方 ， 宜 于采用淺埋暗挖法 ； 而在地下水位高 、 淤泥質(zhì)或砂質(zhì)地層 、 工期要求緊 、 斷面變化小的工程則應(yīng)采用盾構(gòu)法施工 。 設(shè)計(jì)說(shuō)明 設(shè)計(jì)依據(jù) （ 1） 沈陽(yáng)市地鐵一號(hào)線工程初步設(shè)計(jì)審查意見(jiàn)； （ 2）《 沈陽(yáng)市地鐵一號(hào)線一期工程初步設(shè)計(jì)技術(shù)要求》； （ 3） 《沈陽(yáng)地鐵一號(hào)線一期工程第一批施工招標(biāo)文件》文件組成與內(nèi)容及編制統(tǒng)一規(guī)定； （ 4）《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》 （ GB 501572021） （ 5）《 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 》 （ GB 500072021） （ 6）《 鋼結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)規(guī)范》 （ GB 500172021） （ 7）《 建筑結(jié)構(gòu)荷載 規(guī)范》 （ 2021 年版） （ GB 500092021） （ 5）《鐵路線路設(shè)計(jì)規(guī)范》 （ GB500902021） （ 6）《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》 （ TB100032021） （ 7）《鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》 （ TB100012021） （ 8）《城市快速軌道交通工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)（試行本）建標(biāo) [1991]81 號(hào)[S]》 （ 9）《地鐵限界標(biāo)準(zhǔn)》 （ CJJ962021） （ 10）《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》 （ GB500102021） （ 11）《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》 （ GB501082021） （ 12）國(guó)家、遼寧省及沈陽(yáng)市現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范、規(guī)程和技術(shù)規(guī)定。結(jié)構(gòu)耐火等級(jí)為一級(jí)。應(yīng)盡量減少施工 中和建成后對(duì)環(huán)境造成的不利影響，并應(yīng)盡可能考慮城市規(guī)劃及城市建設(shè)引起周圍環(huán)境的改變對(duì)地下隧道結(jié)構(gòu)的影響。 （ 4） 結(jié)構(gòu)的凈空尺寸設(shè)計(jì)應(yīng)在建筑限界的基礎(chǔ)上再考慮適當(dāng)?shù)母辉Ａ浚詽M足施工誤差、測(cè)量誤差、不均勻沉降、結(jié)構(gòu)變形的需要，盾構(gòu)區(qū)間結(jié)構(gòu)凈空尺寸應(yīng)滿足地鐵建筑限界和其他使用及施工工藝等要求，并考慮施工誤差、結(jié)構(gòu)變形和位移的影 響。 （ 5） 盾構(gòu)結(jié)構(gòu)計(jì)算模式的確定，應(yīng)符合結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作條件，并反映結(jié)構(gòu)與周圍地層的相互作用。在軟土地層中，采用錯(cuò)縫拼裝的襯砌結(jié)構(gòu)宜考慮環(huán)間剪力傳遞的影響。接頭設(shè)計(jì)應(yīng)滿足受力、防水、耐久性要求。 （ 8） 平行施工的隧道，其相鄰間 的凈距不宜小于盾構(gòu)外徑，施工中還應(yīng)按盾構(gòu)掘進(jìn)后相距一定的安全距離要求執(zhí)行。北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第一章 ` 38 （ 10） 隧道在結(jié)構(gòu)、地基、基礎(chǔ)或荷載發(fā)生顯著變化的部位，或因抗震要求必須設(shè)置變形縫時(shí)，應(yīng)采取可靠的工程技術(shù)措施，確保變形縫兩側(cè)的結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生影響正常行車的差異沉降和軌道的曲率變化。地面沉降量一般控制在 30mm以內(nèi)，隆起量控制 在 10mm以內(nèi)。 （ 12） 混凝土結(jié)構(gòu)的最大裂縫寬度允許值應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)類型、使用要求、所處環(huán)境條件等因素確定。 工程地質(zhì)與水文地質(zhì) (1)地形地貌及既有建筑物和管線 本區(qū)間高程變化平緩 ， 平均自然縱坡較小 ， 地貌類型為渾河沖 洪積平原。太湖街道路上人、車流量均不大，場(chǎng)地較開闊，工程實(shí)施條件較好。沿線路方向的地下管線主要有 兩 條 Φ1000北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第一章 ` 39 的雨污管道， 一 條 Φ300給水管道、 一 條 6電